1选择题
某同学对一份天然水样进行如下处理，并记录了各步骤的主要作用：
处理步骤 主要作用
---------------------- ------------------
① 加入明矾，搅拌后静置 使水中悬浮杂质沉降
② 过滤 除去不溶性固体杂质
③ 通过活性炭层 除去色素和异味
④ 蒸馏 得到纯净的水
关于上述处理过程，下列说法中正确的是（ ）。
- A. 步骤①中明矾溶于水形成胶状物，吸附悬浮杂质使其沉降，属于化学变化
- B. 步骤②过滤和步骤③活性炭吸附都能除去水中的可溶性钙、镁化合物
- C. 步骤③活性炭吸附色素和异味是利用其疏松多孔的结构，属于物理变化
- D. 步骤④蒸馏得到的水属于混合物，其净化程度低于步骤③
答案：C
解析：逐项分析：A项，明矾溶于水形成胶状物吸附悬浮杂质使其沉降，没有新物质生成，属于物理变化，不是化学变化，A错误；B项，过滤只能除去不溶性固体杂质，活性炭吸附除去的是色素和异味，二者都不能除去可溶性钙、镁化合物（需煮沸或蒸馏才能降低硬度），B错误；C项，活性炭具有疏松多孔的结构，吸附色素和异味时没有新物质生成，属于物理变化，C正确；D项，蒸馏是净化程度最高的方法，得到的蒸馏水是纯净物，D错误。易错点：把吸附误认为化学变化；把过滤、吸附的作用与降低水的硬度相混淆。故选C。
2选择题
某同学设计实验比较三种水样的硬度，并检验水的组成，实验记录如下：
实验Ⅰ：取等量的水样A、B、C，分别加入等量肥皂水，振荡后观察到——水样A产生大量泡沫、几乎无浮渣；水样B泡沫很少、浮渣很多；水样C泡沫较多、浮渣较少。
实验Ⅱ：将水样A进行电解，与电源正极相连的玻璃管内收集到气体a，与电源负极相连的玻璃管内收集到气体b，且气体a与气体b的体积比约为1∶2。
根据以上实验信息，下列分析正确的是（ ）。
- A. 水样B为软水，水样A为硬水
- B. 由实验Ⅰ可知，肥皂水可以区分硬水和软水，硬水遇肥皂水泡沫少、浮渣多
- C. 气体a为氢气，气体b为氧气
- D. 由实验Ⅱ可知，水由氢气和氧气组成
答案：B
解析：逐项分析：A项，水样B泡沫少、浮渣多，说明B是硬水；水样A泡沫多、浮渣少，说明A是软水，A把二者说反了，错误；B项，实验Ⅰ正是利用肥皂水区分硬水和软水：硬水含较多可溶性钙、镁化合物，遇肥皂水泡沫少、浮渣多，软水则泡沫多，B正确；C项，电解水时「正氧负氢」，与正极相连的气体a是氧气，与负极相连的气体b是氢气，且氢气与氧气的体积比约为2∶1，故a为O₂、b为H₂，C说反了，错误；D项，电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的，而不是由氢气和氧气组成的（水是纯净物，不含氢气、氧气），D错误。易错点：电解水「正氧负氢、氢二氧一」的体积比记反；「水由氢元素和氧元素组成」误写成「水由氢气和氧气组成」。故选B。
3选择题
某同学对"水"相关知识进行归纳，下列说法中正确的是（ ）
编号 实验或做法 该同学的说法
---- ------------------------ --------------------------------
甲 电解水实验 生成的氢气与氧气的体积比约为 1∶2
乙 用肥皂水鉴别硬水和软水 泡沫多、浮渣少的是硬水
丙 蒸馏自来水制取蒸馏水 蒸馏是净化程度最高的净水方法
丁 除去 CO₂ 中混有的少量 CO 将混合气体点燃，使 CO 燃烧除去
答案：C
解析：逐条判断：
甲：电解水生成氢气和氧气，二者体积比约为 2∶1（氢气∶氧气），而非 1∶2，甲错误。易错点是把体积比与质量比混淆（质量比 m(H₂)∶m(O₂) = 1∶8）。
