第4单元自然界的水
第一节水的组成
一、水的物理性质
4℃时密度最大，为1g/mL。
二、水的电解实验（实验装置如右图）
【实验现象】
①通电后，电极上有气泡产生。通电一段时间后，两个试管内汇集了一些气体，与正极相连的试管内的气体体积小，与负极相连的试管内的气体体积大，体积比约为1：2，质量比约为8：1。
②与正极相连的试管内的气体可以使带火星的木条复燃；与负极相连的试管内的气体移近火焰时，气体能够燃烧，火焰呈淡蓝色。
【实验结论】①水在通电的条件下，发生了分解反应，生成氢气和氧气：2H2O2H2↑+O2↑；
②水是由氢、氧两种元素组成的（在反应前后，参与反应的元素种类没有变化）；
③化学反应中，分子可分，原子不可分。
【注意事项】
①通电时，必须使用直流电。②预先在水中加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸可以增强水的导电性。
③负极产生的是氢气，正极产生的是氧气。
三、物质的组成
1.宏观角度：水是由氢元素和氧元素组成的。铁是由铁元素组成的。
2.微观角度：
水是由水分子构成的（水的化学性质由水分子保持）。水分子由氢原子和氧原子构成。
1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。铁是由铁原子构成的（铁的化学性质由铁原子保持）。
3.水在化学变化中的最小粒子是氢原子和氧原子。
4.物质、元素用于宏观角度分析问题，分子、原子、离子用于在微观角度分析问题。宏观和微观不可以混淆。
第三节水的净化
一、水的净化方法
1.过滤：把不溶于液体的固体物质与液体分离。具体操作见“二、过滤”。
2.吸附沉降：常用明矾、活性炭对水中的杂质吸附而沉降。
⏹明矾是一种常用的净水剂，对悬浮杂质吸附沉降，以达到净水的目的。
⏹活性炭具有疏松多孔的结构，可以吸附水中的悬浮物，也可以吸附溶于水的色素和异味。
3.蒸馏：除去水中可溶性杂质的方法，净化程度相对较高，得到的蒸馏水可以看成是纯净物。
4.自来水厂净水时，需要经过沉淀、过滤、吸附、投药消毒的步骤，但是没有蒸馏和煮沸的步骤。在净化水的方法中，只有投药消毒属于化学变化，其余都属于物理变化。
二、过滤（见下图）
【实验器材】带铁圈的铁架台、漏斗、玻璃棒、烧杯
【注意事项】
1.操作时注意“一贴、二低、三靠”。
“一贴”：滤纸紧贴漏斗内壁，用少量水润湿滤纸并使滤纸与漏斗壁之间没有气泡（保证过滤效率）。
“二低”：滤纸低于漏斗边缘、滤液低于滤纸边缘（否则被过滤的液体会直接从滤纸与漏斗之间的间隙流到漏斗下的接受器中，使滤液浑浊）。
“三靠”：烧杯紧靠玻璃棒（玻璃棒的作用：引流，使液体沿玻璃棒流进过滤器）、玻璃棒紧靠三层滤纸、漏斗下端管口紧靠烧杯内壁（使滤液沿烧杯壁流下，防止滴下的液滴四处迸溅）。
过滤时先过滤上层清液，后过滤下层浊液。若先过滤下层浊液，滤纸上将会残留着大量不溶性杂质，再过滤上层清液时，不溶物会阻碍清液的通过，影响过滤速度。
2.如果两次过滤之后滤液仍然浑浊，原因可能是滤纸破损或过滤时液面高于滤纸边缘。
三、硬水的软化
1.硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。
软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫软水。
2.硬水和软水的区分方法：用肥皂水。
3.硬水在加热或长久放置时会有水垢生成，化学方程式为：Ca(HCO3)2=CaCO3↓+H2O+CO2↑
4.硬水的软化方法：煮沸和蒸馏。
氢气
1.物理性质：无色无味的气体，难溶于水。密度比空气小，是相同条件下密度最小的气体。
2.化学性质：
a)可燃性错误！未找到引用源。：2H2+O22H2O氢气燃烧时发出淡蓝色火焰，放出热量，并有水珠产生。
b)还原性：H2+CuOCu+H2O黑色的氧化铜在氢气中加热逐渐变成红色，并有水珠产生。
3.实验室制取氢气
