第三單元自然界的水物理性質第三單元自然界的水 _第三

第三單元自然界的水
第一節水的組成
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101kPa時，水的凝固點是0℃，沸點是100℃，4℃時密度最大，為1g/mL 。
二、水的電解實驗（實驗裝置如右圖）
【實驗現象】
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1：2，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，發生了分解反應，生成氫氣和氧氣：2H2O
2H2↑+O2↑；
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
第二節分子和原子
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子。原子是化學變化中的最小粒子。性質質量小、體積?。徊歡顯碩揮屑涓簦煌至Ｗ擁幕災氏嗤?。
聯系分子是由原子構成的。分子、原子都是構成物質的微粒。
區別在化學變化中，分子可以再分，而原子不可以再分。
備注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。3. 物體的熱脹冷縮現象，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，取適量的酚酞溶液，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。觀察現象。
【實驗現象】燒杯A中的酚酞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，能使酚酞溶液變紅。濃氨水具有揮發性，能揮發出氨氣。
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：常用明礬、活性炭對水中的雜質吸附而沉降。
n 明礬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。
n 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。
n 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. 蒸餾：除去水中可溶性雜質的方法，凈化程度相對較高，得到的蒸餾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（ClO2）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√××低↓↓高過濾√××
吸附√√×
蒸餾√√√
5. 自來水廠凈水時，需要經過沉淀、過濾、吸附、投藥消毒的步驟，但是沒有蒸餾和煮沸的步驟。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）。
“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(HCO3)2=CaCO3↓+H2O+CO2↑
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：煮沸和蒸餾。制取蒸餾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棄去開始餾出的部分液體，收集到10mL左右蒸餾水時，停止加熱。
第四節愛護水資源
一、水資源現狀
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（H2O），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——一方面要節約用水，另一方面要防止水體污染
1. 節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“三廢”要進行綜合利用和經處理后再排放。
c) 農業上提倡使用農家肥，合理使用化肥和農藥。
d) 以預防為主，治理為輔。
第五節氫氣
1. 物理性質：無色無味的氣體，難溶于水。密度比空氣?。竅嗤跫旅芏茸钚〉鈉?。
2. 化學性質：
a) 可燃性
：2H2+O2
2H2O
氫氣燃燒時發出淡藍色火焰，放出熱量，并有水珠產生。
b) 還原性：H2+CuO
Cu+H2O
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
n 反應原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
n 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，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。
n 發生裝置和收集裝置：發生裝置同分解過氧化氫制取氧氣的發生裝置；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。
n 用排空氣法收集氫氣時，不能驗滿！用排水法收集氫氣時，如果集氣瓶口出現氣泡，說明氫氣收集滿。
n 在點燃氫氣前，一定要檢驗氫氣的純度。
n 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，并發出“噗”聲；如果氣體不純，會發出尖銳爆鳴聲。
n 如果驗純時發現氣體不純，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），以免發生爆炸。
n 檢驗：點燃。純凈的氫氣能夠安靜地燃燒，發出淡藍色火焰；而不純的氫氣在燃燒時會發出尖銳的爆鳴聲。
4. 氫氣能源的優點：
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，遇火時都有可能發生爆炸。
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