Question

4．每年的3月22日是“世界水日”，中國水周主題是“節約保護水資源，大力建設生態文明”．用所學知識回答下列問題．
（一）生活中的水．
【資料在線】我國生活飲用水的標準（摘錄部分）．
感官指標：水質無色無味且澄清透明．
化學指標：總硬度＜250mg/L（以碳酸鈣計）；銅＜1.0mg/L，鋁＜0.2mg/L…
細菌學指標：細菌總數＜100個/mL等．
（1）自來水廠用過濾的方法使水澄清透明，再用一種物質來吸附色素和異味，從而達到感官指標．達到感官指標后的水不是純水．（填“是”或“不是”）
（2）漂白粉可用于水的殺菌消毒，其有效成分是次氯酸鈣[化學式為Ca（ClO）₂]．試計算：
①Ca（ClO）₂中鈣：氯：氧元素的質量比40：71：32；
②143克Ca（ClO）₂中鈣元素的質量是40克．
（二）探究水的組成
某校化學興趣小組想親自感受科學家的探究歷程，他們選擇了“水的組成粗略測定”為探究內容．
【查閱資料】
①水難導電，在水中可加入少量氫氧化鈉可以增強導電性．
氫氧化鈉在水中能電離出鈉離子和氫氧根離子．請你寫出對應的離子符號：鈉離子Na⁺，氫氧根離子OH^-．
②測定水的組成作出重大貢獻的科學家是拉瓦錫．
（選填“門捷列夫”、“拉瓦錫”、“張青蓮”）
【進行試驗】如圖裝置進行實驗并記錄數據．
【實驗分析】兩個電極附近產生很多氣泡，a管內氣泡產生較b管快，小組成員用燃著的木條分別在兩個玻璃尖嘴導管口檢驗產生的氣體，觀察到：放在b端管口燃著的木條．分析得出：水通電的符號表達式為2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，進而推出水是由氫元素和氧元素組成的．
【交流反思】電解水實驗中產生氫氣和氧氣的體積比約為2：1，但我們在實驗中經常發現氫氣和氧氣的體積比大于2：1，你覺得出現這種情況的原因可能是ad
a．氧氣比氫氣更易溶于水          b．電解過程中加入了氫氧化鈉
c．a、b兩管存在液面差            d．b管處活塞有輕微漏氣現象．

Answer 1

分析 （一）（1）根據水中含有可溶性物質進行分析解答本題．
（2）根據元素質量的計算方法考慮；次氯酸鈣的質量乘以鈣元素在次氯酸鈣中的質量分數即可；
（二）【查閱資料】根據離子的寫法分析；拉瓦錫對測定水的組成作出重大貢獻；
【實驗分析】根據電解水實驗的現象和結論分析回答；
【交流反思】電解水時生成氫氣和氧氣，由于氧氣的溶解性大于氫氣的溶解性，開始時氫氣和氧氣的體積比應略大于2：1，但隨著生成的氣體的增多，氫氣和氧氣的體積比接近2：1，如果有較大誤差，就要從多方面查找原因．

解答 解：（一）（1）自來水廠用過濾的方法使水澄清透明，再用一種物質來吸附色素和異味，從而達到感官指標．達到感官指標后的水不是純水，因為水中含有可溶性物質．
（2）次氯酸鈣中鈣、氯、氧三元素的質量比為：40：35.5×2：16×2=40：71：32；
143克Ca（ClO）₂中鈣元素的質量是：143g×$\frac{40}{143}$×100%=40g；
（二）【查閱資料】離子的寫法：寫在元素（或原子團）的右上角，數值在前，正負號在后，數值為1的1要省略．
故鈉離子為Na⁺；氫氧根離子OH^-；
拉瓦錫對測定水的組成作出重大貢獻給出了氧與氫的命名，
【實驗分析】電解水生成了氫氣和氧氣．反應的化學方程式是：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；通電一段時間后，切斷電源，用燃著的木條分別在兩個玻璃管尖嘴口檢驗反應產生的氣體，由b端管口燃著的木條燃燒更旺．可得出：水是由 氫元素和氧元素組成的；
【交流反思】如果與正極相連的試管（或其它儀器）漏氣，則收集的氧氣比實際生成的氧氣少，會導致產生氫氣和氧氣的體積比大于2：1；
因為氧氣比氫氣更容易溶于水，所以相對來說，氧氣溶解的多一些，氫氣溶解的少一些，會導致產生氫氣和氧氣的體積比大于2：1．
電解過程中加入了氫氧化鈉，可以增強水的導電性，a、b兩管存在液面差與氫氣和氧氣的體積比大于2：1無關．
故答案為：（一）（1）元素．
（2）40：71：32；40；
（二）【查閱資料】Na⁺；OH^-；拉瓦錫；
【實驗分析】燃燒更旺；2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；氫元素和氧元素；
【交流反思】ad．

點評 解決本題明確水的組成，化學符號的書寫，電解水的實驗等，本題考查的知識點比較多．實驗時，不僅要考慮理論值，還要考慮實際情況，只有這樣才能對實驗現象做出合理的解釋．