5. C (2025·扬州月考)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①，在水中加入氢氧化钠溶液的作用是。
Ⅱ.步骤②的目的是。
Ⅲ.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”）。
Ⅳ.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。

5.(1)①水蒸气 ②铁+水$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氢气
(2)【交流与反思】Ⅰ. 增强水的导电性 Ⅱ.排尽空气,防止检验时发生爆炸
Ⅲ.1:2 上升 Ⅳ.点燃用注射器从C中抽取的气体,若气体被点燃,产生淡蓝色火焰,则该气体是氢气

【分析】
我们可以顺着实验逻辑一步步推导解题：
1. 针对拉瓦锡的探究实验：首先明确从灼热铁管出来的气体，除了生成的可燃空气氢气，还混有未完全汽化/反应的高温水蒸气，通入冷水铜管可以降温让水蒸气冷凝，就能得到纯净的氢气，由此解答第一小问；再根据题目给出的反应物、反应条件、生成物，直接书写对应的文字表达式即可。
2. 针对电解水改进实验：首先回忆纯水几乎不导电的性质，就能理解加氢氧化钠的作用；步骤②让水充满两极，本质是排走电极区域原本的空气，避免后续点燃氢气时混有空气发生危险；结合电解水“正氧负氢、氢二氧一”的核心规律，就能判断B、C的气体体积比，同时两极生成气体后内部压强变大，会把水压入A区域，A液面自然上升；最后根据氢气的可燃性，对应写出检验氢气的操作方法即可。
【解析】
(1)① 从灼热铁管导出的气体中混有大量未反应的高温水蒸气，通过冷水铜管时温度降低，水蒸气会冷凝为液态水被除去，因此该操作目的是除去气体中混有的水蒸气。
② 水蒸气和铁在高温条件下反应，生成四氧化三铁和氢气，对应的文字表达式为：$\ce{铁 + 水\xrightarrow{高温} 四氧化三铁 + 氢气}$。
(2)【交流与反思】
Ⅰ. 纯水的导电能力极弱，加入氢氧化钠溶液后，溶液中存在大量可自由移动的离子，可以增强水的导电性，加快电解的速率。
Ⅱ. 步骤②让水完全充满正负两极，可以将两极区域内原本留存的空气全部排出，避免后续生成的可燃性氢气与空气混合，检验点燃时发生爆炸。
Ⅲ. 电解水时，连接电源正极的B电极生成氧气，连接电源负极的C电极生成氢气，二者的体积比约为1:2；两极不断生成气体，装置内部压强增大，会将电解器中间区域的水压入A中，因此A中液面上升。
Ⅳ. C中收集到的气体是氢气，氢气具有可燃性，检验方法为：点燃用注射器从C中抽取的气体，若气体被点燃，产生淡蓝色火焰，则该气体是氢气。
【答案】
(1)①水蒸气 ②铁+水$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氢气
(2)【交流与反思】Ⅰ. 增强水的导电性 Ⅱ.排尽空气,防止检验时发生爆炸
Ⅲ.1:2 上升 Ⅳ.点燃用注射器从C中抽取的气体,若气体被点燃,产生淡蓝色火焰,则该气体是氢气
【知识点】
电解水实验，水的组成，文字表达式书写
【点评】
本题围绕水的组成探究展开，融合了经典化学史实验和改进型电解水实验，既考察电解水的基础规律，又引导学生结合实验安全、物质性质分析操作目的，整体贴合课本核心知识点，能帮助学生深化理解“水由氢氧元素组成”的推导逻辑。
【难度系数】
0.7