元素化合物知识
第一讲 水 氧气和氢气
知识结构
物理性质：无色、无味的气体，不易溶于水，密度比空气大，为1.429克/升（标准状况）
金属 2Mg+O2
=2MgO
3Fe+2O2=Fe3O4
非金属 C+O2=CO2
化学性质：
4P+5O2=2P2O5
化合物 2CO+O2=2CO2
氧气（约
占21%） CH4+2O2=CO2+2H2O
实验室制法
制法
空气
工业制法
空 用途
气
和 氮气占78% ，稀有气体占0、94%，二氧化碳占0、03%，
氧 其它杂质占0、03%
气
污染 （1）粉尘、煤烟、金属粉末
空气的污染和防治 （2）有害气体：SO2、、NO2、CO、酸雾
防治 减少污染源 植树造林
物理性质
存在：江河湖海、动植物体内
水是宝贵 用途：动植物生存、工农业生产、化工
的资源 生活污水的任意排放
水 污染与 工业生产中废渣、废水、废气的任意排放
防治 农药、化肥的任意使用
实验 2H2O = 2H2 + O2↑
水的组成 体积比： 2 ： 1
水 电极 负 正
和
检验
氢
物理性质
可燃性：2H2+O2=2H2O（纯净的氢气安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰。不纯净的氢气点燃会发生爆炸，因此点燃氢气前一定要验纯
氢气 化学性质
还原性：H2+CuO=Cu+H2O
用途：填充气球、燃料、冶炼金属
实验室制法：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
制法
工业制法：天然气法、水煤气法
命题基本形式和解题思路
1、命题时通常抓住①抓住元素符号、化学式及元素符号周围小数字的意义集中命题；②抓住物质名称、化学式及物质组成与构成的描述之间的关系命题；③利用间接的问法来对基本概念进行命题；例如：2000年北京海淀区第一题中的第1小题：下列变化中，属于化学变化的是（ ）A、冰雪融化 B、钢铁生锈C矿石粉碎 D酒精挥发答案是B。 此题的命题率较高，这种命题的主要思路是考查学生对基本概念的掌握及灵活运用 ④ 抓住氧气、氢气的化学性质及反应现象进行命题；例如：1998年上海市中考题：下列物质在氧气中燃烧，主要现象描述错误的是（ ）A铁丝燃烧，产生蓝紫色火焰；B镁带燃烧，产生耀眼的白光；C氢气燃烧，产生淡蓝色火焰；D磷燃烧，产生大量的白烟 答案是D ⑤与燃烧和氧化有关的一组概念。对比白磷的燃烧和氢气还原氧化铜两个典型实验分析解题。
2、利用学生可能依据“范例”形成的思维定势，采用不符合范例大前提的似真性的说法，考查学生利用范例分析法解题的灵活性。例如：1994年陕西试卷第15题：下列关于原子的说法错误的是（ ）A元素的化学性质主要决定于原子的最外层电子数 ；B质子数和电子数相等的粒子一定是同种元素；C具有相同电子数的粒子不一定是同种元素；D最外层为1个电子的原子不一定是金属元素 D恰好属于范例种的特例。
典型例题剖析
例一
对细铁丝在氧气中燃烧现象的描述是（ ）
A产生淡蓝色火焰 B产生蓝紫色明亮的火焰
C发生耀眼的白光 D剧烈燃烧，火星四溅
[精评] 仔细分析铁丝在氧气中燃烧的实验，其现象应为剧烈燃烧，火星四溅。铁丝在氧气中燃烧不会产生任何火焰，因为只有气体（固体在加热的情况下首先变成气体如硫）燃烧才能产生火焰，铁的沸点高达2750℃，在这种实验条件下不可能达到如此高的温度，因而铁丝在氧气中燃烧不会产生有火焰的现象。
镁带或铝带、镁粉燃烧时能发出耀眼的白光。
[答案] D
例二
炒菜时，锅里的油起火，应采取的最佳灭火措施是（ ）
A向锅里泼水 B向锅里撒沙子
C端下油锅 D盖上锅盖
[精评]应从燃烧的条件入手考虑灭火的措施。对比白磷燃烧实验进行分析，炒菜时，锅里的油起火，说明温度已达到油的着火点。如果从降温的角度考虑，可端下油锅或向油锅里泼水。但问题是油不溶于水、且油比数水轻，可以在水面继续燃烧，端下油锅远离了煤气炉，但油锅里的油可以继续燃烧而起不到降温的效果。因此，应从燃烧的另一条件与空气接触角度入手。盖上锅盖就隔绝了油和空气的接触而灭火。这是最佳的选择。向点火的油中撒沙子（沙子比油重）是可以灭火的。轮船上的灭火沙箱就是用来灭火的。但菜锅里里放入了沙子就不能再食用了，显然，撒沙子尽管可以灭火但不是最佳选择。
[答案] D
例三
下列各组气体中，只用燃着的木条就能区分开来的是（ ）
