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实验活动2 水的组成及变化的探究
活动目标
1.认识水的组成。
2.了解水在通电条件下发生的变化,进一步认识分解反应。
3.进一步体会科学探究的过程和方法。
活动准备
1.写出电解水的文字表达式：。
2.写出氢气燃烧的文字表达式：。
3.水是由哪些元素组成的？
4.水在通电时发生了什么变化？
5.点燃氢气前一定要检验其纯度,如何检验氢气纯度？
活动目标
1.认识水的组成。
2.了解水在通电条件下发生的变化,进一步认识分解反应。
3.进一步体会科学探究的过程和方法。
活动准备
1.写出电解水的文字表达式：。
2.写出氢气燃烧的文字表达式：。
3.水是由哪些元素组成的？
4.水在通电时发生了什么变化？
5.点燃氢气前一定要检验其纯度,如何检验氢气纯度？
答案
解：
1. $\ce{水\xrightarrow{通电}氢气 + 氧气}$
2. $\ce{氢气 + 氧气\xrightarrow{点燃}水}$
3. 水是由氢元素和氧元素组成的。
4. 水在通电时发生了分解反应，生成氢气和氧气，属于化学变化。
5. 用拇指堵住收集满氢气的试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火。若听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯；若只听到轻微的“噗”的声响，说明氢气已经纯净。
1. $\ce{水\xrightarrow{通电}氢气 + 氧气}$
2. $\ce{氢气 + 氧气\xrightarrow{点燃}水}$
3. 水是由氢元素和氧元素组成的。
4. 水在通电时发生了分解反应，生成氢气和氧气，属于化学变化。
5. 用拇指堵住收集满氢气的试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火。若听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯；若只听到轻微的“噗”的声响，说明氢气已经纯净。
解析
【分析】
本题围绕水的组成探究实验的准备内容展开，需结合电解水、氢气燃烧的实验事实，化学反应前后元素种类不变的规律，分解反应的定义，以及氢气验纯的标准操作来解答。对于反应表达式，要明确反应物、生成物和反应条件；水的组成需依据电解水和氢气燃烧的实验结论推导；水通电的变化类型需结合是否生成新物质及反应特征判断；氢气验纯则需回忆规范操作步骤。
【解析】
1. 电解水时，水在通电条件下分解为氢气和氧气，对应文字表达式为$\ce{水\xrightarrow{通电}氢气 + 氧气}$；
2. 氢气在点燃条件下与氧气反应生成水，对应文字表达式为$\ce{氢气 + 氧气\xrightarrow{点燃}水}$；
3. 电解水生成含氢元素的氢气和含氧元素的氧气，根据化学反应前后元素种类不变，可知水由氢元素和氧元素组成；
4. 水通电时生成了氢气和氧气两种新物质，属于化学变化，该反应由一种物质生成两种物质，符合分解反应的特征，故属于分解反应；
5. 检验氢气纯度的操作方法为：用拇指堵住收集满氢气的试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火。若听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯；若只听到轻微的“噗”的声响，说明氢气已经纯净。
【答案】
1. $\ce{水\xrightarrow{通电}氢气 + 氧气}$
2. $\ce{氢气 + 氧气\xrightarrow{点燃}水}$
3. 水是由氢元素和氧元素组成的。
4. 水在通电时发生了分解反应，生成氢气和氧气，属于化学变化。
5. 用拇指堵住收集满氢气的试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火。若听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯；若只听到轻微的“噗”的声响，说明氢气已经纯净。
【知识点】
电解水实验、水的组成、氢气的验纯
【点评】
本题是水的组成探究实验的前置准备内容，涵盖核心反应表达式、物质组成结论、变化类型及实验操作要点，帮助学生夯实实验相关基础知识点，为后续实验探究做好知识铺垫，属于基础巩固类题目。
