第四單元自然界的水

第一節(jié)水的組成

一、水的物理性質

純凈的水是沒有顏色、沒有氣味、沒有味道的液體。在lOlkPa時，水的凝固點是0℃,沸點是

100℃,4℃時密度最大,為Ig/mL。

二、水的電解實驗（實驗裝置如右圖）

【實驗現(xiàn)象】

①通電后，電極上有氣泡產生。通電一段時間后，兩個試管內匯集了一些氣體，與正極

相連的試管內的氣體體積小，與負極相連的試管內的氣體體積大，體積比約為心，質

量比約為8：1。

②與正極相連的試管內的氣體可以使帶火星的木條復燃；與負極相連的試管內的氣體移

近火焰時，氣體能夠燃燒，火焰呈淡藍色。

【實驗結論】

①水在通電的條件下，發(fā)生了分解反應，生成氫氣和氧氣：2HQ善2112t+Ozt；

②水是由氫、氧兩種元素組成的（在反應前后，參與反應的元素種類沒有變化）；

③化學反應中，分子可分，原子不可分。

【注意事項】

①通電時，必須使用直流電。

②預先在水中加入少量氫氧化鈉溶液或稀硫酸可以增強水的導電性。

③負極產生的是氫氣，正極產生的是氧氣。

三、物質的分類

T昆合物

「單質（由同種元素組成的純凈物）

「氧化物（由兩種元素組成的化合物中,

I純凈物一

其中一種元素是氧元素的是氧化物）

、化合物（由不同種元素組成的純凈物）

I酸、堿、鹽、有機物

第二節(jié)分子和原子

一、分子和原子的異同

分子原子

定義分子是保持物質化學性質的最小粒壬。原子是化學變化中的最小粒土。

性質質量小、體積??；不斷運動；有間隔；同種粒子的化學性質相同。

聯(lián)系分子是由原子構成的。分子、原子都是構成物質的微粒。

區(qū)別在化學變化中，分子可以再分，而原子不可以再分。

1.所有金屬、稀有氣體、金剛石（石墨）和硅是由原子構成的,其他大多數(shù)物質是由分子構成

的。

2.在受熱的情況下，粒子能量增大，運動速率加快。

備注3.物體的熱脹冷縮現(xiàn)象，原因是構成物質的粒子的間隔受熱時增大，遇冷時縮小。

4.氣體容易壓縮是因為構成氣體的粒子的間隔較大。

5.不同液體混合后總體積小于原體積的和，說明粒子間是有間隔的。

6.一種物質如果由分子構成，那么保持它化學性質的最小粒子是分子；如果它由原子構成，那么

保持它化學性質的最小粒子是原子。

二、驗證分子運動的探究實驗

【實驗操作】如右圖，取適量的酚儆溶液，分別倒入A、B兩個小燒杯中，另取一個小燒杯C,加入約5mL

濃氨水。用一個大燒杯罩住A、C兩個小燒杯，燒杯B置于大燒杯外。觀察現(xiàn)象。

【實驗現(xiàn)象】燒杯A中的酚獻溶液由上至下逐漸變紅。

【實驗結論】分子是不斷運動的。

【注意事項】濃氨水顯堿性，能使酚醐溶液變紅。濃氨水具有揮發(fā)性，能揮發(fā)出氨氣。

三、從微觀角度解釋問題

1.用分子觀點解釋由分子構成的物質的物理變化和化學變化

物理變化：沒有新分子生成的變化。（水蒸發(fā)時水分子的間隔變大，但水分子本身沒有變化，故為物

理變化）

化學變化：分子本身發(fā)生變化，有新分子生成的變化。（電解水時水分子變成了新物質的分子，故為化

學變化）

2.純凈物和混合物（由分子構成的物質）的區(qū)別：純凈物由同種分子構成，混合物由不同種分子構成。

3.分子和原子的聯(lián)系：分子是由原子構成的，同種原子結合成單質分子，不同種原子結合成化合物分

子。

4.分子和原子的本質區(qū)別：在化學變化中，分子可以再分，而原子不能再分。

5.化學變化的實質：在化學變化過程中，分子裂變成原子，原子重:新組合，形成新物質的分子。

四、物質的組成

1.宏觀角度：

水是由氫元素和氧元素組成的。

鐵是由鐵元素組成的。

2.微觀角度：

水是由水分子構成的（水的化學性質由水分子保持）。

水分子由氫原子和氧原子構成。

1個水分子由2個氫原子和1個氧原子構成。

鐵是由鐵原子構成的（鐵的化學性質由鐵原子保持）.

