12. 人类的日常生活和工农业生产离不开水。为探究水的组成及变化，某化学学习小组的同学设计如下图所示的装置进行电解水实验，先在电解器玻璃管里加满水(含少量 NaOH)，再接通直流电源。

回答下列问题：
(1)电解时，乙玻璃管中产生气泡的位置在(填“a”“b”或“c”)处。
(2)甲、乙两支玻璃管中生成气体的体积比约为。
(3)切断电源后，用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体，观察到的现象是。
(4)电解纯水的速率较慢，为探究不同电压和不同浓度的 NaOH 溶液对电解水速率的影响，小组同学进行多次实验，测得产生 20 mL 氢气所需时间如下图：

①电解溶质质量分数为 5%的 NaOH 溶液时，改变电压对电解水速率的影响是。
②上述实验中，电解水速率最快的条件是。

12.
(1)c
(2)2:1
(3)木条燃烧得更旺
(4)①电压越高，电解水的速率越快
②10%的NaOH溶液，12V电压

【分析】
要解决这道题，需掌握电解水实验的核心规律：电解水时“正氧负氢，氢二氧一”，气体在电极表面产生；氧气具有助燃性；分析影响电解水速率的实验时，需运用控制变量法，对比相同浓度下电压的影响，以及不同条件下的反应速率。
【解析】
(1) 电解水时，气体在电极表面生成，乙玻璃管连接电源正极，产生氧气，气泡位于电极处（即c处），故填c。
(2) 根据电解水“氢二氧一”的规律，负极产生氢气、正极产生氧气，甲玻璃管连接负极（氢气），乙玻璃管连接正极（氧气），因此甲、乙气体体积比约为2:1。
(3) 乙玻璃管中产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，所以用燃着的木条检验时，会观察到木条燃烧得更旺。
(4) ① 当NaOH溶液溶质质量分数为5%时，电压越高，产生20mL氢气所需时间越短，说明电解水的速率越快；② 对比所有实验数据，产生20mL氢气所需时间最短的条件是10%的NaOH溶液、12V电压，此时电解水速率最快。
【答案】
(1)c
(2)2:1
(3)木条燃烧得更旺
(4)①电压越高，电解水的速率越快；②10%的NaOH溶液，12V电压
【知识点】
电解水实验，影响反应速率的因素
【点评】
本题考查电解水实验的基础知识点及实验数据分析能力，既需要学生牢记电解水的规律，又要能通过控制变量法分析实验数据，难度适中，适合中等水平学生作答。
【难度系数】
0.6

13. 中国空间站已进入长期有人驻留模式。航天员的生存离不开氧气，某校化学实践小组的同学们在老师的组织下对空间站内氧气的来源、空气的成分等展开了项目式学习。
任务一：分析空间站内氧气的来源
【分析讨论】同学们认为空间站内的氧气应该来自现场制取。之前已学习了实验室制氧气的三种方法和工业制氧气的原理，同学们讨论后认为：
（1）这些方法都不适用于空间站制氧气，理由是（写一条）。
（2）空间站制氧气时需要考虑的因素是（写一条）。

任务二：探究空间站内制氧的原理
【查阅资料】同学们通过查阅资料获悉，我国空间站的氧气来源于环境控制与生命保障系统中的电解制氧子系统，其原理是电解水。
【模拟实验】同学们设计实验模拟空间站制取氧气。
【反思评价】步骤①中发生反应的文字表达式为：。空间站内作为反应原料的水的来源是（写一条）。
任务三：探究空间站内空气的成分
【设计方案】同学们根据所学知识认为：空间站内的空气与地球上的空气成分应大致相同，但也有所区别，空间站内的空气成分只需保留即可。之后他们在老师的帮助下向航天专家进行咨询，确定了自己的探究方案。
【小组交流】同学们在航天专家的介绍中得知，3 名航天员在空间站密封舱内驻留 24 h，舱内氧气分压随时间的变化如下图所示。航天员中度活动时氧气分压迅速下降的原因是。
【成果分享】同学们以“资源循环助力航天”为主题设计了海报，在校园内进行了空间站环控生保技术科普宣传活动，与其他同学分享了项目式学习的成果。

13.任务一：
【分析讨论】
(1)需要携带大量原料并产生多余的物质(合理即可)
(2)节约能源(或不产生废物)(合理即可)
任务二：
【模拟实验】a、b两玻璃管内产生的气体的体积比约为2:1
产生淡蓝色火焰 木条燃烧得更剧烈
【反思评价】水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气 直接携带(合理即可)
任务三：
【设计方案】氮气和氧气
【小组交流】中度活动时消耗的氧气最多

【分析】
本题是结合航天实际的化学应用类题目，需结合空间站密闭、资源有限的特殊环境，逐一对应各任务的考查方向：任务一围绕空间站制氧方法的适用性，对比实验室、工业制氧的不足，明确制氧需考虑的核心因素；任务二聚焦电解水制氧的反应原理与原料来源；任务三结合空气主要成分，分析空间站空气需保留的成分及氧气分压下降的原因（人活动消耗氧气）。
【解析】
任务一：
（1）实验室制氧气（如加热高锰酸钾、分解过氧化氢）和工业制氧气（分离液态空气），要么需携带大量原料，要么会产生多余废物，而空间站空间有限、资源需循环利用，因此这些方法不适用，理由可写“需要携带大量原料并产生多余的物质”（合理即可）。
（2）空间站制氧需适应密闭环境，要考虑节约能源、不产生废物等因素，因此可写“节约能源”（合理即可）。
任务二：
电解水生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气；空间站内的水可直接携带，也可循环利用代谢水等，因此水的来源可写“直接携带”（合理即可）。
任务三：
地球上空气的主要成分是氮气和氧气，空间站空气需保留核心成分，因此只需保留“氮气和氧气”；航天员中度活动时，呼吸消耗氧气量增多，导致氧气分压迅速下降，原因是“中度活动时消耗的氧气最多”。
【答案】
任务一：（1）需要携带大量原料并产生多余的物质（合理即可）；（2）节约能源（或不产生废物，合理即可）
任务二：水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气；直接携带（合理即可）
任务三：氮气和氧气；中度活动时消耗的氧气最多
【知识点】
氧气的制取、电解水实验、空气的成分
【点评】
本题以空间站环控生保技术为载体，将化学知识与航天科技结合，考查基础化学知识的实际应用，体现了化学与科技的联系，难度适中。
【难度系数】
0.7