5.（2025·宿迁期中）海洋是地球上最大的储水库，还可以提供重要的清洁能源。我国科学家利用海水淡化技术结合发电制氢，成功实现海水制氢，装置如图所示（聚四氟乙烯薄膜只允许水分子通过）。下列有关说法正确的是（）


A.导线a连接的是电源正极
B.聚四氟乙烯薄膜与活性炭原理相同
C.产生的氢气和氧气的质量比为$2:1$
D.通过薄膜后的水属于纯净物

5. D 提示:电解水实验中“正氧负氢,氢二氧一”,导线a端产生的是氢气,与电源负极相连;聚四氟乙烯薄膜只允许水分子通过,其他大分子不能通过,原理相当于过滤,活性炭的原理是吸附;产生氢气与氧气的体积比约为2:1,质量比为1:8;聚四氟乙烯薄膜只允许水分子通过,不含其他杂质,因此通过薄膜后的水只含一种物质,属于纯净物。

【分析】
本题结合海水淡化与电解水装置，需依据电解水“正氧负氢、氢二氧一”的规律判断电极极性，结合聚四氟乙烯薄膜的作用分析其原理，计算氢气与氧气的质量比，再根据纯净物的定义判断通过薄膜后的水的类别，逐一分析选项得出答案。
【解析】
1. 选项A：电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气。装置中导线a连接的电极生成H₂，因此导线a应连接电源负极，A错误。
2. 选项B：聚四氟乙烯薄膜只允许水分子通过，原理相当于过滤；活性炭的原理是吸附色素和异味，二者原理不同，B错误。
3. 选项C：电解水生成氢气和氧气的体积比约为2:1，质量比为(2×2):32=1:8，并非2:1，C错误。
4. 选项D：聚四氟乙烯薄膜只允许水分子通过，其他杂质无法通过，因此通过薄膜后的水只含一种物质，属于纯净物，D正确。
【答案】
D
【知识点】
电解水实验、纯净物判断、物质分离原理
【点评】
本题将海水淡化与电解水结合，考查基础化学概念和实验规律，需准确掌握电解水的电极与产物关系、物质分离的原理及纯净物的定义，整体难度适中。
【难度系数】
0.7

6. 下图是一定体积的氢气和不同体积的氧气化合成水(液态)的实验数据的关系图(横坐标表示通入氧气的体积,纵坐标表示反应后剩余的气体的体积)。下列说法错误的是（）


A.虚线部分表示剩余的氧气
B.实线部分表示剩余的氧气
C.实线与虚线的交点表示两种气体恰好完全反应
D.反应容器中充入氢气4 mL

6. B 提示:从图中可以看出,每增加1 mL氧气,氢气减少2 mL。当氧气体积小于2 mL时,氢气有剩余;当氧气体积为2 mL时,两者恰好完全反应;当氧气体积大于2 mL时,氢气被反应完,氧气剩余。故实线部分表示剩余的氢气;实线与虚线的交点(坐标为2,0)为两者恰好完全反应;虚线部分表示剩余的氧气。

【分析】首先明确氢气与氧气反应的化学方程式为$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$，反应中$\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$的体积比为$2:1$。观察图像：横坐标为通入$\ce{O_{2}}$的体积，纵坐标为反应后剩余气体体积。初始时（$\ce{O_{2}}$体积为0），剩余气体体积为4mL，说明初始充入的$\ce{H_{2}}$体积为4mL；当通入$\ce{O_{2}}$体积为2mL时，剩余气体体积为0，此时$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$恰好完全反应，符合体积比$2:1$的关系。当$\ce{O_{2}}$体积小于2mL时，$\ce{H_{2}}$过量，剩余气体为$\ce{H_{2}}$，对应实线部分；当$\ce{O_{2}}$体积大于2mL时，$\ce{O_{2}}$过量，剩余气体为$\ce{O_{2}}$，对应虚线部分。据此分析各选项即可。
【解析】根据反应$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$，$\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$反应体积比为$2:1$。
1. 初始状态：$\ce{O_{2}}$体积为0时，剩余气体为4mL，即初始$\ce{H_{2}}$体积为4mL，故D选项正确；
2. 恰好反应点：当$\ce{O_{2}}$体积为2mL时，剩余气体体积为0，此时$\ce{H_{2}}$（4mL）与$\ce{O_{2}}$（2mL）按$2:1$完全反应，对应实线与虚线的交点，故C选项正确；
3. 图像分段：$\ce{O_{2}}$体积＜2mL时，$\ce{H_{2}}$过量，剩余气体为$\ce{H_{2}}$，对应实线部分；$\ce{O_{2}}$体积＞2mL时，$\ce{O_{2}}$过量，剩余气体为$\ce{O_{2}}$，对应虚线部分。因此A选项正确，B选项错误。
【答案】B
【知识点】化学方程式计算、图像分析、氢气与氧气反应
【点评】本题结合化学反应体积关系与图像，考查学生提取图像信息和应用反应比例的能力，关键是明确反应中气体体积比，分析图像各段对应剩余气体种类，难度适中。
【难度系数】0.5