乙：用肥皂水鉴别时，泡沫多、浮渣少的是软水；泡沫少、浮渣多的才是硬水，乙说法把结论说反了，错误。
丙：蒸馏得到的蒸馏水几乎不含可溶性杂质，是净化程度最高的净水方法，丙正确。
丁：除去 CO₂ 中混有的少量 CO，不能用点燃法——CO₂ 不支持燃烧也不能燃烧，大量 CO₂ 会"包围"少量 CO 使其无法点燃，达不到除杂目的，且点燃还可能引入新杂质 O₂ 或发生爆炸；正确做法是将混合气体通过灼热的氧化铜（CO + CuO —△— Cu + CO₂），丁错误。
综上，只有丙正确。故选C。
4填空题
某化学兴趣小组取三份水样，用肥皂水进行检验，实验记录如下：
水样编号 加入肥皂水后振荡的现象 判断
-------- -------------------------------------- ----
① 泡沫多、浮渣少 软水
② 泡沫少、浮渣多 硬水
③ 加热煮沸后再次加入肥皂水，泡沫明显增多 ——
已知信息：硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水；硬水可以通过煮沸的方法软化。
请回答：
(1) 由水样①、②的实验现象可知，区分硬水和软水常用的试剂是______，水样②属于______水。
(2) 水样③加热煮沸后泡沫明显增多，说明煮沸可以______（填「软化」或「硬化」）硬水，其原理是煮沸时水中的可溶性钙、镁化合物转化为______（填「可溶」或「难溶」）的沉淀而析出。
(3) 若要从水样②中得到纯净的水，应采用______方法，该方法是净化程度______（填「最高」或「最低」）的方法。
(4) 自来水厂净水过程中，利用活性炭的______性除去水中的色素和异味；沉淀、过滤、吸附只能除去水中的______（填「可溶性」或「不溶性」）杂质。
答案：(1) 肥皂水；硬。(2) 软化；难溶。(3) 蒸馏；最高。(4) 吸附；不溶性（注：吸附还能除去色素和异味，但沉淀、过滤主要除去不溶性杂质）。
解析：本题以水样检验记录表为载体，考查硬水与软水的区分、硬水软化及水的净化方法。(1) 易错点是记错硬水软水的区分方法（误写「用明矾」或「看颜色」）；正确方法是加肥皂水振荡，泡沫少、浮渣多的是硬水，泡沫多的是软水，故水样②为硬水。(2) 煮沸使可溶性钙、镁化合物转化为难溶性沉淀析出，从而降低水的硬度，属于软化；易错点是把「煮沸」写成「蒸馏」或答「可溶」沉淀。(3) 蒸馏得到的是蒸馏水，属于纯净物，是净化程度最高的方法；易错点是误答「过滤」，过滤只能除去不溶性杂质，不能除去可溶性钙、镁化合物。(4) 活性炭具有吸附性，可除去色素和异味；沉淀、过滤主要除去不溶性杂质。注意：吸附虽可除色素和异味，但不能除去可溶性钙、镁化合物，因此不能降低水的硬度。故答案为：肥皂水；硬；软化；难溶；蒸馏；最高；吸附；不溶性。
5解答题
某同学在实验室进行水的组成与净化的相关实验，记录了如下资料：
资料一：电解水实验中，接通直流电源后，与电源正极相连的玻璃管内收集到气体 a，与电源负极相连的玻璃管内收集到气体 b，a、b 两管中气体的体积比约为 1∶2。用燃着的木条检验，气体 a 能使木条燃烧更旺，气体 b 能燃烧并产生淡蓝色火焰。
资料二：某水样经检测，其中含有泥沙等不溶性杂质、色素和异味，且含有较多的可溶性钙、镁化合物。可供选择的净水操作有：①静置沉淀 ②过滤 ③活性炭吸附 ④蒸馏 ⑤加入肥皂水搅拌。
请根据上述资料回答下列问题：
（1）写出气体 a、气体 b 的名称，并写出电解水反应的化学方程式。
（2）根据电解水的实验现象，说明水是由哪些元素组成的，并解释判断依据。
（3）资料二的水样属于硬水还是软水？用什么方法可以区分硬水和软水？请描述实验现象。
