初中化学人教版九年级上册第四单元 自然界的水课题3 水的组成学案

水的组成与净化（提高）

【学习目标】

1.掌握水的电解实验和水的组成；掌握过滤、吸附、蒸馏等净化操作和原理。

2.掌握单质和化合物的概念和区别；学会检验氢气纯度的方法。

3.知道硬水与软水的区别，了解硬水的危害及硬水的软化方法；了解防止水污染的方法。

【要点梳理】

要点一、水的电解实验

1.实验装置：

2.实验现象：（1）电极上均有气泡产生；(2) a、b两试管中气体体积比约为2:1。
3.气体验证：（1）a中气体点燃火焰呈蓝色（若气体量少，可能有爆鸣声），证明是氢气；

（2）b中气体能使带火星的木条复燃，证明是氧气。
4.实验结论：水在直流电的作用下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气。
　　　            水氢气+氧气
　　　　　 　　　　H2O　　　 H2　 O2
   从上面的实验和发生的化学反应可以说明，水是由氢元素和氧元素组成的。
【要点诠释】
1.电解水时电极上出现的气体可巧记为“正氧负氢、氢二氧一”。

2.理论上水分解产生氢气和氧气的体积比为2:1，但由于氧气比氢气在水中溶解的量多，所以实验中氢气与氧气的体积比往往大于2:1。
要点二、氢气

1.物理性质：氢气是一种无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小（最轻的气体）。
2.化学性质：纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量热，生成水。

氢气+氧气 水
　　　　　　　　　　　　　　 H2　　O2　　　　 H2O
3.检验氢气的纯度：
（1）验纯的原因：如果氢气不纯，当空气里混入氢气的体积达到总体积的4.0%-74.2％时，点燃就会发生爆炸，这个范围叫做氢气的爆炸极限。所以点燃氢气前一定要检验氢气的纯度。
（2）验纯的方法：如图所示，收集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下倾斜，接近酒精灯火焰，再移开拇指点火。若听到尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯，需要再收集检验。若声音很小或听到轻微的“噗”声，说明氢气已纯净。
　　　　　　　　

【要点诠释】
1.经检验不纯需要用排空气法再重新收集时，要用拇指按住试管口一会，否则试管内的氢气火焰可能还未熄灭，有可能使气体发生器内不纯的氢气燃烧发生爆炸。
2.点燃任何可燃性气体（如氢气、一氧化碳等）之前都要检验气体的纯度，以防止发生爆炸。
3.氢气是理想的能源（氢气燃烧放热多，燃烧产物不污染环境）。当前发展氢能源所面临的主要问题有：高效、经济的制氢方法；贮存、运输氢气的安全问题等。
要点三、单质和化合物
1.单质：由同种元素组成的纯净物叫做单质，如氧气、氮气、铁、铜等。

2.化合物：由不同种元素组成的纯净物叫做化合物，如水、二氧化碳、高锰酸钾、氧化铁等。

3.氧化物：由两种元素组成的化合物，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物，如二氧化碳等。

4.单质、化合物和氧化物的比较：

【要点诠释】

“氧化物”与“含氧化合物”不一样，后者包含着前者。化合物中只要含有氧元素，就是含氧化合物，如高锰酸钾属于“含氧化合物”但不属于“氧化物”。

要点四、水的净化

1.自来水的净化过程：
　　　　　　　　

自来水的生产过程可分为以下几个步骤：（1）先加入絮凝剂，使悬浮在水中的微小颗粒状杂质被吸附凝聚，然后在沉淀池中沉降分离；（2）使沉淀池里较澄清的水，经过滤池和活性炭吸附池，得到更清的滤后水；（3）在滤后水中通入适量氯气（或二氧化氯 ）进行消毒灭菌后，得到较纯净的自来水（自来水属于混合物）。

2.纯水与天然水的区别：纯水是无色、无臭、清澈透明的。自然界中的河水、湖水、井水、海水等天然水里含有许多可溶性和不溶性杂质，因此常呈浑浊。
3.明矾的净水作用：明矾常用作絮凝剂。它能在水中生成凝胶状的物质，该物质具有很强的吸附能力，能使水中细小的悬浮杂质集结而下沉。