A H2、、O2、CO2 B H2、、CH4、CO C H2、、CH4、CO2 D H2、、O2、CO
[精评] 本题可采用“抓中间，定两头”技法来解。“中间”物质的特性是，H2、、CH4、CO都属于可燃性气体，O2属助燃性气体，CO2属灭火性气体，现“一头”方法已知为燃着的木条，则“另一头”必为选项A：燃着的木条遇H2、会将H2、点燃，遇O2能使木条燃烧得更旺，遇CO2时木条火焰熄灭，出现了3种明显不同的现象。
[答案] A
例四
下列气体中，不能用固体氢氧化钠作干燥剂的是（ ）
A H2、 B O2 C CO2 D CO
能作干燥剂的物质，都有一个共同的特性----吸水性，常用的干燥剂有浓硫酸、固体氢氧化钠等。但不能用它干燥所有的气体，因为在考虑它的吸水性的同时，还必须考虑它能否与被干燥的气体发生化学反应或会不会吸收被干燥的气体。
[答案] C
例五
在氧气、氢气和稀硫酸三种物质中，可用来急救病人的是 ；可用来金属除锈的是 ；可用来充灌探空气球的是 。
[精评] 此题列举了三种物质的三种不同的用途，从物质的性质决定物质的用途或物质的用途反映了物质的性质观点看来，这三种用途分别依据氧气能供给呼吸、稀硫酸跟金属氧化物反应后生成可溶性盐及氢气的密度比空气小的性质。
[答] 氧气；稀硫酸；氢气。
挑战满分
A组
一、选择题（每小题只有一个正确答案）
1、将1升空气中的氧气全部除去，剩下的气体的体积，在同样的条件下，大约接近于 （ ）
（A）0.2升 （B）0.21升 （C）0.57升 （D）0.79升
2、为除去密闭容器中空气里的氧气，最好选用哪种物质在空气燃烧 （ ）
（A）磷 （B）硫 （C）木炭 （D）铁丝
3、空气中含量最多的元素和地壳中含量最多的金属元素、非金属元素，这三种元素可以组成 （ ）
（A）Fe(OH)3 （B）CaCO3 （C）Al2(SO4)3 （D）Al(SO3)3
4、下列五种气体：①氢气②一氧化碳③二氧化硫④水蒸气⑤二氧化氮，每种物质都能对空气造成污染的一组是 （ ）
（A）①②③ （B）②③⑤ （C）②③④ （D）③④⑤
5、某气体难溶于水且密度比空气小，收集此气体可使用的方法是 （ ）
（A）只可用排水法
（B）只可用向下排空气法
（C）只可用向上排空气法
（D）既可用排水法又可用向下排空气法
6、某学生加热KclO3制取氧气时，错把高锰酸钾当成二氧化锰混入氯酸钾内，其结果是 （ ）
（A）反应速率不变
（B）生成氧气的量不变
（C）反应速率加快，生成氧气的量增加
（D）反应速率加快，生成氧气的量不变
7、实验室制取氢气，不能选用的一组药品是 （ ）
（A）稀盐酸、锌粒 （B）稀硫酸、锌粒
（C）稀硝酸、锌粒 （D）稀盐酸、铁
8、电解水产生氢气和氧气，由此可说明 （ ）
（A）水是由氢气和氧气组成的
（B）水是由氢元素和氧元素组成的
（C）在电解水的化学反应中，最小的粒子是氢分子和氧分子
（D）在电解水的化学反应中，最小的粒子是水分子
9、下列说法正确的是 （ ）
（A）用氯酸钾制取氧气，必须加入二氧化锰，否则就不能反应
（B）在工业上用分离空气的方法制得氧气，这个过程属于分解反应
（C）木炭在氧气中燃烧时发出红色的火焰
（D）用排空气法收集一瓶氧气，把余烬的火柴放在瓶口，余烬火柴复燃，说明氧气已收集满。
10、下列说法正确的是 （ ）
（A）燃烧一定具有火焰
（B）点燃氢气前一定要检验H2的纯度
（C）铁生锈是剧烈的氧化反应
（D）缓慢氧化，不产生热量
11、有关氢气实验现象的描述，不正确的是 （ ）
（A）氢气与氧化铜反应时，应先给氧化铜加热，在通入氢气
（B）纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰
（C）氢气与氧化铜反应结束后要先停止加热，继续通入氢气，直到试管冷却
（D）收集满氢气的集气瓶应盖好，并把集气瓶口朝下放置
二、填空题
1、铁丝在氧气里燃烧，事前在盛氧气的集气瓶里放少量水或少量沙，这是为了 。
2、电解水时在 极产生氢气，在 极产生氧气，两者的体积比为 ，质量比为 。
3、地球上形成化合物种类最多的元素是 ；空气中含量最多的气体是 ；地壳中含量最多的金属元素是 。
4、工业上用氢气炼钨是利用氢气的 性，焊接和切割金属的氢氧焰是利用氢气跟 的性质，用氢气充灌气球是利用氢气的 的性质。
5、A物质在一定条件下可分解为B、C两种气体。将点燃的硫放在B中，则燃烧更旺，且发出明亮的蓝紫色火焰，同时生成一种有刺激气味的气体D；将C通过加热的氧化铜，则生成A和E。由此可推断出：