（4）若要从该水样中得到纯净的水，应选择资料二中的哪种操作？该操作的净水程度如何？若只想除去水中的色素和异味，应选择哪种操作？
答案：（1）气体 a 是氧气，气体 b 是氢气。电解水的化学方程式为：2H₂O =(通电)= 2H₂↑ + O₂↑。
（2）水是由氢元素和氧元素组成的。判断依据：电解水生成了氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成；根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以水是由氢元素和氧元素组成的。
（3）该水样属于硬水，因为它含有较多的可溶性钙、镁化合物。区分方法：各取少量水样于两支试管中，分别加入等量的肥皂水，振荡。泡沫少、浮渣多的是硬水；泡沫多、浮渣少的是软水。
（4）应选择操作④蒸馏，蒸馏是净化程度最高的方法，能得到纯净的水。若只除去色素和异味，应选择操作③活性炭吸附。
解析：本题考查水的组成、电解水实验、硬水与软水、水的净化方法。
（1）易错点：把电解水两极气体记反。记忆口诀「正氧负氢，氢二氧一」——正极产生氧气，负极产生氢气，氢气与氧气体积比约为 2∶1，故氧气与氢气体积比约为 1∶2，与题给数据一致。书写方程式时勿忘「通电」条件和气体符号 ↑。
（2）易错点：只答「水由氢气和氧气组成」。水是纯净物，不含氢气和氧气，只能说由氢元素和氧元素组成；判断依据要落到质量守恒定律（反应前后元素种类不变）。
（3）易错点：把硬水、软水的现象记反。硬水遇肥皂水泡沫少、浮渣多；软水泡沫多。硬水软化生活中常用煮沸，实验室常用蒸馏。
（4）易错点：混淆「吸附」与「蒸馏」。活性炭吸附只能除去色素和异味及部分不溶性杂质，蒸馏才能得到纯净水，净化程度最高。
6解答题
阅读下列资料并回答问题。
资料一：某实验小组取 36 g 水进行电解，一段时间后停止实验，测得生成氢气的质量为 4 g。（已知：2H₂O =(通电)= 2H₂↑ + O₂↑，H₂O 的相对分子质量为 18，H₂ 的相对分子质量为 2，O₂ 的相对分子质量为 32）
资料二：碳元素能形成多种单质。下表列出了三种碳单质的结构与性质信息：
碳单质 碳原子排列方式 主要物理性质 一种用途
------ ------------------------------ ---------------------- ------------------------
金刚石 正四面体空间网状结构 硬度很大 刻划玻璃、作钻头
石墨 层状结构，层间作用力弱 质软、有滑腻感、能导电 作电极、作铅笔芯
C₆₀ 由 60 个碳原子构成的足球状分子 常温下稳定 用于材料科学、超导体研究
（1）根据资料一的化学方程式进行计算：生成 4 g 氢气的同时，生成氧气的质量是多少？参加反应的水的质量是否等于 36 g？请通过计算说明。
（2）根据资料二，金刚石和石墨物理性质差异很大的原因是什么？
（3）某同学说「C₆₀ 是一种新型化合物」，请判断该说法是否正确，并说明理由。
（4）资料二中三种物质都由碳元素组成，但属于不同物质。请从微观角度解释其原因，并指出这三种物质属于哪一类物质（填「单质」或「化合物」）。
答案：（1）设生成氧气的质量为 x。
化学方程式：2H₂O =(通电)= 2H₂↑ + O₂↑
质量关系：2×2 = 4（氢气） 32（氧气）
4/x = 4/32（即氢气与氧气质量比为 4∶32 = 1∶8）
解得 x = 32 g。
生成氧气的质量为 32 g。
参加反应的水的质量 = 生成氢气质量 + 生成氧气质量 = 4 g + 32 g = 36 g。
验算：设参加反应的水的质量为 y，则 36∶4 = y∶4 g，y = 36 g。故参加反应的水的质量正好等于 36 g。