【难度系数】
0.9
本题围绕水的组成探究实验的准备内容展开，需结合电解水、氢气燃烧的实验事实，化学反应前后元素种类不变的规律，分解反应的定义，以及氢气验纯的标准操作来解答。对于反应表达式，要明确反应物、生成物和反应条件；水的组成需依据电解水和氢气燃烧的实验结论推导；水通电的变化类型需结合是否生成新物质及反应特征判断；氢气验纯则需回忆规范操作步骤。
【解析】
1. 电解水时，水在通电条件下分解为氢气和氧气，对应文字表达式为$\ce{水\xrightarrow{通电}氢气 + 氧气}$；
2. 氢气在点燃条件下与氧气反应生成水，对应文字表达式为$\ce{氢气 + 氧气\xrightarrow{点燃}水}$；
3. 电解水生成含氢元素的氢气和含氧元素的氧气，根据化学反应前后元素种类不变，可知水由氢元素和氧元素组成；
4. 水通电时生成了氢气和氧气两种新物质，属于化学变化，该反应由一种物质生成两种物质，符合分解反应的特征，故属于分解反应；
5. 检验氢气纯度的操作方法为：用拇指堵住收集满氢气的试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火。若听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯；若只听到轻微的“噗”的声响，说明氢气已经纯净。
【答案】
1. $\ce{水\xrightarrow{通电}氢气 + 氧气}$
2. $\ce{氢气 + 氧气\xrightarrow{点燃}水}$
3. 水是由氢元素和氧元素组成的。
4. 水在通电时发生了分解反应，生成氢气和氧气，属于化学变化。
5. 用拇指堵住收集满氢气的试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火。若听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯；若只听到轻微的“噗”的声响，说明氢气已经纯净。
【知识点】
电解水实验、水的组成、氢气的验纯
【点评】
本题是水的组成探究实验的前置准备内容，涵盖核心反应表达式、物质组成结论、变化类型及实验操作要点，帮助学生夯实实验相关基础知识点，为后续实验探究做好知识铺垫，属于基础巩固类题目。
【难度系数】
0.9
过程与方法
续表
问题和讨论
1.水在通电时发生了什么变化？生成了哪几种物质？
2.分析水的生成和分解实验，说明其中的哪些现象和事实能够表明水是由氢、氧两种元素组成的？
评价与反思
1.自我评价：
2.小组评价：
2.教师评价：
续表
问题和讨论
1.水在通电时发生了什么变化？生成了哪几种物质？
2.分析水的生成和分解实验，说明其中的哪些现象和事实能够表明水是由氢、氧两种元素组成的？
评价与反思
1.自我评价：
2.小组评价：
2.教师评价：
答案
解：
1. 氢气燃烧实验部分
现象
氢气燃烧，放出热量，产生淡蓝色火焰，干燥烧杯内壁出现无色小液滴（水雾）
结论或解释
1. 点燃氢气之前一定要 检验氢气的纯度（验纯）
2. 根据化学反应前后 元素种类 不变，水是由 氢元素和氧元素 组成的
---
2. 电解水实验部分
现象
正极：有气泡产生，产生速率较慢
负极：有气泡产生，产生速率较快
两个玻璃管内现象的差异：负极收集到的气体体积约为正极气体体积的2倍（正、负极气体体积比约为1:2）
检验气体时正极现象：伸入的燃着木条燃烧得更旺
检验气体时负极现象：气体被点燃，产生淡蓝色火焰
结论或解释
1. 水中可加入少量 硫酸钠 或 氢氧化钠 以增强导电性
2. 反应的文字表达式为 $\boldsymbol{水\xrightarrow{通电}氢气+氧气}$
正极产生的气体为 氧气
负极产生的气体为 氢气
---
问题和讨论
1. 水在通电时发生了化学变化（分解反应），生成了氢气和氧气两种物质。
2. 氢气燃烧实验：反应物氢气由氢元素组成，参与反应的氧气由氧元素组成，反应后唯一生成物是水，根据化学反应前后元素种类不变，可推知水由氢、氧元素组成；电解水实验：反应物只有水，生成物氢气由氢元素组成、氧气由氧元素组成，同样根据反应前后元素种类不变，可证明水由氢、氧两种元素组成。
---
评价与反思
1. 自我评价：通过本次实验我掌握了氢气验纯、电解水的操作要点，能准确描述两个实验的现象，理解了利用元素守恒推断物质组成的方法，后续实验中会更注意及时记录实验细节。
