4. (2025·天津)水是生命赖以生存的重要物质。
(1)保护水资源从我做起。下列做法正确的是（填序号）。
A. 洗手后随手关闭水龙头，以节约用水
B. 工业污水未经分级处理直接作为园林绿化用水
(2)下列净水方法中，采用单一操作净化程度最高的是（填序号）。
A. 吸附
B. 过滤
C. 蒸馏
(3)通过水的生成和分解实验认识水的组成。
①在空气中点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，观察到烧杯内壁出现无色液滴，写出该反应的符号表达式：______。
②在如图所示电解器玻璃管中加满水，通电一段时间后，当管 a 中产生$\mathrm{3\ mL}$气体时，管 b 中产生气体的体积应为$\mathrm{mL}$。切断电源，用燃着的木条分别在玻璃管尖嘴口检验电解产生的气体，观察到管（选填“a”或“b”）中的气体会使木条燃烧得更旺，另一管中的气体可以燃烧。
③该实验证明水是由两种元素组成的。

4.(1)A
(2)C
(3)①$\ce{H_{2} + O_{2}\xrightarrow{点燃}H_{2}O}$ ②6 a ③氢、氧

【分析】
本题围绕水的相关知识设置问题，需逐一分析各小问的考点：
(1) 保护水资源的做法：判断选项是否符合节水、防污染的要求；
(2) 净水方法的净化程度：对比吸附、过滤、蒸馏的净化效果，确定单一操作中最高的；
(3) ①氢气燃烧的反应：回忆氢气燃烧生成水的反应，书写符号表达式；②电解水的规律：利用“正氧负氢、氢二氧一”的体积关系，判断气体体积和检验现象；③水的组成：根据电解水的产物，结合质量守恒定律确定水的元素组成。
【解析】
(1) 选项A：洗手后随手关闭水龙头，可减少水资源浪费，属于正确的节水做法；选项B：工业污水未经分级处理直接用于园林绿化，会污染土壤和水体，做法错误，故答案为A。
(2) 吸附只能除去水中色素和异味，过滤只能除去不溶性杂质，蒸馏可除去水中所有杂质，得到纯净的蒸馏水，是单一操作中净化程度最高的方法，故选C。
(3) ①氢气在氧气中点燃生成水，反应的符号表达式为$\ce{H_{2} + O_{2}\xrightarrow{点燃}H_{2}O}$；②电解水时，正极（a管，接电源正极）产生氧气，负极（b管）产生氢气，体积比为$V(\mathrm{氧气}):V(\mathrm{氢气})=1:2$，当a管气体体积为3mL时，b管气体体积为$3\ \mathrm{mL}×2=6\ \mathrm{mL}$；氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺，故a管气体符合该现象；③电解水生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，证明水由氢、氧两种元素组成。
【答案】
4.(1)A (2)C (3)①$\ce{H_{2} + O_{2}\xrightarrow{点燃}H_{2}O}$ ②6 a ③氢、氧
【知识点】
水资源保护、水的净化、水的组成
【点评】
本题考查水相关的基础知识点，涵盖水资源保护、净水方法、电解水实验等内容，题目难度较低，侧重考查学生对基础知识的掌握与应用能力。
【难度系数】
0.8

5. 兴趣小组的同学在做电解水的实验时，发现向水中加入氯化钠(NaCl)也可以起到加氢氧化钠类似的作用，但是通电一段时间后发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。
【提出问题】加入氯化钠的水通电时，石墨电极上分别生成了什么气体？
【查阅资料】①氯气($\ce{Cl_{2}}$)是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，常温下1体积水里能溶解2体积的氯气；②氢气和氧气都是无色、无臭的气体。
【作出假设】
(1)猜想Ⅰ:氧气和氯气；猜想Ⅱ:氢气和氧气；猜想Ⅲ: 。
【设计实验】
(2)用如图1所示装置电解氯化钠溶液，并收集两个电极上产生的气体。
|实验步骤|实验现象|解释或结论|
| ---- | ---- | ---- |
|①按照如图所示装置，通电一段时间后，用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察气体的颜色|试管a收集到黄绿色气体，试管b收集到无色气体|猜想 错误|
|②用拇指堵住试管b，移近点燃的酒精灯，移开拇指点火|听到爆鸣声|证明试管b中收集到的气体为 ，猜想Ⅲ正确|
【实验结论】
(3)氯化钠溶液通电时，氯化钠和水反应除了生成两种气体外，还生成了氢氧化钠。写出反应的符号表达式: 。
【反思与评价】
(4)由上述实验可知，要证明水的组成，你认为在电解水时， （选填“可以”或“不可以”）加入氯化钠。
(5)为研究影响电解水反应速率的因素，兴趣小组的同学利用12 V直流电源进行了相关实验探究，数据记录如下表所示。
|实验序号|温度/℃|氢氧化钠溶液的浓度/%|试管b中气体的体积/mL|试管a中气体的体积/mL|电解时间/s|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|20|2|20|9.8|54.0|
|2|20|5|20|9.8|36.2|
|3|30|2|20|9.9|X|
|4|30|5|20|9.9|35.4|
①比较实验1和2，可得出的结论是 。
②分析四组实验数据，实验3的电解时间X可能是 （填序号）。
A. 32.4 B. 35.2 C. 50.2 D. 55.6
③查阅资料发现，当其他条件不变时，增大直流电的电压也能加快电解水的反应速率。在实验4的基础上，若要证明增大电压能加快电解水的反应速率，请利用如图2所示的电源设计实验方案：。
(6)小组同学继续查阅资料发现，除了增大电压可以加快电解水的反应速率外，还有设置超声波场等手段。如图3、图4所示分别为两种不同条件下石墨电极表面的气泡直径分布情况。
①气泡覆盖在电极表面使电解反应界面 （选填“增大”或“减小”），降低了电解效率。
②超声波振动能提高电解效率的原因是 。