7. 水是人类重要的自然资源。
(1) 水曾被误认为是一种“元素”。下列实验能证明水是由氢、氧两种元素组成的是(填字母)。
a. 水的电解
b. 水的蒸馏
c. 氢气在氧气中燃烧
d. 水的煮沸
(2) 用如图所示装置进行电解水实验,先在电解器的玻璃管里加满水(含少量NaOH),再接通直流电源。已知:水中加入的NaOH只起增强水的导电性作用,本身不参与反应。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电解纯水速率较慢,为探究不同电压和不同浓度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氢气所需时间如图所示:

a. 电解浓度为5%的NaOH溶液时,改变电压对电解水速率的影响是。
b. 上述实验中,电解水速率最快的条件是。

7. (1) ac (2) ①c ②2:1 ③木条燃烧得更旺 ④电压越高,电解水的速率越快 电压为12 V、NaOH溶液浓度为10%
提示:(2) ①在电解水实验中,乙玻璃管与电源正极相连,产生氧气,在c处电极产生气泡。②电解水时,甲管产生氢气,乙管产生氧气,氢气和氧气的体积比约为2:1。③乙玻璃管产生的气体是氧气,氧气具有助燃性,用燃着的木条在乙玻璃管尖嘴口检验产生的气体,木条燃烧得更旺。④a. 从图中可以看出,当电解浓度为5%NaOH溶液时,随着电压的升高,产生20 mL氢气所需的时间逐渐减少,说明电解水的速率逐渐加快。b. 从图中可以看出,在电压为12 V、NaOH溶液浓度为10%时,产生20 mL氢气所需的时间最短,所以电解水速率最快的条件是电压为12 V、NaOH溶液浓度为10%。

【分析】
1. 第(1)问：根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，需通过化学变化验证水的元素组成。水的电解生成含氢的氢气和含氧的氧气，氢气燃烧生成水，均可证明水由氢、氧元素组成；水的蒸馏、煮沸是物理变化，无法验证元素组成，故选择ac。
2. 第(2)问：①电解水时气体在电极处产生，乙管连电源正极，产生氧气，气泡在电极c处；②电解水负极产氢气、正极产氧气，体积比约2:1，甲为负极（氢气）、乙为正极（氧气），故体积比2:1；③乙管气体是氧气，助燃，燃着木条会燃烧更旺；④分析图表，5%NaOH溶液中电压越高，产20mL氢气时间越短，速率越快；对比所有实验，电压12V、NaOH浓度10%时时间最短，速率最快。
【解析】
(1) 逐一分析选项：
a. 水的电解生成H₂和O₂，根据质量守恒，反应前后元素种类不变，证明水由氢、氧元素组成，正确；
b. 水的蒸馏是物理变化，仅分离混合物，无法证明元素组成，错误；
c. 氢气在氧气中燃烧生成水，反应物含H、O元素，证明水由氢、氧元素组成，正确；
d. 水的煮沸是物理变化，无法证明元素组成，错误；故选ac。
(2) 电解水实验：
① 电解时气体在电极表面产生，乙玻璃管连接电源正极，产生氧气，故气泡位置在c处；
② 电解水时，负极（甲管）产生氢气，正极（乙管）产生氧气，两者体积比约为2:1；
③ 乙玻璃管产生的气体是氧气，氧气具有助燃性，用燃着的木条检验时，木条燃烧得更旺；
④ a. 电解5%NaOH溶液时，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；
b. 对比不同实验条件，电压为12V、NaOH溶液浓度为10%时，产生20mL氢气的时间最短，故电解水速率最快的条件是电压为12V、NaOH溶液浓度为10%。
【答案】
(1) ac (2) ①c ②2:1 ③木条燃烧得更旺 ④a.电压越高，电解水的速率越快 b.电压为12 V、NaOH溶液浓度为10%
【知识点】
水的组成、电解水实验、影响化学反应速率的因素
【点评】
本题围绕水的组成和电解水实验展开，结合质量守恒定律、电解水的现象结论及图表分析，考查学生的实验探究能力和读图分析能力，综合性适中，需学生掌握基础实验规律并能分析数据。
【难度系数】
0.6