Question

【題目】閱讀下面科普短文（史實在線—水的組成的發現歷程）。

古人認為，水是一種元素，不可再分。1766年，英國的科學家卡文迪許發現將金屬鋅加入到硫酸中，會產生一種無色氣體，這種氣體與空氣混合后點燃，發生威力巨大的爆炸，他將這種氣體叫做“可燃空氣”。

同一時期，英國的科學家普利斯特里，也在研究這種“可燃空氣”。這種氣體密度只有空氣的1/11。普利斯特里多次將這種猛烈的爆炸當作魔術在當時的歐洲貴族聚會上進行表演，直到某一次爆炸表演結束后，他發現玻璃容器的內壁有白霧。隨后通過多次反復實驗，確認這種白霧就是水。

1775年，法國科學家拉瓦錫通過實驗驗證空氣不是一種元素，空氣是一種混合物，其中氧氣約占1/5。

1776年，瑞典科學家舍勒加熱硝酸鉀獲得了比較純凈的氧氣。

1781年，卡文迪許改進了原來的實驗方案，他用純凈的氧氣代替空氣，發現“可燃空氣”在純氧中可以安靜燃燒，發出藍色火焰。他還發現1體積氧氣和2體積“可燃空氣”恰好完全反應，生成物只有水，沒有別的物質。但卡文迪許未能突破傳統觀念的束縛，錯誤地用兩種氣體里都含有水這種“元素”，來解釋所觀察到的實驗現象。

1782年，拉瓦錫將水蒸氣通過1000多攝氏度高溫金屬鐵管，獲得了“可燃空氣”和一種黑色固體。這個變化可以表示為：鐵+水黑色固體+“可燃空氣”。由此他認為水不是一種元素，而是由“可燃空氣”和氧結合形成的化合物。

1787年，拉瓦錫命名這種“可燃空氣”為“氫氣”，正式提出“氫”是一種元素。

1800年，英國科學家尼克爾森和卡里斯特爾用“伏打電池”在常溫下進行了水的電解實驗，獲得成功，進一步證明了拉瓦錫的結論。

依據文章內容回答下列問題。

（1）“可燃空氣”的物理性質有__________。

（2）“可燃空氣”是_______（填“單質”或“化合物”）。

（3）已知1782年拉瓦錫實驗中產生的黑色固體是四氧化三鐵（Fe3O4）。寫出該反應的化學方程式_____。

（4）根據已有知識分析上述史實，你認為可以證明水的組成的實驗有________（填序號）。

A．普利斯特里爆炸實驗 B．1781年卡文迪許實驗

C．1782年拉瓦錫實驗 D．1800年尼克爾森和卡里斯特爾實驗

（5）獲得的啟示：化學上研究純凈物組成的方法有_____________（寫出一種即可）。

Answer 1

【答案】無色氣體、密度只有空氣的1/11 單質 3Fe + 4H2OFe3O4 + 4H2 ABCD 分解、化合

【解析】

（1）物質不需要發生化學變化就能表現出來的性質屬于物質的物理性質，根據 “1766年，英國的科學家卡文迪許發現將金屬鋅加入到硫酸中，會產生一種無色氣體，這種氣體與空氣混合后點燃，發生威力巨大的爆炸，他將這種氣體叫做‘可燃空氣’。和“同一時期，英國的科學家普利斯特里，也在研究這種‘可燃空氣’。這種氣體密度只有空氣的1/11”可知， “可燃空氣”的物理性質有無色氣體、密度只有空氣的1/11；

（2）“可燃空氣”是由鋅與硫酸反應生成的氫氣，是由一種元素組成的純凈物，屬于單質；

（3）根據“1782年，拉瓦錫將水蒸氣通過1000多攝氏度高溫金屬鐵管，獲得了‘可燃空氣’和一種黑色固體。這個變化可以表示為：鐵+水黑色固體+‘可燃空氣’”和“1787年，拉瓦錫命名這種‘可燃空氣’為‘氫氣’”可知，在高溫的條件下，鐵與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；

（4）A、根據題中提供的信息可知，普利斯特里爆炸實驗是氫氣和空氣中的氧氣反應生成水，根據質量守恒定律，可以證明水的組成，故A正確；

B、根據題中提供的信息可知，1781年卡文迪許實驗是氫氣在純凈的氧氣中燃燒生成水，根據質量守恒定律，可以證明水的組成，故B正確；

C、根據題中提供的信息可知，1782年拉瓦錫實驗是在高溫的條件下，鐵與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，根據質量守恒定律，可以證明水的組成，故C正確；

D、根據題中提供的信息可知，1800年尼克爾森和卡里斯特爾實驗是在常溫下進行了水的電解實驗，水電解生成了氫氣和氧氣，根據質量守恒定律，可以證明水的組成，故D正確。故選ABCD；

（5）普利斯特里爆炸實驗、1781年卡文迪許實驗是化合反應；1782年拉瓦錫實驗是置換反應；1800年尼克爾森和卡里斯特爾實驗是分解反應。由題干信息中提供的實驗獲得的啟示：化學上研究純凈物的組成方法有分解、化合等。