A是 ，B是 ，C是 ，D是 ，E是 。
B组
一、选择题（每小题只有一个正确答案）
1、有一瓶空气，现要除去其中的氧气，又不增加其它气体，可选用的可燃物是 （ ）
（A）硫磺 （B）木炭 （C）一氧化碳 （D）红磷
2、经检测某地区的空气污染指数是超标的，造成污染指数超标的原因之一是 （ ）
（A）汽车排放的尾气 （B）氢气在空气中燃烧
（C）植物的光合作用 （D）人的呼吸
3、下列物质经反应后，都能生成氧气，其化学方程式为 （ ）
①2KClO3
2KCl + 3O2↑
②2HgO 2Hg + O2↑
③2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2↑
④2H2O
2H2↑ + O2↑
其中最适用于潜水艇里作供给氧气的反应物是 （ ）
（A）KClO3 （B）HgO （C）Na2O2 （D）H2O
4、在氢气还原氧化铜的实验中，主要操作步骤是：①给盛有氧化铜的硬质试管加热②检验氢气的纯度③通入纯净的氢气④继续通入氢气⑤撤去酒精灯正确的操作步骤顺序是 （ ）
（A）②③①⑤④ （B）①③②⑤④
（C）②③①④⑤ （D）①②③④⑤
5、空气的成分是：①氧气②氮气③稀有气体④二氧化碳⑤及其他气体和杂质。按体积比由多到少的顺序排列正确的是 （ ）
（A）①②③④ （B）②①③④
（C）①②④③ （D）②①④③
6、下列物质中，能加快氯酸钾的放氧速率，而本身又不是催化剂的是 （ ）
（A）二氧化锰 （B）高锰酸钾
（C）氯化钾 （D）氧气
7、实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气的主要操作步骤为：①把氯酸钾和二氧化锰混合均匀后防入试管内，塞上带导管的塞子②检查装置的气密性③给试管加热④用排水法收集氧气⑤熄灭酒精灯停止加热⑥从水槽中取出导气管。其中操作顺序前后排列正确的是（ ）
（A）①②③④⑤⑥ （B）②①③④⑤⑥
（C）③②①④⑥⑤ （D）②①③④⑥⑤
8、科学实验证明：空气中微量臭氧（O3）可抵抗阳光中紫外线对人体的损害。做空调、冰箱的制冷剂“氟里昂”是一种氯氟烃（以M代替其化学式），他可破坏臭氧层，其反应过程表示为：M + O3 →MO + O2 ，MO + O →M + O2。根据所学知识可知，氯氟烃在反应中的作用是 （ ）
（A）氧化剂 （B）还原剂 （C）催化剂 （D）稳定剂
二、填空题
1、电解水的化学方程式是 。已知标准状况下氢气的密度是0.09克/升，如果生成11.2升氢气，则参加电解反应的水的质量是 克。
2、在相同条件下等质量的水固态时的体积 液态时的体积；水在 ℃时密度最大；纯水极难导电，在水中加入硫酸或 ，可增加水的导电性；电解水应通 电；若在正极得到10毫升 气时，同时在负极得到 毫升 气。
3、在氢气还原氧化铜的实验中：（1）盛氧化铜的试管口要略向下倾斜的原因是 ，（2）通入氢气过一会儿再给氧化铜加热的原因是 ，（3）实验结束后停止加热，待试管冷却后再停止通入氢气的原因是 。
4、若将空气依次通过浓烧碱溶液、生石灰和红热的铜丝网，将会依次除去空气中的 、 和 ，最后剩下的主要气体是 。
5、已知五氧化二磷溶于热水可生成磷酸（P2O5 + 3H2O = 2H3PO4）。现以水和单质磷为原料，至少需要通过 步反应才能得到磷酸。
6、教材中通过“氢气流吹肥皂泡”的实验，证明氢气 的物理性质，根据这一性质，氢气常用作 。该实验中，球形干燥器盛装的物质名称是 ，其作用是 。
参考答案
A组
一、选择题
1、D 2、A 3、D 4、B 5、D 6、C 7、C 8、B 9、D 10、B 11、A
二、填空题
1．防止溅落的熔融物炸裂瓶底
2．负 正 2∶1 1∶8
3．碳 氮气 铝元素
4．还原 氧气反应放出大量的热 密度小
5． H2O O2 H2 SO2 Cu
B组
一、选择题
1、D 2、A 3、C 4、A 5、B 6、B 7、D 8、C
二、填空题
1、2H2O
2H2↑+O2↑ 9克
2、大于 4 NaOH 直流 氧 20 氢
3、（1）防止生成的水蒸汽冷凝后倒流，使受热的试管炸裂 （2）防止氢气与管内空气混合受热爆炸 （3）防止进入空气使受热的铜氧化
4、CO2 H2O O2 N2
5、三
6、比同体积空气轻 填充气球 碱石灰 干燥氢气