3.水在化學變化中的最小粒子是氫原子和氧原子。

4.物質、元素用于宏觀角度分析問題，分子、原子、離子用于在微觀角度分析問題。宏觀和微觀不可以

混淆。

第三節(jié)水的凈化

一、水的凈化方法

1.過濾：把不溶于液體的固體物質與液體分離。具體操作見“二、過濾”。

2.吸附沉降：常用明研、活性炭對水中的雜質吸附而沉降。

■明研是一種常用的凈水劑，它溶于水后生成的膠狀物可以對懸浮雜質吸附沉降，以達到凈水的目

的。

■活性炭具有疏松多孔的結構，可以吸附水中的懸浮物，也可以吸附溶于水的色素和異味。但需要

注意的是，活性炭不能吸附鈣、鎂化合物，活性炭不能降低水的硬度。

■活性炭凈水器的入水口在凈水器的下面，可以使凈水效果更好。

3.蒸儲：除去水中可溶性雜質的方法，凈化程度相對較高，得到的蒸饋水可以看成是純凈物。

4.殺菌：在水中加入適量的藥物進行殺菌、消毒。如漂白粉、氯氣（Cl2）,二氧化氯（C102）等。

凈化方法除去不溶于水的雜質除去可溶于水的雜質降低水的硬度凈化程度

靜置沉淀XX低

過濾VXX1

吸附X

高

5.自來水廠凈水時，需要經(jīng)過沉淀、過濾、吸附、投藥消毒的步驟，但是沒有蒸鐳和煮沸的步驟。在凈

化水的方法中，只有投藥消毒屬于化學變化，其余都屬于物理變化。

二、過濾（見下圖）

【實驗器材】帶鐵圈的鐵架臺、漏斗、玻璃棒、燒杯

【注意事項】

1.操作時注意“一貼、二低、三靠”。

“一貼”：濾紙緊貼漏斗內壁，用少量水潤濕濾紙并使濾紙與漏斗壁之間沒有氣泡（保證

過濾效率）。

“二低”：濾紙低于漏斗邊緣、濾液低于濾紙邊緣（否則被過濾的液體會直接從濾紙與漏

斗之間的間隙流到漏斗下的接受器中，使濾液渾濁）o

“三靠”：燒杯緊靠玻璃棒（玻璃棒的作用：引流，使液體沿玻璃棒流進過濾器）、玻璃

棒緊靠三層濾紙、漏斗下端管口緊靠燒杯內壁（使濾液沿燒杯壁流下，防止滴下的液滴四

處迸濺）。

過濾時先過濾上層清液，后過濾下層濁液。若先過濾下層濁液，濾紙上將會殘留著大量不

溶性雜質，再過濾上層清液時，不溶物會阻礙清液的通過，影響過濾速度。

2.如果兩次過濾之后濾液仍然渾濁，原因可能是濾紙破損或過濾時液面高于濾紙邊緣。

三、硬水的軟化

1.硬水：含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水叫做硬水。

軟水：不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水叫軟水。

2.硬水和軟水的區(qū)分方法：分別取少量的軟水和硬水于試管中，滴加等量的肥皂水，振蕩。有較多泡沫

產生的水是軟水；泡沫很少，產生浮渣的水是硬水。

3.硬水在加熱或長久放置時會有水垢生成，化學方程式為：Ca（IIC03）2=CaC03I+H20+C02t

4.硬水的危害：①用硬水洗滌衣物，既浪費肥皂又洗不干凈衣物，時間長了還會使衣物變硬。

