5.(2026·广东汕头期中)水是生命之源,是“永远值得探究的物质”,人类从未停止过对水的研究。
【提出问题】水是由什么组成的?
【查阅资料】通过点燃氢气和电解水的实验均可证明水的组成。
【经典回顾】(1)1783年,拉瓦锡利用图1所示装置探究水的组成。往A杯中滴加少量的水,水通过灼热的铁管时发生汽化,水蒸气与灼热的铁反应,生成一种黑色固体四氧化三铁和“可燃空气”,将气体通过放在冷水中的铜管,在装置B中收集到纯净的“可燃空气”。最终拉瓦锡证明了水的组成。
① 将气体通过放在冷水中的铜管,目的是除去
水蒸气
。
② 将装置B收集到的“可燃空气”在氧气中点燃,生成了水。“可燃空气”是一种气体单质,其名称为氢气。写出水蒸气与铁在高温下反应的文字表达式:
铁+水蒸气$\xrightarrow{高温}$四氧化三铁+氢气
。
(2)1800年,英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气,后人不断研究和改进该实验。兴趣小组的同学设计了如图2所示实验来探究水的组成。
【实验步骤】Ⅰ. 先用大注射器抽取一定量的氢氧化钠溶液,从A中的圆孔注入;Ⅱ. 用两个橡胶帽塞住右边两个出气口,用带针头的小注射器分别在出气口1和2处抽气,使液面上升,直至水充满正负两极;Ⅲ. 接通电源,待C中气体体积达到最大刻度时,关闭电源,仔细观察实验装置中的现象;Ⅳ. 分别用带针头的注射器抽取气体并检验。
【交流与反思】① 步骤Ⅰ在水中加入氢氧化钠溶液的作用是
增强水的导电性
。
② 步骤Ⅱ的目的是
排尽B、C中的空气
。
③ 步骤Ⅲ中的现象:两极上均有气泡出现,A中液面
上升
(填“上升”或“下降”)。
④ 步骤Ⅳ中检验B中气体的方法是
将带火星的木条放在注射器出气口处,缓慢推动注射器活塞,带火星的木条复燃,说明是氧气
。
【总结交流】⑤ 以上实验可以得出结论:水是由
氢元素和氧元素
组成的。
⑥ 写出电解水反应的文字表达式:
水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气
。