2. 小组评价：本组分工协作顺利完成全部实验，现象记录准确，所有组员都能独立推导水的组成相关结论，较好完成了本节实验的学习目标。
3. 教师评价：实验操作规范，现象记录完整准确，对相关问题的分析符合化学原理，能熟练运用化学反应前后元素不变的规律推导水的组成，达到了本节内容的学习要求。
1. 氢气燃烧实验部分
现象
氢气燃烧，放出热量，产生淡蓝色火焰，干燥烧杯内壁出现无色小液滴（水雾）
结论或解释
1. 点燃氢气之前一定要 检验氢气的纯度（验纯）
2. 根据化学反应前后 元素种类 不变，水是由 氢元素和氧元素 组成的
---
2. 电解水实验部分
现象
正极：有气泡产生，产生速率较慢
负极：有气泡产生，产生速率较快
两个玻璃管内现象的差异：负极收集到的气体体积约为正极气体体积的2倍（正、负极气体体积比约为1:2）
检验气体时正极现象：伸入的燃着木条燃烧得更旺
检验气体时负极现象：气体被点燃，产生淡蓝色火焰
结论或解释
1. 水中可加入少量 硫酸钠 或 氢氧化钠 以增强导电性
2. 反应的文字表达式为 $\boldsymbol{水\xrightarrow{通电}氢气+氧气}$
正极产生的气体为 氧气
负极产生的气体为 氢气
---
问题和讨论
1. 水在通电时发生了化学变化（分解反应），生成了氢气和氧气两种物质。
2. 氢气燃烧实验：反应物氢气由氢元素组成，参与反应的氧气由氧元素组成，反应后唯一生成物是水，根据化学反应前后元素种类不变，可推知水由氢、氧元素组成；电解水实验：反应物只有水，生成物氢气由氢元素组成、氧气由氧元素组成，同样根据反应前后元素种类不变，可证明水由氢、氧两种元素组成。
---
评价与反思
1. 自我评价：通过本次实验我掌握了氢气验纯、电解水的操作要点，能准确描述两个实验的现象，理解了利用元素守恒推断物质组成的方法，后续实验中会更注意及时记录实验细节。
2. 小组评价：本组分工协作顺利完成全部实验，现象记录准确，所有组员都能独立推导水的组成相关结论，较好完成了本节实验的学习目标。
3. 教师评价：实验操作规范，现象记录完整准确，对相关问题的分析符合化学原理，能熟练运用化学反应前后元素不变的规律推导水的组成，达到了本节内容的学习要求。
解析
【分析】
本题围绕水的组成探究的两个核心实验（氢气燃烧实验、电解水实验）展开，解题思路为：1. 先明确氢气燃烧实验的操作要点（验纯）、实验现象，结合元素守恒推导水的组成；2. 梳理电解水实验的电极现象、气体检验结果、反应表达式，同样利用元素守恒分析水的组成；3. 根据实验内容回答问题和讨论部分；4. 结合实验学习情况完成评价与反思。
【解析】
1. 氢气燃烧实验部分：
现象：氢气燃烧，放出热量，产生淡蓝色火焰，干燥烧杯内壁出现无色小液滴（水雾）。
结论或解释：点燃氢气之前一定要检验氢气的纯度（验纯）；根据化学反应前后元素种类不变，水是由氢元素和氧元素组成的。
2. 电解水实验部分：
现象：正极有气泡产生，产生速率较慢；负极有气泡产生，产生速率较快；两个玻璃管内气体体积差异：负极收集到的气体体积约为正极气体体积的2倍（正、负极气体体积比约为1:2）；检验气体时，正极现象为伸入的燃着木条燃烧得更旺，负极现象为气体被点燃，产生淡蓝色火焰。
结论或解释：水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性；反应的文字表达式为$\boldsymbol{水\xrightarrow{通电}氢气+氧气}$；正极产生的气体为氧气，负极产生的气体为氢气。
3. 问题和讨论：
1. 水在通电时发生了化学变化（分解反应），生成了氢气和氧气两种物质。
2. 氢气燃烧实验：反应物氢气由氢元素组成，参与反应的氧气由氧元素组成，反应后唯一生成物是水，根据化学反应前后元素种类不变，可推知水由氢、氧元素组成；电解水实验：反应物只有水，生成物氢气由氢元素组成、氧气由氧元素组成，同样根据反应前后元素种类不变，可证明水由氢、氧两种元素组成。
4. 评价与反思：
1. 自我评价：通过本次实验我掌握了氢气验纯、电解水的操作要点，能准确描述两个实验的现象，理解了利用元素守恒推断物质组成的方法，后续实验中会更注意及时记录实验细节。
2. 小组评价：本组分工协作顺利完成全部实验，现象记录准确，所有组员都能独立推导水的组成相关结论，较好完成了本节实验的学习目标。
3. 教师评价：实验操作规范，现象记录完整准确，对相关问题的分析符合化学原理，能熟练运用化学反应前后元素不变的规律推导水的组成，达到了本节内容的学习要求。