（2）金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但碳原子的排列方式不同，所以物理性质差异很大（结构决定性质）。
（3）不正确。C₆₀ 是由碳元素一种元素组成的纯净物，属于单质，不是化合物。
（4）原因：它们的碳原子排列方式不同（或分子构成不同，C₆₀ 由 C₆₀ 分子构成，金刚石、石墨由碳原子直接构成）。这三种物质都属于单质（同素异形体）。
解析：本题综合考查化学方程式简单计算、碳单质的结构与性质、单质与化合物的辨析。
（1）易错点：①把「4 g 氢气」误代入相对分子质量；②计算相对分子质量时忘记乘化学计量数（2H₂ 应为 2×2 = 4，2H₂O 应为 2×18 = 36）；③设未知数不带单位。规范格式应为「设、写、找、列、解、答」六步。本题利用质量守恒定律可快速验证：参加反应的水的质量 36 g 等于生成物总质量 4 g + 32 g。
（2）易错点：答成「碳原子个数不同」。关键是排列方式不同，不是种类不同，二者都是碳元素组成的单质。
（3）易错点：因 C₆₀ 中数字「60」误认为是化合物。判断单质还是化合物看组成元素种类：只有一种元素的纯净物是单质。C₆₀ 与金刚石、石墨互为同素异形体，都是碳的单质。
（4）易错点：把「同种元素组成不同单质」误认为是化合物，或混淆「元素」与「原子」的概念。微观上是碳原子排列方式（或分子构成）不同，宏观上元素种类相同。
7解答题
为研究水的组成，化学兴趣小组进行了电解水实验，并记录了如下数据：
项目 与电源正极相连的玻璃管 与电源负极相连的玻璃管
-------------------- ---------------------- ------------------------
收集到的气体体积 10.0 mL 20.0 mL
检验该气体的实验操作 用带火星的木条伸入管口 用燃着的木条靠近管口
检验现象 带火星的木条复燃 气体燃烧，产生淡蓝色火焰
已知信息：实验中向水中加入少量硫酸钠以增强导电性，通电后两支玻璃管中均有气泡产生，且负极产生的气体体积约为正极的2倍。
请回答下列问题：
(1) 与电源正极相连的玻璃管中收集到的气体是______，与电源负极相连的玻璃管中收集到的气体是______。
(2) 两支玻璃管中产生气体的体积比约为______（填「正极∶负极」）。
(3) 该实验证明水是由______组成的；请从微观角度解释水在通电条件下分解的过程：______。
(4) 某同学根据该实验得出「水是由氢气和氧气组成的」结论，你认为该结论是否正确？请说明理由。
答案：(1) 氧气；氢气。(2) 1∶2。(3) 氢元素和氧元素。微观解释：水分子在通电条件下分解为氢原子和氧原子，每2个氢原子结合成1个氢分子（H₂），每2个氧原子结合成1个氧分子（O₂），大量氢分子聚集成氢气，大量氧分子聚集成氧气。(4) 不正确。因为水是纯净物，由水分子构成，水中不含氢气和氧气；氢气和氧气是水通电分解后生成的产物，不能说水由氢气和氧气组成；水是由氢元素和氧元素组成的。
解析：本题以电解水实验数据表为载体，考查实验现象、气体检验、体积比与结论。(1) 由「带火星木条复燃」可知正极气体具有助燃性，为氧气；由「气体燃烧、淡蓝色火焰」可知负极气体为氢气，对应口诀「正氧负氢」。(2) 由表中数据 10.0 mL∶20.0 mL = 1∶2，即正极∶负极 = 1∶2。易错点是把氢气与氧气的体积比 2∶1 误写成正极比负极也是 2∶1，审题要看清题目要求的顺序。(3) 电解水生成氢气和氧气，依据化学反应前后元素种类不变，证明水由氢元素和氧元素组成；微观上是水分子分解为原子、原子重新组合成新分子的过程，注意不要写成「水分子变成氢分子和氧分子」这类不严谨表述。(4) 易错点是把宏观元素组成与微观物质成分混淆，写成「水由氢气和氧气组成」；应从纯净物、元素组成与生成物三个角度辨析。故答：氧气；氢气；1∶2；氢元素和氧元素；结论不正确，水由氢元素和氧元素组成。