②鍋爐用水硬度高了十分危險，因為鍋爐內結垢之后不僅浪費燃料，而且會使鍋爐

內管道局部過熱，易引起管道變形或損壞，嚴重時還可能引起爆炸。

③長時間飲用硬水有害健康。

5.硬水的軟化方法：煮沸和蒸儲。制取蒸儲水的裝置如右圖所示。

注意：

①在燒瓶底部要加幾粒沸石（或碎瓷片）以防加熱時出現(xiàn)暴沸。

②加熱前按照圖3連接好裝置，使各連接部分嚴密不透氣。

③加熱燒瓶時不要使液體沸騰得太劇烈，以防液體通過導管直接流到試管里。

④棄去開始儲出的部分液體，收集到10mL左右蒸儲水時，停止加熱。

第四節(jié)愛護水資源

一、水資源現(xiàn)狀

1.地球表面約71%被水覆蓋著。但淡水只約占全球水儲量的2.53%,其中大部分還分布在兩極和高山

的冰雪及永久凍土，難以利用；可利用的只約占其中的30.4%。

2.海水中含量最多的物質是水（HQ）,含量最多的元素是氧元素，最多的金屬元素是鈉元素。

3.我國水資源的現(xiàn)狀是分布不均，人均不足。

4.水資源緊張的原因：一方面人類生活、生產的用水量不斷增加，另一方面未經(jīng)處理的廢水、廢物和生

活污水的任意排放及農藥、化肥的不合理施用等造成的水體污染，加劇了可利用水的減少，使原本已

緊張的水資源更顯短缺。

二、愛護水資源-----方面要節(jié)約用水，另一方面要防止水體污染

1.節(jié)約用水的一些具體措施：

a）提高水的利用效率。

b）使用新技術，改革工藝和改變習慣。

c）污水處理之后，循環(huán)利用。

d）“一水多用”，如使用“中水”（生活污水處理后，達到一定水質標準的非飲用水）洗車、使用淘

米水澆花等。

2.防止水體污染的一些具體措施：

a）不使用含磷洗衣粉。

b）工業(yè)“三廢”要進行綜合利用和經(jīng)處理后再排放。

c）農業(yè)上提倡使用農家肥，合理使用化肥和農藥。

d）以預防為主，治理為輔。

第五節(jié)氫氣

1.物理性質：無色無味的氣體，難溶于水。密度比空氣小，是相同條件下密度最小的氣體。

2.化學性質：

a）可燃性:2H2+0：：亙暨2H2。

氫氣燃燒時發(fā)出淡藍色火焰，放出熱量，并有水珠產生。

b）還原性:112+CU0=^=CU+H20

黑色的氧化銅在氫氣中加熱逐漸變成紅色，并有水珠產生。

3.實驗室制取氫氣

■反應原理：Zn+H2S0,=ZnS01+H2t

■反應物的選擇：選用鋅粒和稀硫酸。

?不使用稀鹽酸，因為：鹽酸易揮發(fā)，使制得的氫氣中含有氯化氫氣體。

?不用鎂是因為反應速度太快，不用鐵是因為反應速度太慢。

■發(fā)生裝置和收集裝置：發(fā)生裝置同分解過氧化氫制取氧氣的發(fā)生裝置;收集裝置可選擇排水法收

集氣體的裝置或向下排空氣法收集氣體的裝置。

■用排空氣法收集氫氣時，不能驗滿！用排水法收集氫氣時，如果集氣瓶口出現(xiàn)氣泡，說明氫氣收

集滿。

■在點燃氫氣前，一定要檢驗氫氣的純度。