⏹反应原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
⏹反应物的选择：选用锌粒和稀硫酸。
l不使用稀盐酸，因为：盐酸易挥发，使制得的氢气中含有氯化氢气体。
l不用镁是因为反应速度太快，不用铁是因为反应速度太慢。
⏹发生装置和收集装置：发生装置同分解过氧化氢制取氧气的发生装置；收集装置可选择排水法收集气体的装置或向下排空气法收集气体的装置。
⏹用排空气法收集氢气时，不能验满！用排水法收集氢气时，如果集气瓶口出现气泡，说明氢气收集满。
⏹在点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。
⏹可燃性气体的验纯方法：用排水法收集一试管可燃气体，用拇指堵住试管口移近火焰点燃。如果气体较纯，气体将会安静地燃烧，并发出“噗”声；如果气体不纯，会发出尖锐爆鸣声。
⏹如果验纯时发现气体不纯，需要再收集再检验时，必须对试管进行处理（用拇指在试管口堵住一会或更换试管），以免发生爆炸。
⏹检验：点燃。纯净的氢气能够安静地燃烧，发出淡蓝色火焰；而不纯的氢气在燃烧时会发出尖锐的爆鸣声。
4.氢气能源的优点：
①以水为原料，来源广泛；②热值高，放热多；③生成物是水，毫无污染；④可以再生。
5.目前氢能源存在的问题：制取成本高、贮存和运输困难。
6.氢气被认为是最清洁的燃料。
7.任何可燃气体或可燃的粉尘如果跟空气充分混合，遇火时都有可能发生爆炸。
化学式与化合价
1.化学式：用元素符号和数字组合来表示物质组成的式子。
2.化学式（如H2O）的意义：
表示一种物质（宏观意义）——表示水这种物质；
表示一个分子（微观意义）——表示1个水分子；
表示某物质是由什么元素组成的（宏观意义）——表示水是由氢元素、氧元素组成；
表示某物质是由什么粒子构成（微观意义）——表示水由水分子构成；
表示某物质的分子由什么粒子构成（微观意义）——表示1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成；
3.化学式的写法：
书写化合物的化学式时，首先要弄清以下两点：
①这种物质由哪种物质组成；
②化合物中各元素的原子个数比是多少。
4.化合价：元素化合价是一个原子在化合时表现出来的性质。在元素符号或原子团的上方标出化合价，“+”、“-”写在前，数字写在后。
5.
+5-2
化合价的一般规律：
金属元素跟非金属元素化合时，金属元素显正价，非金属元素显负价。氧元素通常显-2价，氢元素通常显+1价。在化合物里正负化合价的代数和为0。在单质中元素的化合价为0。
同一元素在不同物质里可显不同的化合价。在同一种物质里，同一元素也可显不同的化合价（如NH4NO3）。
6.
-3+5
根据化合价写化学式：“正价前，负价后，十字交叉右下处，化简才是原子数”。如P2O5→P2O5
7.
+3
数字的意义：
①元素符号前的数字表示几个某原子。如2H中的“2”表示2个氢原子。
②化学式前的数字表示几个某分子。如2H2O中的“2”表示2个水分子。
③元素符号右下角数字表示一个某分子或离子中有几个某原子。如CO2中的“2”表示1个二氧化碳分子中有2个氧原子。
④元素符号右上角的数字表示一个某离子中带几个单位的正或负电荷。如Fe3+中的“3”表示1个铁离子带3个单位的正电荷。
⑤元素符号正上方数字表示某元素的化合价。如Fe表示铁元素的化合价是+3。
8.根据化学式进行计算（计算时要注意式子的化学意义）
1)相对分子质量＝（相对原子质量×原子个数）之和错误！未找到引用源。
2)组成元素的质量比＝（相对原子质量×原子个数）之比（在计算时要注意标清元素的顺序）。
3)原子个数之比＝（元素质量÷相对原子质量）之比
4)化合物中某元素的质量分数＝
5)某元素的质量＝某化合物的质量×某元素质量分数＝
某元素的质量＝某混合物的质量×纯度×某元素质量分数
某元素的质量＝
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