Ответ:

В школьной модели формулу составляют с учётом валентностей элементов. В соединениях вода водород одновалентен, а кислород двухвалентен. Поэтому одному атому кислорода соответствуют два атома водорода: H₂O.

В H₃O валентности не уравниваются для обычной нейтральной молекулы воды. В HO₂ соотношение атомов также не соответствует формуле воды: это не состав воды.

Ответ: формула воды H₂O следует из соотношения валентностей: водород одновалентен, кислород двухвалентен.