■可燃性氣體的驗純方法：用排水法收集一試管可燃氣體，用拇指堵住試管口移近火焰點燃。如果

氣體較純，氣體將會安靜地燃燒，并發(fā)出“噗”聲；如果氣體不純，會發(fā)出尖銳爆鳴聲。

■如果驗純時發(fā)現(xiàn)氣體不純，需要再收集再檢驗時，必須對試管進行處理（用拇指在試管口堵住一

會或更換試管），以免發(fā)生爆炸。

■檢驗：點燃。純凈的氫氣能夠安靜地燃燒，發(fā)出淡藍色火焰；而不純的氫氣在燃燒時會發(fā)出尖銳的

爆鳴聲。

4.氫氣能源的優(yōu)點：

①以水為原料，來源廣泛；②熱值高，放熱多；③生成物是水，毫無污染；④可以再生。

5.目前氫能源存在的問題：制取成本高、貯存和運輸困難。

6.氫氣被認為是最清潔的燃料。

7.任何可燃氣體或可燃的粉塵如果跟空氣充分混合，遇火時都有可能發(fā)生爆炸。

第六節(jié)化學式與化合價

1.化學式：用元素符號和數(shù)字組合來表示物質組成的式子。

2.化學式（如比0）的意義：

表示一種物質（宏觀意義）一一表示水這種物質；

表示一個分子（微觀意義）表示1個水分子；

表示某物質是由什么元素組成的（宏觀意義）一一表示水是由氫元素、氧元素組成;

表示某物質是由什么粒子構成（微觀意義）一一表示水由水分子構成；

表示某物質的分子由什么粒子構成（微觀意義）一一表示1個水分子由2個氫原子和1

個氧原子構成；

3.化學式的寫法：

r金屬單質、稀有氣體單質、其他由原子構成的物質——直接用元素符號表示（如Fe、Al）常溫

「單質\下為固態(tài)的非金屬單質——用元素符號表示（如S、P、C）

純凈物I由雙原子分子或多原子分子構成在元素符號右下角標出原子個數(shù)（如。2、比、Cl2）

‘一正價元素或原子團寫在前，負價元素或原子團寫在后（特例：N%氨氣、CH,甲烷）.在元素符

、化合物號右下角寫出該種元素的原子數(shù)目，所有元素的原子個數(shù)比為最簡比（特例：H2O2）。當原子

團不是一個時需要加括號，把個數(shù)寫在括號的右下角（1省略不寫）.

4.書寫化合物的化學式時，首先要弄清以下兩點：

①這種物質由哪種物質組成；

②化合物中各元素的原子個數(shù)比是多少。

5.化合價：元素化合價是一個原子在化合時表現(xiàn)出來的性質。在元素符號或原子團的上方

標出化合價，“+”、寫在前，數(shù)字寫在后。

6.化合價的一般規(guī)律：

金屬元素跟非金屬元素化合時，金屬元素顯正價，非金屬元素顯負價。氧元素通常顯-2

價，氫元素通常顯+1價。在化合物里正負化合價的代數(shù)和為0。在單質中元素的化合價

為0。

同一元素在不同物質里可顯不同的化合價。在同一種物質里，同一元素也可顯不同的化+5

合價（如陽怔）。

7.根據(jù)化合價寫化學式：“正價前，負價后，十字交叉右下處，化簡才是原子數(shù)”。如

P2X05-*P20?

