登录
17.古人云“水为食之先”，它塑造了人类的历史。某兴趣小组以“生命之源——水”为主题开展项目式学习。
【任务一】认识水的蒸发
(1)如图1反映烧杯内的水在不同温度下放置时水面上方水分子的微观示意图，请将50℃时对应的微观示意图补充完整(图中“●”表示氧原子，“○”表示氢原子)。
【任务二】探究水的电解
如图2是兴趣小组利用注射器改装的电解水实验装置。两支注射器排尽空气后，均吸取20mL氢氧化钠溶液，接通电源。
(2)实验中观察到两支注射器内均有气泡产生，且左侧液面下降得比右侧液面快。经检验气体成分后，可推知水是由
(3)通电一段时间后，0～3s内两支注射器内气体的体积比和8s时的体积比不同，可能的原因是
(4)改进后装置的优点有
【任务三】探究影响电解水速率的因素
以收集20mL氢气为标准，记录时间和收集氧气的体积，实验数据如下表所示。
| 实验序号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 温度/℃ | 15 | 15 | 15 | 30 | 45 |
| 外加电压/V | 6 | | 12 | 6 | 6 |
| 氧气/mL | 9.9 | 10.0 | 9.0 | 9.6 | 9.7 |
| 时间/s | 54.6 | 23.4 | 15.0 | 46.2 | 35.4 |
(5)实验①②③可探究
(6)根据表中数据得出的结论是
(7)除上述因素外，影响电解水速率的因素还有
【任务一】认识水的蒸发
(1)如图1反映烧杯内的水在不同温度下放置时水面上方水分子的微观示意图，请将50℃时对应的微观示意图补充完整(图中“●”表示氧原子，“○”表示氢原子)。
【任务二】探究水的电解
如图2是兴趣小组利用注射器改装的电解水实验装置。两支注射器排尽空气后，均吸取20mL氢氧化钠溶液，接通电源。
(2)实验中观察到两支注射器内均有气泡产生，且左侧液面下降得比右侧液面快。经检验气体成分后，可推知水是由
氢元素和氧元素
组成的。(3)通电一段时间后，0～3s内两支注射器内气体的体积比和8s时的体积比不同，可能的原因是
氧气在水中溶解得比氢气多(合理即可)
。(4)改进后装置的优点有
材料易得(或操作简单,合理即可)
(写一条即可)。【任务三】探究影响电解水速率的因素
以收集20mL氢气为标准，记录时间和收集氧气的体积，实验数据如下表所示。
| 实验序号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 温度/℃ | 15 | 15 | 15 | 30 | 45 |
| 外加电压/V | 6 | | 12 | 6 | 6 |
| 氧气/mL | 9.9 | 10.0 | 9.0 | 9.6 | 9.7 |
| 时间/s | 54.6 | 23.4 | 15.0 | 46.2 | 35.4 |
(5)实验①②③可探究
外加电压
对电解水速率的影响，欲探究温度对电解水速率的影响，应选择的实验组是①④⑤
(填序号)。(6)根据表中数据得出的结论是
其他条件相同时,外加电压越大,水电解速率越快(或反应温度越高,水电解速率越快)
(写一点即可)。(7)除上述因素外，影响电解水速率的因素还有
氢氧化钠溶液的浓度(合理即可)
(写一点即可)，请你设计实验方案验证：15℃时,外加电压为6V条件下,分别配制不同浓度的氢氧化钠溶液进行实验,测收集到20mL氢气所需的时间(与上一空对应,合理即可)
。答案
17. (1)
（画4～5个水分子都可以，水面上方水分子个数增多即为正确答案） (2) 氢元素和氧元素 (3) 氧气在水中溶解得比氢气多(合理即可) (4) 材料易得(或操作简单，合理即可) (5) 外加电压 ①④⑤ (6) 其他条件相同时，外加电压越大，水电解速率越快(或反应温度越高，水电解速率越快) (7) 氢氧化钠溶液的浓度(合理即可) 15℃时，外加电压为6V条件下，分别配制不同浓度的氢氧化钠溶液进行实验，测收集到20mL氢气所需的时间(与上一空对应，合理即可)解析
【分析】
本题围绕“生命之源——水”展开，分三个任务考查相关化学知识：
1. 任务一：水的蒸发，需结合温度对水分子运动的影响，判断50℃时水面上方水分子的数量，补充微观示意图；
2. 任务二：电解水实验，根据电解产物推导水的组成，结合气体溶解性解释初期气体体积比异常，分析装置的优点；
3. 任务三：探究影响电解水速率的因素，需运用控制变量法分析实验数据，得出结论，再拓展其他影响因素并设计验证实验。
【解析】
(1) 水蒸发时，温度越高，水分子运动速率越快，水面上方的水分子数目越多，因此50℃时水面上方的水分子个数应多于题图中的数量，画4~5个由2个氢原子和1个氧原子构成的水分子即可。