8解答题
某同学对水的组成、净化及硬水软化进行了如下实验探究，请根据实验记录回答问题。
【实验一：电解水】在电解水实验中，接通直流电后，两极均产生气泡。用排水法收集气体并测量体积，得到数据记录如下：
电极 产生的气体 收集到的体积/mL 检验方法与现象
-------------- ---------- --------------- --------------------------------
与电源负极相连 气体甲 20.0 点燃，气体能燃烧，产生淡蓝色火焰
与电源正极相连 气体乙 9.6 用带火星的木条检验，木条复燃
（1）气体甲是______（填化学式），气体乙是______（填化学式）。
（2）理论上甲、乙两气体的体积比约为______，本次实验测得的比值偏小，其可能的一条原因是______。
（3）该实验可得出的关于水的组成的结论是______。
【实验二：水的净化与硬水鉴别】取三份同源水样，分别进行如下处理并检测：
水样 处理方法 加入肥皂水后现象
---- -------------------- ------------------
① 静置沉降、过滤 泡沫少，浮渣多
② 加入活性炭吸附后过滤 泡沫少，浮渣多
③ 蒸馏 泡沫丰富，浮渣很少
（4）水样①②遇肥皂水泡沫少、浮渣多，说明它们属于______（填"硬水"或"软水"）；活性炭在净水中的作用是______。
（5）三份水样中净化程度最高的是______（填序号），原因是______。
（6）实验室中若要将水样①软化后再使用，除蒸馏外还可以采用______的方法。
答案：（1）气体甲能燃烧、产生淡蓝色火焰，是氢气，化学式 H₂；气体乙能使带火星木条复燃，是氧气，化学式 O₂。
（2）电解水生成氢气与氧气的体积比约为 2∶1；本次测得 20.0∶9.6 ≈ 2.08∶1，比值偏大（即氧气偏少、氢气偏多），常见原因是氧气在水中的溶解能力比氢气强（或部分氧气与电极发生了氧化反应、装置漏气等），导致收集到的氧气体积偏小。
（3）水在通电条件下生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的。
（4）硬水；吸附水中的色素和异味（吸附水中的色素、异味及部分可溶性杂质）。
（5）③；蒸馏得到的是蒸馏水，几乎不含可溶性钙、镁化合物，是净化程度最高的方法。
（6）煮沸。
解析：（1）易错点：不能根据检验现象判断气体，误把负极气体记成氧气。口诀"正氧负氢"，且氢气可燃、氧气助燃。
（2）易错点：体积比记反为 1∶2（质量比才是 m(H₂)∶m(O₂)=1∶8）。本题数据 20.0∶9.6 与理论 2∶1 略有偏差，要能从"氧气溶解度大于氢气"等角度解释误差，不能空答"实验误差"。
（3）易错点：答成"水由氢气和氧气组成"。电解水生成氢气和氧气只能说明水由氢、氧两种元素组成，水中并不存在氢分子和氧分子，是宏观元素组成结论。
（4）易错点：把"泡沫少、浮渣多"判成软水；把活性炭的作用答成"杀菌消毒"——活性炭只起吸附作用（吸附色素、异味），不能消毒，也不能降低水的硬度。
（5）易错点：误选过滤后的水样，认为过滤最干净。过滤只能除去不溶性杂质，蒸馏几乎除去所有杂质，净化程度最高。
（6）易错点：答"过滤"或"加明矾"，这些都不能降低硬度；生活中硬水软化用煮沸，实验室用蒸馏。