水的物理性质:纯净的水是一种无色、无臭、无味、透明的液体.纯净的水不易导电.在常压下,水的凝固点(冰点)是0℃,沸点是100℃,在4℃时,1ML的水的质量为1克,此时密度最大.将水冷却到0℃,可以结成冰而体积增加,它的体积为原来的1.09倍;如果加热到100℃,使水变成气态,体积增加1600多倍.水对很多物质的溶解能力很强.水中含有溶解的空气,水中生物的生活就是依靠溶解在水中的氧气.
水的电解实验如图:
①实验仪器:水电解器、直流电源。②实验药品:氢氧化钠或硫酸、水。③实验操作:往水电解器里注满水(其中加入少量氢氧化钠或硫酸,以增加导电性),连接电源的电极,通入直流电让水电解。④实验现象:连接电源正极的刻度管内产生气体速度慢,体积小,能使带火星的木条复燃,是氧气;连接电源负极的刻度管内产生气体速度快,体积大,能燃烧,发出淡蓝色火焰,是氢气;它们的体积比约为1:2。⑤由电解水的实验可以得到以下两个结论:a.水是由氢、氧两种元素组成的。b.每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。⑥电解水的文字表达式可表示为:水 通电 氢气十氧气。
实验注意事项:为保证正确读取电解产生的气体体积,1、要将两个测气管的内壁洗干净,以防电解出的气体附着在管壁上;2、加入电解液后应注意检査并赶走连接两测气管橡皮管处的空气泡;3、电解结束时,可用手指轻敲测气管,以使附着在电极表面和管壁上的气泡脱离。
电解水所得氢气和氧气体积比不恰好为2:1的原因:1、在相同的温度下,氢氧两种气体在水中 的溶解度不同,氧气溶解度大;2、用非铂电极时,阳极本身会被氧化会消耗一部分氧气;3电极产生副反应。
电解水反应的实质是:水分子分解为氢原子和氧原子,每两个氢原子结合成一个氢分子,很多个氢分子聚集成氢气,每两个氧原子结合成一个氧分子,很多个氧分子聚集成氧气。由于同温同压下气体的体积比等于它们的分子个数比,由实验现象知产生氢气的体积是产生氧气体积的2倍,即氢分子个数是氧分子个数的2倍,所以每个水分子中含有两个氢原子和一个氧原子。
实验改进:1、要注意电极材料与电解液的匹配,在选用非铂电极时在电解液中加入碱比加入酸误差会小些。2、在正式电解前进行几分钟的预电解,并将正负电极固定使用。这样既可以使气体在电解液中饱和,又可以在阳极表面形成一层难溶性的保护膜,避免在电解过程中阳极继续被氧化而放不出足量的氧气。3、选用的电解质如硫酸或氢氧化钠等,要尽量纯净,并用蒸馏水配置。
例题讲解
1、如图所示(A)是电解水的简易装置,(B)为电解水生成气体体积(V)与时间(t)的关系图。
试回答下列问题。若甲管生成气体A,乙管生成气体B。
(1)判断电源的正负极a、b。
(2)气体B可以用点燃的火柴检验,有什么现象?说明气体B有什么性质?
(3)可用什么方法收集氢气和氧气,这是利用了它们的什么性质?
(4)0~3min及3~6min,甲、乙两管内排出水的体积比各为多少?____
分析:在电解水的实验中,生成氢气的电极为负极,生成氧气的电极为正极,氢气和氧气的体积比为2:1,根据(A)中甲、乙两管中的气体体积,或(B)中的比例关系,可知b为负极,a为正极,则气体A是氢气,气体B是氧气。用点燃的火柴检验氧气,可以看到火焰燃烧得更旺,说明氧气有助燃性。从试管中气体不溶于水的现象来看,氢气和氧气在水中溶解的都较少,所以可以用排水法收集。
解答:(1)a为电源正极,b为电源负极;(2)现象为火柴燃烧得更旺,说明B具有助燃性;(3)可用排水法,利用了氢气难溶于水和氧气不易溶于水的性质;(4)分别为2:1,2:1。
2、如图,甲、乙两图都是电解水的简易装置。回答下列问题。
(1)装置甲比装置乙有一个明显的优点,这个优点是___
(2)装置乙比装置甲有一个明显的优点,这个优点是___,装置乙需要稍进行修改更利于进行实验,应___
(3)在水中加入少量硫酸或氢氧化钠的目的是___
(4)开始电解后,A管收集到___气。
(5)通过该实验得到的微观结论为:___(写一条).
分析:(1)甲装置便于操作;(2)乙装置便于检验生成的气体;乙装置内的导管过长;(3)水的导电能力较差,在水中加入少量硫酸或氢氧化钠时能够增强水的导电性;(4)电解水时,正极产生的是氧气,负极产生的是氢气;(5)电解水时,水分子分解,生成氢分子和氧分子.
解答:(1)装置甲比装置乙有一个明显的优点,这个优点是操作简单。故填:操作简单。(2)装置乙比装置甲有一个明显的优点,这个优点是便于气体的检验。伸入玻璃管内的导管太长,不利于气体的导出,故填:便于气体的检验;将导管稍伸入管中即可。(3)在水中加入少量硫酸或氢氧化钠的目的是增强水的导电性。故填:增强水的导电性。(4)a管内气体的体积较小,是氧气;故填:氧;(5)在通电分解水时,水分子变成了氢分子和氧分子,说明了在化学反应中分子分成原子,原子再重新组合成新的分子以及分子的结构情况等。故填:水分子由氢原子和氧原子构成。
最后给大家留一个作业,欢迎大家评论作答。
3、有两杯无色透明的液体,一杯是雨水,一杯是纯水,请用实验方法证明,哪一杯是雨水?
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