【例3】我国首列氢能源城际动车已正式发布。该组列车搭载氢燃料电池，行驶全程可实现零碳排放。氢燃料电池的工作原理及电解水产生气体的体积与时间的关系如图所示。下列分析正确的是（
D
）
A.图1中氢燃料电池的反应物是水
B.图2中M、N的质量比为$2:1$
C.图2中气体N是由电解水装置负极产生的
D.图1中氢燃料电池工作时将化学能转化为电能
答案：D
解析：
【分析】本题围绕氢能源城际动车的氢燃料电池及电解水相关知识，需结合氢燃料电池的工作原理、电解水实验的结论逐一分析选项：首先明确电解水时“正氧负氢、氢二氧一”的体积比规律，以及气体质量比；再判断氢燃料电池的反应物和能量转化形式，据此排除错误选项，确定正确答案。
【解析】逐一分析各选项：
选项A：氢燃料电池的反应物是氢气和氧气，反应生成水，并非反应物为水，故A错误；
选项B：电解水生成氢气和氧气的体积比约为2:1，质量比约为1:8，因此图2中M、N的体积比为2:1，质量比不是2:1，故B错误；
选项C：电解水装置中，负极产生氢气（体积大），正极产生氧气（体积小），图2中N气体体积小，是正极产生的氧气，故C错误；
选项D：氢燃料电池工作时，将氢气的化学能转化为电能，实现零碳排放，故D正确。
【答案】D
【知识点】氢燃料电池原理、电解水实验
【点评】本题结合实际应用考查基础化学知识，难度适中，需准确记忆电解水的实验结论和氢燃料电池的能量转化形式，适合学生巩固相关知识点。
【难度系数】0.6
3.(2026·河南期中改编)水是生命之源，某校实践小组的学生在老师的指导下开展了有关水的项目式学习活动。
类题精讲
一、净化水。
(1)第一步 5 μm PP 棉是模拟实验室中的
过滤
操作，这一操作所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和
漏斗
。
(2)物质 X 的名称为
活性炭
，X 除去色素与异味的过程属于
物理
(填“物理”或“化学”)变化，出水口得到的液体是
混合物
(填“纯净物”或“混合物”)。
二、验证水的组成。
(3)实验中，接通直流电源，一段时间后，两个玻璃管内都有气体产生，若 a 管中产生 10 mL气体，则 b 管中产生气体的体积约为
5
mL，通过对气体的检验可得出，水是由
氢元素和氧元素
组成的结论。水电解的文字表达式为
水$\xrightarrow{通电}$氢气$+$氧气
。
(4)从物质变化的角度来看，水的蒸馏和水的电解两个变化的本质区别是
水的蒸馏没有新物质生成,水的电解有新的物质生成
。
答案：3. (1) 过滤 漏斗 （2）活性炭 物理 混合物
(3) 5 氢元素和氧元素 水$\xrightarrow{通电}$氢气$+$氧气
(4) 水的蒸馏没有新物质生成,水的电解有新的物质生成
解析：
【分析】
本题围绕水的净化和组成验证展开，需结合过滤操作、活性炭的吸附作用、电解水实验规律及物质变化的判断方法解答。水的净化中，过滤用于分离不溶性杂质，活性炭可吸附色素异味；电解水遵循“正氧负氢、氢二氧一”的体积规律，物质变化的判断核心是有无新物质生成。
【解析】
(1) 5μm PP棉可分离水中不溶性杂质，模拟实验室的过滤操作；过滤所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，故依次填过滤、漏斗。
(2) 活性炭具有疏松多孔结构，能吸附色素和异味，故物质X为活性炭；吸附过程无新物质生成，属于物理变化；出水口的液体仍含可溶性杂质，属于混合物，故依次填活性炭、物理、混合物。
(3) 电解水时“正氧负氢，氢二氧一”，若a管产生10mL氢气，则b管产生的氧气体积约为5mL；电解水生成氢气和氧气，根据反应前后元素种类不变，得出水由氢元素和氧元素组成；水电解的文字表达式为水$\xrightarrow{通电}$氢气$+$氧气，故依次填5、氢元素和氧元素、水$\xrightarrow{通电}$氢气$+$氧气。
(4) 水的蒸馏是状态变化，无新物质生成，属于物理变化；水的电解生成氢气和氧气，有新物质生成，属于化学变化，故本质区别是水的蒸馏没有新物质生成，水的电解有新的物质生成。
【答案】
3. (1) 过滤 漏斗 (2) 活性炭 物理 混合物 (3) 5 氢元素和氧元素 水$\xrightarrow{通电}$氢气$+$氧气 (4) 水的蒸馏没有新物质生成，水的电解有新的物质生成
【知识点】
水的净化、电解水实验、物质的变化
【点评】
本题考查水相关的基础核心知识点，涵盖过滤操作、活性炭吸附、电解水规律及物质变化判断，是初中化学水主题的常考基础题，需准确掌握各知识点细节。
【难度系数】
0.8