4.活性炭的净水作用：活性炭具有疏松多孔的结构，能够吸附色素、异味、不溶性杂质和部分可溶性杂质。

【要点诠释】

在净化水的方法中，净化程度由低到高的顺序依次为：静置沉淀、过滤、吸附、蒸馏。

要点五、过滤和蒸馏
1.过滤：把不溶性的固体与液体分开的一种方法叫过滤。
（1）过滤器的准备（如图甲）：取一张圆形滤纸，对折两次，然后打开，使滤纸成为圆锥形（一边是一层滤纸，另一边是三层滤纸），放入漏斗内，使之紧帖漏斗壁，用少量水润湿滤纸使滤纸和漏斗壁之间不要留有气泡。

       
　　　　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  乙

（2）安装过滤器（如图乙）：使漏斗的下端管口紧靠烧杯内壁。

（3）过滤操作：将浑浊的液体混合均匀后，沿玻璃棒慢慢倒入漏斗内进行过滤。
2.蒸馏：给液体加热，使它变为蒸气，再使蒸气冷却，冷凝成液体，这种方法叫蒸馏。
　 蒸馏可以把沸点不同的物质从混合物中分离出来，也可以把挥发性液体与溶解在液体中的不挥发性杂质分离开来，达到分离和提纯的目的。蒸馏水就是用蒸馏的方法得到的。蒸馏装置如图所示：
　　　　　　　　

【要点诠释】

过滤的操作要点是“一贴，二低，三靠”：
一贴：制作过滤器时，滤纸要紧贴漏斗内壁（中间不要留有气泡，否则会影响过滤速度）。
二低：（1）滤纸边缘低于漏斗边缘；（2）过滤器中液面低于滤纸边缘（否则，液体就会从滤纸和漏斗壁之间流下，达不到过滤的目的）。

三靠：（1）盛待过滤液的烧杯口要紧靠玻璃棒，使液体沿玻璃棒流入过滤器；（2）玻璃棒下端轻轻斜靠在三层滤纸的一边，以免弄破滤纸；（3）漏斗下端要紧靠在下面烧杯的内壁，使滤液沿烧杯壁流下（否则滤液会向四周飞溅，而且影响过滤的速度）。

要点六、硬水和软水

1.硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。泉水、井水等都是硬水。

2.软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。蒸馏水属于软水。
3.硬水的危害：硬水除对生活(如洗涤)和生产(如锅炉)有危害外，长期饮用硬度很高的水，对人体的健康也有不利的影响。

4.硬水软化的方法：生活中常用煮沸的方法降低水的硬度，实验室常用蒸馏的方法得到蒸馏水以降低水的硬度，在工业上常用离子交换法和药剂软化法来得到软水。
【要点诠释】
  硬水和软水的区别方法：在水中滴加肥皂水，搅拌，产生泡沫较多的是软水，泡沫较少或有浮渣出现的是硬水。
要点七、爱护水资源

1.水污染的来源：

（1）工业生产中“三废”（废水、废渣、废气）的任意排放；（2）农业生产中农药、化肥的不合理施用；（3）石油、重金属离子对水体的污染；（4）生活污水的任意排放。
2.水体污染的危害：
（1）工业废水及农药等含有毒物质影响人类和水生植物生长，危害人类健康。
（2）含磷洗涤剂、化肥及生活污水含有大量植物营养物质，大量排放，引起水的富营养化。
3.防止水污染的主要措施：
（1）提高环保意识，加强水质的监测。
（2）工业“三废”要进行综合利用和经处理后再排放。
（3）农业上提倡使用农家肥，合理使用化肥和农药。
【要点诠释】

地球上水的储量是丰富的，但淡水资源短缺且分布不均匀。再加上近年来水污染现象的加重，所以我们必须爱护水资源，一方面要节约用水，另一方面要防止水体污染。

【典型例题】

类型一、考查水的电解实验

1.下列说法中正确的是（ 　）

 ①电解水时，与电源负极相连的电极上产生气体的质量比正极小，且具有可燃性；②电解水时，正、负两极分别有氢气和氧气，而且体积比约为2：1；③电解水时，与正极相连的玻璃管内汇集的气体比与负极相连的气体体积小。

A.①③    B.②③     C.①②     D.①②③

【答案】A　

【解析】本题考查电解水实验。电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，正极和负极产生气体的体积比约为1∶2，质量比为8∶1。

【总结升华】电解水是化学变化，反应前后原子的种类、个数、质量都不改变。与正极相连的试管中产生的是氧气，能使带火星的木条复燃；与负极相连的试管中产生的是氢气，能燃烧。该实验说明水是由氧元素和氢元素组成的。  
举一反三：
【变式】下图中图a是电解水的简易装置，图b为电解水生成气体的体积与时间的关系图。试回答下列问题：
　(1)图a中电源的正极是      ，负极是        。（填甲或乙）
　(2)接通电源后，甲管内水位下降的快，其原因是                             。
　(3)若用点燃的火柴检验B气体（如图b），现象是              ，说明气体B有                   性质，气体B的名称是              。
　(4)实际操作中，甲、乙体积比常大于2：1，原因是                                      。
　　　　　　　　　
【答案】（1）乙　  甲　　　　　（2）甲管内产生的气体多
　（3）火柴燃烧得更旺    支持燃烧      氧气　

