Question

【題目】水作為燃料至今仍存在一定的技術難題。如下圖是實驗室電解水的簡易裝置示意圖，請回答下列問題：

（1）在該實驗中，通常會加入少量的硫酸鈉或氫氧化鈉的目的是 ______________。接通直流電源后，試管b產生氣體是___氣，檢驗的方法是_____________。

（2）若試管a內產生氣體的體積為10mL毫升，則試管b內產生氣體的體積為 _______mL。

（3）該反應的化學表達式（用化學式表示）為___________________，該實驗能夠說明水是由氫元素與氧元素組成的，理論依據是_______________。水在TiO2作催化劑和光照條件下，分解成氫氣和氧氣，TiO2中鈦元素的化合價為___，該反應基本類型為_________反應。

（4）在水能摩托車發電機內氫氣和氧氣反應又可以生成水，此過程中能量轉化的形式是化學能轉化為_____。說明氫能是理想能源的主要理由是______________。

Answer 1

【答案】增強水的導電性 氧氣（O2） 用帶火星的木條若木條復燃，則該無色氣體為氧氣 5 H2OH2↑+O2↑ 化學反應前后元素種類不變 +4 分解反應 電能 氫氣燃燒生成水不污染空氣

【解析】

（1）在該實驗中，通常會加入少量的硫酸鈉或氫氧化鈉的目的是增加溶液的導電性。b與正極相連，與正極相連的電解產生的氣體是氧氣。氧氣用帶火星的木條檢驗，將帶火星的木條插入試管中如復燃，則是氧氣。

（2）試管a 中產生的氫氣，b中產生的是氧氣，產生氫氣的體積是氧氣體積的2倍，故b中氧氣的體積是5mL。

（3）水在通電的條件下，反應生成氫氣和氧氣，反應的表達式為：H2OH2↑+O2↑。根據質量守恒定律可知，反應前后元素的種類和質量都不變說明水是由氫元素和氧元素組成。TiO2中氧元素的化合價為-2價，故鈦元素的化合價為+4價。該反應是由一種物質反應生成兩種物質，故是分解反應。

（4）在氫氧燃料電池中氫氣和氧氣反應又可以生成水，此過程中能量轉化的形式化學能轉化為電能。氫氣燃燒只生成水，不污染空氣，且熱值較高，密度較小，故是最理想的能源。