5.(1)氢气和氯气
(2)Ⅱ 氢气
(3)$\ce{NaCl + H_{2}O\xrightarrow{通电}NaOH + H_{2} + Cl_{2}}$
(4)不可以
(5)①氢氧化钠溶液的浓度越大，电解水的反应速率越快 ②C ③在30 ℃，氢氧化钠溶液的浓度为5%的条件下，将电压改为14 V，测定试管b中收集20 mL气体所需的时间，然后与实验4作比较(答案合理即可)
(6)①减小 ②超声波振动能减少电极表面气泡的覆盖面积

【分析】
本题围绕电解氯化钠溶液的实验展开，需结合资料信息、气体检验方法、控制变量法等知识逐步分析：
1. 猜想部分：根据已有两种猜想，结合电解时电极产生两种气体的情况，确定第三种猜想的组合；
2. 实验部分：利用氯气的黄绿色特征判断气体种类，结合氢气的可燃性（点燃爆鸣声）确定气体，进而判断猜想正误；
3. 反应表达式：根据反应物、生成物及反应条件书写符号表达式；
4. 反思部分：根据电解氯化钠生成氯气，与电解水生成气体不同，判断能否用于证明水的组成；
5. 影响电解速率的实验：通过对比实验的变量（浓度、温度）得出结论，结合控制变量法设计电压影响的实验；
6. 气泡与电解效率：根据气泡对电极界面的影响，分析超声波的作用。
【解析】
(1) 电解时两根电极产生两种气体，已有猜想Ⅰ（氧气和氯气）、猜想Ⅱ（氢气和氧气），因此猜想Ⅲ为氢气和氯气。
(2) ①试管a收集到黄绿色气体（氯气），说明气体含氯气，因此猜想Ⅱ（氢气和氧气）错误；②试管b的气体点燃产生爆鸣声，证明该气体为氢气。
(3) 氯化钠和水在通电条件下反应，生成氢氧化钠、氢气和氯气，符号表达式为$\ce{NaCl + H_{2}O\xrightarrow{通电}NaOH + H_{2} + Cl_{2}}$。
(4) 电解氯化钠溶液生成氯气，并非电解水的氧气，因此不能用于证明水的组成，填“不可以”。
(5) ①实验1和2温度相同，氢氧化钠溶液浓度越大，电解时间越短，说明反应速率越快，结论为：氢氧化钠溶液的浓度越大，电解水的反应速率越快；②实验3温度为30℃（比实验1高），浓度2%，反应速率比实验1快（时间小于54s），比实验2（20℃、5%，时间36.2s）慢（时间大于36.2s），选项中只有C（50.2s）符合；③要证明电压的影响，需控制温度、浓度与实验4相同，改变电压，设计方案：在30℃、氢氧化钠溶液浓度5%的条件下，将电压改为14V，测定试管b收集20mL气体所需时间，与实验4比较。
(6) ①气泡覆盖在电极表面，会减小电解反应界面，降低效率；②超声波振动可减少电极表面气泡的覆盖面积，提高电解效率。
【答案】
(1) 氢气和氯气
(2) Ⅱ；氢气
(3) $\ce{NaCl + H_{2}O\xrightarrow{通电}NaOH + H_{2} + Cl_{2}}$
(4) 不可以
(5) ①氢氧化钠溶液的浓度越大，电解水的反应速率越快；②C；③在30 ℃，氢氧化钠溶液的浓度为5%的条件下，将电压改为14 V，测定试管b中收集20 mL气体所需的时间，然后与实验4作比较（合理即可）
(6) ①减小；②超声波振动能减少电极表面气泡的覆盖面积
【知识点】
电解水实验、影响化学反应速率的因素、化学符号表达式
【点评】
本题以电解氯化钠溶液的拓展实验为载体，综合考查气体检验、反应表达式书写、控制变量法的应用等知识点，需学生结合资料信息和实验逻辑分析，注重实验设计的严谨性，是对基础实验知识的拓展应用。
【难度系数】
0.5