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在的廣泛應用，經歷了科學家們兩百多年的努力探索。

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

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

(3)電解水實驗。英國科學家卡里斯爾等用伏打電池電解水獲得成功，進一步證明了拉瓦錫的結論。我們利用霍夫曼水電解器(如圖所示)研究水的組成。

①a端產生的氣體為________。

②電解水的實驗結論為_______。

③若想研究水分子中的氫、氧原子個數比，還需提供的數據是___________。

Answer 1

【答案】 驗純 氧氣(或O2) 水是由氫元素和氧元素組成的 氫氣和氧氣在該實驗條件（壓強、溫度）下的密度

【解析】

(1) 氫氣的發(fā)現。

在金屬活動性順序中，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生成的氣體是氫氣，同時生成硫酸亞鐵，反應的化學方程式是：。氫氣具有可燃性，氫氣和氧氣混合，如果在爆炸極限內遇明火就會發(fā)生爆炸，故氫氣等可燃性氣體在點燃前需要驗純。

(3)電解水實驗。

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

②根據實驗可知，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，故反應后的生成物中只有氫元素和氧元素。根據質量守恒定律，化學反應前后元素的種類不變，故反應物水中也只有氫元素和氧元素。根據以上分析，電解水實驗的結論為：水是由氫元素和氧元素組成的。

③根據實驗得到的氫氣和氧氣的體積以及它們的密度可以計算它們各自的質量，根據質量守恒定律，反應生成的氫氣和氧氣的質量比就等于水中氫元素和氧元素的質量比，進而求出一個水分子中氫原子和氧原子的個數比。因此若想研究水分子中的氫、氧原子個數比，除了需要實驗測得的氫氣和氧氣的體積數據外，還需提供的數據是：氫氣和氧氣在該實驗條件（壓強、溫度）下的密度。