Question

水作为燃料至今仍存在一定的技术难题。如下图是实验室电解水的简易装置示意图，请回答下列问题：

（1）在该实验中，通常会加入少量的硫酸钠或氢氧化钠的目的是 ______________。接通直流电源后，试管b产生气体是___气，检验的方法是_____________。

（2）若试管a内产生气体的体积为10mL毫升，则试管b内产生气体的体积为 _______mL。

（3）该反应的化学表达式（用化学式表示）为___________________，该实验能够说明水是由氢元素与氧元素组成的，理论依据是_______________。水在TiO₂作催化剂和光照条件下，分解成氢气和氧气，TiO₂中钛元素的化合价为___，该反应基本类型为_________反应。

（4）在水能摩托车发电机内氢气和氧气反应又可以生成水，此过程中能量转化的形式是化学能转化为_____。说明氢能是理想能源的主要理由是______________。

Answer

增强水的导电性 氧气（O2） 用带火星的木条若木条复燃，则该无色气体为氧气 5 H2OH2↑+O2↑ 化学反应前后元素种类不变 +4 分解反应 电能 氢气燃烧生成水不污染空气

【解析】

（1）在该实验中，通常会加入少量的硫酸钠或氢氧化钠的目的是增加溶液的导电性。b与正极相连，与正极相连的电解产生的气体是氧气。氧气用带火星的木条检验，将带火星的木条插入试管中如复燃，则是氧气。

（2）试管a 中产生的氢气，b中产生的是氧气，产生氢气的体积是氧气体积的2倍，故b中氧气的体积是5mL。

（3）水在通电的条件下，反应生成氢气和氧气，反应的表达式为：H2OH2↑+O2↑。根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类和质量都不变说明水是由氢元素和氧元素组成。TiO2中氧元素的化合价为-2价，故钛元素的化合价为+4价。该反应是由一种物质反应生成两种物质，故是分解反应。

（4）在氢氧燃料电池中氢气和氧气反应又可以生成水，此过程中能量转化的形式化学能转化为电能。氢气燃烧只生成水，不污染空气，且热值较高，密度较小，故是最理想的能源。