（4）氧气比氢气在水中溶解的量多

类型二、考查水的净化、硬水和软水

2.水是生命之源，应该爱护水资源。下列净化水的方法中发生了化学反应的是（   ）

A.通过蒸馏来净化水          B.通过过滤来净化水

C.用活性炭来净化水          D.用明矾来净化水

【思路点拨】本题考查物理变化和化学变化的区别，记住有关概念及过滤等净水操作方法是解题的关键。

【答案】D

【解析】ABC净水过程都没有新物质产生，只有D明矾净水的原理是：明矾溶于水后生成的胶状物对杂质的吸附，使杂质沉降除去。

【总结升华】化学变化的基本特征是有其他物质生成。

3.（2015•长沙中考）今年，我国西藏靠尼泊尔地区边界发生了多起地震，灾区饮用水被严重污染，为确保灾民的生活用水安全，急需对水进行净化处理。下列措施中，不属于净水方法的是（　　）

A．吸附沉淀       B．过滤        C．静置沉淀       D．加肥皂水

【思路点拨】根据已有的水的净化的知识进行分析解答，水的净化就是除去水中含有的杂质。

【答案】D
【解析】

A、吸附沉淀能除去水中的不溶性固体杂质，属于净化水的方法；

B、过滤能除去水中的不溶性固体小颗粒，属于净化水的方法；

C、静置沉淀能除去水中的不溶性固体杂质，属于净化水的方法；

D、肥皂水用来鉴别硬水和软水，不能用来净化水，不属于水的净化方法。

【总结升华】在净化水的方法中，净化程度由低到高的顺序依次为：静置沉淀、过滤、吸附、蒸馏。

举一反三：

【变式1】（2014·株洲中考）地球上可利用的淡水不到总水量的1％，我们应爱护水资源。下列有关水的说法正确的是（    ）

   A．海水都是混合物，淡水都是纯净物

   B．通过水的电解实验可以得到“水是由氢气和氧气组成的”结论

   C．爱护水资源主要应从节约用水和防治水体污染两方面采取措施

   D．硬水是含有可溶性钙镁化合物的水，软水是不含可溶性钙镁化合物的水

【答案】C

【解析】淡水中常溶解一些钙镁化合物等杂质，也是混合物，A错误；通过水的电解实验可以得到“水是由氢元素和氧元素组成的”结论，因水是化合物不是混合物，不可能由氢气和氧气组成，B错误；爱护水资源主要应从节约用水和防治水体污染两方面采取措施，C正确；硬水和软水是根据水中溶解的可溶性钙镁化合物的含量多少划分的，D错误。

【变式2】自来水厂净化过程中要分步加入下列试剂，其中用于除去臭味的是( 　)

A.明矾        B.活性炭       C.氯气     D.漂白粉

【答案】B

类型三、考查单质和化合物

4.下列叙述正确的是（   ）

A．由同种元素组成的物质就是单质         B．由不同种元素组成的物质就是化合物
　　C．单质一定是由一种元素组成的         　D．化合物一定是由两种元素组成的　
【思路点拨】此题主要考查同学们对单质、化合物概念的理解程度。解题的关键是深刻理解有关概念的内涵和外延，了解常见物质的成分，明确物质的分类标准。

【答案】C
【解析】由同种元素组成的纯净物叫做单质；由不同种元素组成的纯净物叫做化合物。A、B中忽视了单质和化合物概念中纯净物这一条件的限制，都是错误的。例如：氧气和臭氧是由氧元素组成的两种不同单质，如果将氧气和臭氧混合后，得到的物质中只有氧元素，但此物质却不是单质，而属于混合物；又如，将氧气和氮气混合在一起得到的物质中有氮元素和氧元素，但此物质不是化合物，而属于混合物。D不正确，因为组成化合物的元素不一定是两种，还可能是两种以上。

【总结升华】单质由一种元素组成，化合物由两种或两种以上元素组成，且都属于纯净物。

举一反三：

【变式】下图表示的是气体分子的模型，图中分别表示不同元素的原子，其中表示化合物的模型的是（　 ）
　　　　　

【答案】D