Question

氢气是使用较为广泛的气体，从人类的最初接触到现在的广泛应用，经历了科学家们两百多年的努力探索。

(1)氢气的发现。16世纪，瑞士医生帕拉塞斯发现铁屑与硫酸接触产生一种气体，反应的化学方程式为____________________。英国科学家卡文迪许发现这种气体和空气混合后会产生猛烈爆炸，可燃性气体在点燃前需要____________________，他将这种气体命名为“可燃性气体”，并发现其充入动物膀胱后，动物膀胱会慢慢升空。这些研究引起了英国科学家普利斯特里的关注，他将氢气和空气混合，用电火花引爆，发现生成了水。

(2)氢元素的发现。拉瓦锡深入研究了前人的研究后，将这种气体命名为氢气，将对应元素命名为氢元素，并就此创立氧化学说。

(3)电解水实验。英国科学家卡里斯尔等用伏打电池电解水获得成功，进一步证明了拉瓦锡的结论。我们利用霍夫曼水电解器(如图所示)研究水的组成。

①a端产生的气体为________。

②电解水的实验结论为_______。

③若想研究水分子中的氢、氧原子个数比，还需提供的数据是___________。

Answer

验纯 氧气(或O2) 水是由氢元素和氧元素组成的 氢气和氧气在该实验条件（压强、温度）下的密度

【解析】

(1) 氢气的发现。

在金属活动性顺序中，铁排在氢的前面，铁能置换出稀硫酸中的氢，故铁屑与稀硫酸反应生成的气体是氢气，同时生成硫酸亚铁，反应的化学方程式是：。氢气具有可燃性，氢气和氧气混合，如果在爆炸极限内遇明火就会发生爆炸，故氢气等可燃性气体在点燃前需要验纯。

(3)电解水实验。

①利用霍夫曼水电解器研究水的组成时，跟电源负极相连的管内生成的气体是氢气，跟电源正极相连的管内生成的气体是氧气，氢气与氧气的体积比为2∶1。根据图中所示气体体积大小，a管内气体体积小于b管内气体体积，且大约只有一半，故a端产生的气体为氧气(或O2)；

②根据实验可知，电解水得到的气体是氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，故反应后的生成物中只有氢元素和氧元素。根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，故反应物水中也只有氢元素和氧元素。根据以上分析，电解水实验的结论为：水是由氢元素和氧元素组成的。

③根据实验得到的氢气和氧气的体积以及它们的密度可以计算它们各自的质量，根据质量守恒定律，反应生成的氢气和氧气的质量比就等于水中氢元素和氧元素的质量比，进而求出一个水分子中氢原子和氧原子的个数比。因此若想研究水分子中的氢、氧原子个数比，除了需要实验测得的氢气和氧气的体积数据外，还需提供的数据是：氢气和氧气在该实验条件（压强、温度）下的密度。