水是由氢、氧两种元素组成的化合物。这一结论是科学家们在大量实险的基础上
得出的。
(1)实验室中常用锌粒和稀硫酸反应来制备氢气。请从下列装置中选择并组装一套制取干燥氢气的装置,正确的连接顺序为_______ (用接口处字母填写)。
(2)研究氢气的燃烧实验是人们认识水组成的开始。
①氢气在点燃前一定要_________。
②氢气在空气中燃烧时,若在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯,可观察到的现象是_______。在相同条件下,欲使1L氢气完全燃烧,所需空气至少约为______L。
(3)科学家们又用“电解法”证明了水的组成(装置如图所示,电极不与水及生成的气体反应)。
电解时,水中需加入少量的NaOH,其作用是_________。 通电一段时间后,发现甲、乙两量中筒收集的气体体积比略小于1:2,其原因可能是_________ (写出一条即可)。
(4)拉瓦锡还用另一实验证明了水的组成。
他让水蒸气通过一根烧红的铁质枪管,结果得到了氧气,同时枪管表面有黑色固体(磁铁矿的主要成分)生成。该反应的化学方程式为_______。
(5)用“氢气还原氧化铜”实验也可以证明水的组成。
装置A中的玻璃管和其中物质在反应前后的质量差为m1,装置B和其中物质在反应前后的质量差为m2,据此可计算出水中O、H元素的质量比为______(用含 m1、m2的代数式表示)。实验时该比值往往略小于8:1,原因可能是_____(写出一条即可)。
【答案】(12分)(1)b、c、d、g(2分)(2)①验纯 ②烧杯内壁有水珠(或雾滴)产生 2.5(或2.38)(2分)(3)增强导电性(1分) 在相同条件下,O2较H2稍易溶于水(1分)
(4)根据所给信息写成化学方程式:3Fe+4H2OFe3O4+ 4H2;(5) (2分)空气中的H2O、CO2等进入B中(或装置A中生成的Cu又部分被氧化)(1分)
【解析】(1)实验室制氢气是固+液常温型的,且氢气密度小于空气,可以用浓硫酸干燥氢气,实验操作顺序为b、c、d、g;(2)①氢气燃烧易爆炸,点燃前要验纯;②氢气燃烧生成水,烧杯内壁有水珠(或雾滴)产生;根据氢气燃烧化学方程式: 判断2L的氢气与1L氧气恰好反应,即使1L氢气完全燃烧,所需氧气0.5L,所需空气至少约为2.5L或2.38L;(3)纯水几乎不导电,电解水时加少量稀硫酸或少量的NaOH增强水的导电加快水电解;实验开始时产生的氧气和氢气的体积会小于1:2,是因为氢气难溶于水,氧气不易溶于水,开始产生的氧气有一部分溶于水,实验时间越长,其比值越接近1:2; (4)3Fe+4H2OFe3O4+ 4H2;(5) 装置A中的玻璃管和其中物质的总质量在反应后减少了m1;装置B的干燥管和其中的物质的总质量在反应后增加了m2,则可推测算得水中氧元素的质量是m1,氢元素的质量是m2− m1,用这些数据算的水中H、O元素的质量比为 ;空气中的H2O、CO2等进入B中(或装置A中生成的Cu又部分被氧化),使得实验时该比值往往略小于8:1。