7. 水是生命之源，是“永远值得探究的物质”，人类从未停止过对水的研究。

【提出问题】水是由什么组成的？
【查阅资料】通过点燃氢气和电解水的实验方法均可证明水的组成。
【经典回顾】(1)1783 年，拉瓦锡利用如图 1 所示装置探究水的组成。往 A 杯中滴加少量的水，水通过灼热的铁管时发生汽化，水蒸气与灼热的铁反应，生成一种黑色固体四氧化三铁和“可燃空气”，将气体通过放在冷水中的铜管，在 B 装置中收集到纯净的“可燃空气”。最终拉瓦锡证明了水的组成。
①将气体通过放在冷水中的铜管，目的是除去。
②将 B 装置收集到的“可燃空气”在氧气中点燃，生成了水。“可燃空气”是一种气体单质，其名称为氢气。写出水蒸气与铁在高温下反应的文字表达式：。
(2)1800 年，英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气，后人不断研究和改进该实验。兴趣小组的同学设计了如图 2 所示实验来探究水的组成。
【实验步骤】
①先用大注射器抽取一定量的氢氧化钠溶液，从 A 中的圆孔注入；
②用两个橡胶帽塞住右边两个出气口，用带针头的小注射器分别在出气口 1 和 2 处抽气，液面上升，直至水充满正负两极；
③接通电源，待 C 中气体体积达到最大刻度时，关闭电源，仔细观察实验装置中的现象；
④分别用带针头的注射器抽取气体并检验。
【交流与反思】
Ⅰ.步骤②的目的是。
Ⅱ.步骤③中的现象：两极上均有气泡出现，B、C 两电极上产生的气体体积比约为，并且 A 中液面(填“上升”或“下降”)。
Ⅲ.步骤④中检验 C 中气体的方法是。
【总结交流】以上实验都可以得出结论：水是由氢元素和氧元素组成的。

水蒸气
$\ce{铁 + 水蒸气\xrightarrow{高温} 四氧化三铁 + 氢气}$
排尽两极装置内的空气，防止检验气体时发生爆炸
1:2
上升
将抽取
的气体点燃，若气体能燃烧，产生淡蓝色火焰，证明该气体是氢气

【分析】
本题围绕水的组成探究，分为拉瓦锡实验和电解水实验两部分。需分析气体除杂的原理、反应表达式的书写，以及电解水实验的操作目的、现象和气体检验方法，结合实验原理逐一解答各问题。
【解析】
(1)①水蒸气与灼热铁反应生成的“可燃空气”中混有未反应的水蒸气，将气体通过冷水中的铜管，可使水蒸气遇冷液化，从而除去水蒸气；
②根据题目信息，反应物为铁和水蒸气，反应条件是高温，生成物为四氧化三铁和氢气，因此文字表达式为：铁 + 水蒸气$\xrightarrow{高温}$四氧化三铁 + 氢气；
(2)Ⅰ.步骤②中用注射器抽气使水充满正负两极，目的是排尽两极装置内的空气，防止后续检验气体时，可燃气体与空气混合发生爆炸；
Ⅱ.电解水时，正极（B电极）产生氧气，负极（C电极）产生氢气，二者体积比约为1:2；由于两极产生气体，装置内压强增大，会将水压入A中，因此A中液面上升；
Ⅲ.C电极连接电源负极，产生的气体是氢气，检验方法是：将抽取的气体点燃，若气体能燃烧，产生淡蓝色火焰，证明该气体是氢气。
【答案】
水蒸气；$\ce{铁 + 水蒸气\xrightarrow{高温} 四氧化三铁 + 氢气}$；排尽两极装置内的空气，防止检验气体时发生爆炸；1:2；上升；将抽取的气体点燃，若气体能燃烧，产生淡蓝色火焰，证明该气体是氢气
【知识点】
水的组成探究；文字表达式书写；电解水实验
【点评】
本题结合经典实验与电解水实验，考查水的组成探究相关知识，涵盖实验操作目的、反应表达式、电解水现象及气体检验，注重基础知识点的应用，学生需理解实验设计逻辑，难度适中。
【难度系数】
0.5