8.數(shù)字的意義：

①元素符號前的數(shù)字表示幾個某原子。如2H中的“2”表示2個氫原子。

②化學式前的數(shù)字表示幾個某分子。如2HQ中的“2”表示2個水分子。

③元素符號右下角數(shù)字表示一個某分子或離子中有幾個某原子。如CO?中的“2”表示1

個二氧化碳分子中有2個氧原子。

④元素符號右上角的數(shù)字表示一個某離子中帶幾個單位的正或負電荷。如Fe"中的“3”

表示1個鐵離子帶3個單位的正電荷。+3

⑤元素符號正上方數(shù)字表示某元素的化合價。如Fe表示鐵元素的化合價是+3。

9.根據(jù)化學式進行計算（計算時要注意式子的化學意義）

1)相對分子質量=（相對原子質量X原子個數(shù)）之和

2)組成元素的質量比=（相對原子質量義原子個數(shù)）之比

在計算時要注意標清元素的順序。

3)原子個數(shù)之比=（元素質量+相生原子質量）之比

4)化合物中某元素的質量分數(shù)=該元素的相對原子質氟原子個數(shù)*1o期

該化合物的相對分子雇

5)某元素的質量=某化合物的質量X某元素質量分數(shù)=

某化合物的質最該元鬻3曾曾普慧&個數(shù)X10儂

該化合物的相對分子Z0

【例】多少噸的氧化亞鐵（FeO）中所含鐵元素質量和100t中氧化鐵所含鐵元素的質量

相同？

解：設需氧化鐵的質量為X。

XX56~xl()0%=100tx―迎？一X100%

56+1656x2+16x3

XX—xl0C%=100tx—xlOO%

72160

x=90t

答：需氧化亞鐵的質量為90t。

【注意】列方程時所設未知數(shù)不能帶有單位。

6)某元素的質量=某混合物的質量X純度＞￡某元素質量分數(shù)

某元素的質量=某混合物的質最純度X、元設端簫L個數(shù)XI。期

【例】現(xiàn)在有一種化肥，主要成分是硝酸鏤，測得其含氮量為34.3%(雜質不含氮)，求

這種化肥的純度。

解：設該化肥的質量為100g,該化肥的純度為孤。

14x2

10(hxa%x-------------------------x100%=10但x34.3%

1x4+14x2+16x3

10Cfexa%x^=10(^x343%

a°/0=98%

答：這種化肥的純度為98機

【注意】①設這種氮肥的質量是為了使方程有化學意義。

②純度是百分數(shù)，不能小于0%,也不能大于100虬純度是未知數(shù)時，表示純度的字母

后要跟上百分號。

7)有一瓶不純的硝酸鏤(NH.N03)樣品，經(jīng)分析其中的含氮量為37%則所含雜質可能是：

A.(NHjSO,B.C0(NH2)2C.NH.,C1D.

NHiHCOs

【分析】解這道題需要三個要素：最大數(shù)、中間數(shù)、最小數(shù)(指含氮量)。三者之間的關

系為：最大數(shù)〉中間數(shù)＞最小數(shù)。這里的37%是求出的平均含氮量，是中間數(shù)。

接下來算出NH,NQ,中的含氮量：35%o由于35%＜37%,所以應該是最小數(shù)。

然后算出四個候選答案中每個化合物的含氮量，它是最大數(shù)，數(shù)值應該大于37%。在這里

只有CO(NH?)2的含氮量為46.7%,超過了37%成為最大值。所以最后答案應該是B。

附表1一些常見元素的名稱、符號和相對原子質量

元素名元素符相對原子質元素名元素符相對原子質元素名元素符相對原子質

稱號量稱號量稱號量

氫H1鋁A127鐵Fe56

MHe4硅Si28銅Cu63.5

碳C12磷P31鋅Zn65

氮N14硫S32銀Ag108

氧016氯C135.5銀Ba137

氟F19氤Ar40柏Pt195

Ne20鉀K39金Au197

鈉Na23鈣Ca40汞Hg201

鎂Mg24鎰Mn35碘I127

附表2一些常見元素、根的化合價和離子符號

元素和元素和元素和元素和

離子符離子符

根的名根的符常見的化合價根的名根的符常見的化合價

號

稱號稱號

鉀K+1K1氟F-1F

鈉Na+1Na*氯C1