(2) 电解水生成氢气（含氢元素）和氧气（含氧元素），根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，可推知水由氢元素和氧元素组成。
(3) 电解水时，氧气在水中的溶解度比氢气大，通电初期部分氧气溶解在溶液中，导致收集到的氧气体积偏小，因此0～3s内气体体积比与8s时不同。
(4) 该装置用注射器改装，优点有：材料易得（注射器为常见实验用品）、操作简便、便于观察气体体积等，任选一条合理即可。
(5) 实验①②③中，温度相同，外加电压不同，因此可探究外加电压对电解水速率的影响；探究温度对电解水速率的影响，需控制外加电压相同，改变温度，符合条件的实验组是①、④、⑤。
(6) 分析实验数据：其他条件相同时，外加电压越大，收集20mL氢气的时间越短，电解速率越快；或其他条件相同时，温度越高，收集时间越短，电解速率越快，任选其一即可。
(7) 除题中因素外，氢氧化钠溶液的浓度也会影响电解水速率（氢氧化钠用于增强水的导电性）；验证该因素的实验方案：控制温度、外加电压相同，分别配制不同浓度的氢氧化钠溶液，进行电解水实验，记录收集20mL氢气所需的时间，比较速率差异。
【答案】
(1)（画4～5个水分子都可以，水面上方水分子个数增多即为正确答案）
(2) 氢元素和氧元素
(3) 氧气在水中溶解得比氢气多（合理即可）
(4) 材料易得（或操作简单，合理即可）
(5) 外加电压；①④⑤
(6) 其他条件相同时，外加电压越大，水电解速率越快（合理即可）
(7) 氢氧化钠溶液的浓度；15℃时，外加电压为6V条件下，分别配制不同浓度的氢氧化钠溶液进行实验，测收集到20mL氢气所需的时间（合理即可）
【知识点】
水的组成；电解水实验；影响反应速率的因素
【点评】
本题为水主题的综合探究题，融合了微观粒子、电解水实验、控制变量法等核心知识点，注重考查学生的实验分析能力和逻辑推理能力，是化学学科中基础且典型的探究类题目。
【难度系数】
0.5
本题围绕“生命之源——水”展开，分三个任务考查相关化学知识：
1. 任务一：水的蒸发，需结合温度对水分子运动的影响，判断50℃时水面上方水分子的数量，补充微观示意图；
2. 任务二：电解水实验，根据电解产物推导水的组成，结合气体溶解性解释初期气体体积比异常，分析装置的优点；
3. 任务三：探究影响电解水速率的因素，需运用控制变量法分析实验数据，得出结论，再拓展其他影响因素并设计验证实验。
【解析】
(1) 水蒸发时，温度越高，水分子运动速率越快，水面上方的水分子数目越多，因此50℃时水面上方的水分子个数应多于题图中的数量，画4~5个由2个氢原子和1个氧原子构成的水分子即可。
(2) 电解水生成氢气（含氢元素）和氧气（含氧元素），根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，可推知水由氢元素和氧元素组成。
(3) 电解水时，氧气在水中的溶解度比氢气大，通电初期部分氧气溶解在溶液中，导致收集到的氧气体积偏小，因此0～3s内气体体积比与8s时不同。
(4) 该装置用注射器改装，优点有：材料易得（注射器为常见实验用品）、操作简便、便于观察气体体积等，任选一条合理即可。
(5) 实验①②③中，温度相同，外加电压不同，因此可探究外加电压对电解水速率的影响；探究温度对电解水速率的影响，需控制外加电压相同，改变温度，符合条件的实验组是①、④、⑤。
(6) 分析实验数据：其他条件相同时，外加电压越大，收集20mL氢气的时间越短，电解速率越快；或其他条件相同时，温度越高，收集时间越短，电解速率越快，任选其一即可。
(7) 除题中因素外，氢氧化钠溶液的浓度也会影响电解水速率（氢氧化钠用于增强水的导电性）；验证该因素的实验方案：控制温度、外加电压相同，分别配制不同浓度的氢氧化钠溶液，进行电解水实验，记录收集20mL氢气所需的时间，比较速率差异。
【答案】
(1)
（画4～5个水分子都可以，水面上方水分子个数增多即为正确答案）(2) 氢元素和氧元素
(3) 氧气在水中溶解得比氢气多（合理即可）
(4) 材料易得（或操作简单，合理即可）
(5) 外加电压；①④⑤
(6) 其他条件相同时，外加电压越大，水电解速率越快（合理即可）
(7) 氢氧化钠溶液的浓度；15℃时，外加电压为6V条件下，分别配制不同浓度的氢氧化钠溶液进行实验，测收集到20mL氢气所需的时间（合理即可）
【知识点】
水的组成；电解水实验；影响反应速率的因素
【点评】
本题为水主题的综合探究题，融合了微观粒子、电解水实验、控制变量法等核心知识点，注重考查学生的实验分析能力和逻辑推理能力，是化学学科中基础且典型的探究类题目。
【难度系数】
0.5
