Question

【題目】氫氣是使用較為廣泛的氣體，從人類的最初接觸到現(xiàn)在的廣泛應(yīng)用，經(jīng)歷了科學(xué)家們兩百多年的努力探索。

(1)氫氣的發(fā)現(xiàn)。16世紀(jì)，瑞士醫(yī)生帕拉塞斯發(fā)現(xiàn)鐵屑與硫酸接觸產(chǎn)生一種氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。英國科學(xué)家卡文迪許發(fā)現(xiàn)這種氣體和空氣混合后會(huì)產(chǎn)生猛烈爆炸，可燃性氣體在點(diǎn)燃前需要____________________，他將這種氣體命名為“可燃性氣體”，并發(fā)現(xiàn)其充入動(dòng)物膀胱后，動(dòng)物膀胱會(huì)慢慢升空。這些研究引起了英國科學(xué)家普利斯特里的關(guān)注，他將氫氣和空氣混合，用電火花引爆，發(fā)現(xiàn)生成了水。

(2)氫元素的發(fā)現(xiàn)。拉瓦錫深入研究了前人的研究后，將這種氣體命名為氫氣，將對(duì)應(yīng)元素命名為氫元素，并就此創(chuàng)立氧化學(xué)說。

(3)電解水實(shí)驗(yàn)。英國科學(xué)家卡里斯?fàn)柕扔梅�打電池電解水獲得成功，進(jìn)一步證明了拉瓦錫的結(jié)論。我們利用霍夫曼水電解器(如圖所示)研究水的組成。

①a端產(chǎn)生的氣體為________。

②電解水的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為_______。

③若想研究水分子中的氫、氧原子個(gè)數(shù)比，還需提供的數(shù)據(jù)是___________。

Answer 1

【答案】 驗(yàn)純 氧氣(或O2) 水是由氫元素和氧元素組成的 氫氣和氧氣在該實(shí)驗(yàn)條件（壓強(qiáng)、溫度）下的密度

【解析】

(1) 氫氣的發(fā)現(xiàn)。

在金屬活動(dòng)性順序中，鐵排在氫的前面，鐵能置換出稀硫酸中的氫，故鐵屑與稀硫酸反應(yīng)生成的氣體是氫氣，同時(shí)生成硫酸亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：。氫氣具有可燃性，氫氣和氧氣混合，如果在爆炸極限內(nèi)遇明火就會(huì)發(fā)生爆炸，故氫氣等可燃性氣體在點(diǎn)燃前需要驗(yàn)純。

(3)電解水實(shí)驗(yàn)。

①利用霍夫曼水電解器研究水的組成時(shí)，跟電源負(fù)極相連的管內(nèi)生成的氣體是氫氣，跟電源正極相連的管內(nèi)生成的氣體是氧氣，氫氣與氧氣的體積比為2∶1。根據(jù)圖中所示氣體體積大小，a管內(nèi)氣體體積小于b管內(nèi)氣體體積，且大約只有一半，故a端產(chǎn)生的氣體為氧氣(或O2)；

②根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，電解水得到的氣體是氫氣和氧氣，氫氣是由氫元素組成的，氧氣是由氧元素組成的，故反應(yīng)后的生成物中只有氫元素和氧元素。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，故反應(yīng)物水中也只有氫元素和氧元素。根據(jù)以上分析，電解水實(shí)驗(yàn)的結(jié)論為：水是由氫元素和氧元素組成的。

③根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的氫氣和氧氣的體積以及它們的密度可以計(jì)算它們各自的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)生成的氫氣和氧氣的質(zhì)量比就等于水中氫元素和氧元素的質(zhì)量比，進(jìn)而求出一個(gè)水分子中氫原子和氧原子的個(gè)數(shù)比。因此若想研究水分子中的氫、氧原子個(gè)數(shù)比，除了需要實(shí)驗(yàn)測(cè)得的氫氣和氧氣的體積數(shù)據(jù)外，還需提供的數(shù)據(jù)是：氫氣和氧氣在該實(shí)驗(yàn)條件（壓強(qiáng)、溫度）下的密度。