【答案】
1. 氢气燃烧实验：现象为氢气燃烧，放出热量，产生淡蓝色火焰，干燥烧杯内壁出现无色小液滴（水雾）；结论为点燃氢气前需验纯，水由氢、氧元素组成。
2. 电解水实验：现象为正极气泡慢、负极气泡快，负极气体体积约为正极2倍，正极使燃着木条更旺、负极气体可燃；结论为加硫酸钠/氢氧化钠增强导电性，反应为$\boldsymbol{水\xrightarrow{通电}氢气+氧气}$，正极产氧气、负极产氢气。
3. 问题和讨论：①水通电发生化学变化，生成氢气和氧气；②两个实验均依据反应前后元素种类不变，证明水由氢、氧元素组成。
4. 评价与反思：①自我评价合理即可；②小组评价合理即可；③教师评价合理即可。
【知识点】
水的组成探究、电解水实验、氢气的燃烧实验
【点评】
本题是初中化学探究水的组成的经典实验题，核心考查利用化学反应前后元素种类不变的规律推导物质组成，需掌握实验操作要点、现象及结论，是基础且重要的知识点，有助于理解物质组成的探究方法。
【难度系数】
0.5
本题围绕水的组成探究的两个核心实验（氢气燃烧实验、电解水实验）展开，解题思路为：1. 先明确氢气燃烧实验的操作要点（验纯）、实验现象，结合元素守恒推导水的组成；2. 梳理电解水实验的电极现象、气体检验结果、反应表达式，同样利用元素守恒分析水的组成；3. 根据实验内容回答问题和讨论部分；4. 结合实验学习情况完成评价与反思。
【解析】
1. 氢气燃烧实验部分：
现象：氢气燃烧，放出热量，产生淡蓝色火焰，干燥烧杯内壁出现无色小液滴（水雾）。
结论或解释：点燃氢气之前一定要检验氢气的纯度（验纯）；根据化学反应前后元素种类不变，水是由氢元素和氧元素组成的。
2. 电解水实验部分：
现象：正极有气泡产生，产生速率较慢；负极有气泡产生，产生速率较快；两个玻璃管内气体体积差异：负极收集到的气体体积约为正极气体体积的2倍（正、负极气体体积比约为1:2）；检验气体时，正极现象为伸入的燃着木条燃烧得更旺，负极现象为气体被点燃，产生淡蓝色火焰。
结论或解释：水中可加入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性；反应的文字表达式为$\boldsymbol{水\xrightarrow{通电}氢气+氧气}$；正极产生的气体为氧气，负极产生的气体为氢气。
3. 问题和讨论：
1. 水在通电时发生了化学变化（分解反应），生成了氢气和氧气两种物质。
2. 氢气燃烧实验：反应物氢气由氢元素组成，参与反应的氧气由氧元素组成，反应后唯一生成物是水，根据化学反应前后元素种类不变，可推知水由氢、氧元素组成；电解水实验：反应物只有水，生成物氢气由氢元素组成、氧气由氧元素组成，同样根据反应前后元素种类不变，可证明水由氢、氧两种元素组成。
4. 评价与反思：
1. 自我评价：通过本次实验我掌握了氢气验纯、电解水的操作要点，能准确描述两个实验的现象，理解了利用元素守恒推断物质组成的方法，后续实验中会更注意及时记录实验细节。
2. 小组评价：本组分工协作顺利完成全部实验，现象记录准确，所有组员都能独立推导水的组成相关结论，较好完成了本节实验的学习目标。
3. 教师评价：实验操作规范，现象记录完整准确，对相关问题的分析符合化学原理，能熟练运用化学反应前后元素不变的规律推导水的组成，达到了本节内容的学习要求。
【答案】
1. 氢气燃烧实验：现象为氢气燃烧，放出热量，产生淡蓝色火焰，干燥烧杯内壁出现无色小液滴（水雾）；结论为点燃氢气前需验纯，水由氢、氧元素组成。
2. 电解水实验：现象为正极气泡慢、负极气泡快，负极气体体积约为正极2倍，正极使燃着木条更旺、负极气体可燃；结论为加硫酸钠/氢氧化钠增强导电性，反应为$\boldsymbol{水\xrightarrow{通电}氢气+氧气}$，正极产氧气、负极产氢气。
3. 问题和讨论：①水通电发生化学变化，生成氢气和氧气；②两个实验均依据反应前后元素种类不变，证明水由氢、氧元素组成。
4. 评价与反思：①自我评价合理即可；②小组评价合理即可；③教师评价合理即可。
【知识点】
水的组成探究、电解水实验、氢气的燃烧实验
【点评】
本题是初中化学探究水的组成的经典实验题，核心考查利用化学反应前后元素种类不变的规律推导物质组成，需掌握实验操作要点、现象及结论，是基础且重要的知识点，有助于理解物质组成的探究方法。
【难度系数】
0.5
