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第1章 水和水的溶液
第1讲 水资源与水的组成
水资源与水的组成思维导图
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一、地球上水资源的分布及水的循环
(1)海洋水:海水约占地球水总量的96.53%。
(2)陆地淡水:地球上最大的淡水主体是冰川水,目前,人类利用的淡水资源主要是河流水、淡水湖泊水、浅层地下水,仅占地球上淡水总量的0.3%。
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二、水的循环示意图
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三、自然界中的水循环
(1)自然界中,江、河、湖、海以及陆地和植物中的水,在阳光的照射下,不断蒸发,变为大量的水蒸气。
(2)大量水蒸气上升,在空中迁移,若气温降低,水蒸气会遇冷液化或凝华,在高空形成云(水滴或冰晶);云中的小水滴和小冰晶越来越大,当重力增大到一定程度,就开始下落,在下落的过程中,温度升高,小冰晶又融化成小水滴,与原来的水滴一起落到地面,这就形成了雨。或者在下落的过程中,小冰晶不融化,以雪花或霜降落到地球表面;这就是降水过程。
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(3)这些降水渗漏为地下水,迁移或流到海洋及植物中,又以江、河、湖、海以及陆地和植物中的水存在于自然界中。到此完成水的整个循环过程。
(4)注意地球上的水在陆地、海洋、大气间不断地循环中,水的总量保持不变。
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水循环包括自然循环和社会循环。图1是某地水循环示意图,图2为城市水循环示意图。读图完成(1)、(2)两小题:
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(1)图中①②③④分别为( )
A.蒸发、地表径流、跨流域调水、降水
B.降水、地表径流、蒸发、跨流域调水
C.跨流域调水、下渗、地下径流、蒸发
D.降水、蒸发、地表径流、跨流域调水
图中①代表的水循环环节是降水,②③④分别为地表径流、蒸发、跨流域调水。
B
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(2)在城镇建设中,提倡用透水材料铺设“可呼吸地面”代替不透水的硬质地面。采用“可呼吸地面”之后,图中四个环节的变化符合实际的是( )
A.a流动速度加快,容易出现城市内涝
B.b下渗加强,出现地下漏斗区
C.c流量减少,周边地下水位下降
D.d水汽蒸发增加,周边空气湿度增加
D
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读图可知,在城镇建设中,提倡用透水材料铺设“可呼吸地面”代替不透水的硬质地面。采用“可呼吸地面”之后,图中四个环节的变化符合实际的是:d水汽蒸发增加,周边空气湿度增加。
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科学研究表明,最早的生命出现在海洋中。正是因为有水,生物才得以产生、生存和繁衍,水是生物生存所必需的最基本的物质之一。如果没有水,地球上就没有生命。生物体内各种生命活动都离不开水,水是生命的摇篮。
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四、水对植物的重要性
(1)水是植物的重要组成部分。在植物的各大器官中都含有水,但同一株植物不同部位的含水量是不同的,如根尖、嫩芽等部位含水量为60%~90%,干种子为10%~40%。不同植物的含水量也是不同的,如水生植物的含水量高达90%以上。
(2)如果某地区持续干旱几个月,许多植物就会因缺水而枯萎死亡。但是生活在沙漠地区的生物具有储存水分的特殊本领,如根系发达、叶子细而坚硬的仙人掌,猴面包树等。
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五、水对动物的重要性
(1)动物离不开水,水是动物生存的基本条件。
(2)一般动物体的含水量高于植物,约为70%~80%,其中水母体内的含水量高达98%左右。
(3)一些动物为了适应缺水的环境有自己特殊的结构,如有“沙漠之舟”美誉的骆驼。
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六、水对人的重要性
(1)对人的生命活动来说,水也是至关重要的物质。一个健康的成年人每天平均约需2.5升水。
(2)偶尔摄入较多的水对人体几乎是无害的,但是当人体内含水量不足时就会造成脱水,严重脱水时人就会有生命危险。
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水是一切生物体的最基本组成成分,人每天都要补充一定量的水以维持体内水分的平衡。一个成年人在下述情况下需要补充多少水?
①每天吃含水约750 mL的食物,并通过氧化食物产生约350 mL的水。
②每天以尿、汗、呼气和大便等形式排出体外的水分别约为1 700 mL、500 mL、400 mL、150 mL。
一个成年人在题述情况下需要补充1 650 mL水。
据题意,一个成年人在上述情况下需要补充的水量为=排出体外的水-(所吃食物中含有的水+氧化食物产生的水)=(1 700 mL+500 mL+400 mL+150 mL)-(750 mL+350 mL)=1 650 mL。
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七、水体污染之水体富营养化(水华、赤潮、红潮)
水体富营养化是指在人类活动的影响下,生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下,湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态,不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的__________和__________所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成______(淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象)。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫作赤潮或红潮。
工业废水
生活污水
水华
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科学课上,张老师展示出《你们都来污染我!》的图片,引起全班同学的深思。课后,同学们围绕“水的污染与防治”的主题进行研究性学习。
(1)生活污水的再利用,既能减少水污染,又能节约水。
①若生活污水中含有碎菜叶、鱼鳞片、泥沙等固体杂质,要除去这些固体杂质,可采用沉淀、________等方法;
②生活污水经处理后,可用于浇花、______________________等;
③将生活污水处理成纯净自来水(不食用),需要采用措施__________、______、______、________。
过滤
冲洗厕所(答案不唯一)
加明矾
沉淀
过滤
通氯气
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(2)舒涵从某日报上获悉:养猪业是龙岩的四大产业之一,但大量的排泄污水对九龙江流域造成严重污染。在五年艰苦的治污过程中,实行:“猪—沼—草—猪”生态养殖循环模式,实现“零排放”。其中“猪-沼”就是将猪的粪便转化成沼气作为燃料,沼气主要成分是甲烷,甲烷是由碳、氢元素组成的纯净物,其完全燃烧的产物为_________________________。
CO2和H2O(写名称也可以)
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(3)调研后,同学们提出下列预防和治理水污染的建议,其中合理的是_____。
A.科学使用高效低毒的农药、化肥
B.禁止在所有水域内养殖
C.禁止在饮用水的水源保护区设置排污口
(4)如果你是学习小组的成员,你还想调研的一个问题是 。
AC
工厂排放出来的废水中有哪些物质(答案不唯一)
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过滤可以除去不溶于水的固体物质,根据反应物和生成物及其质量守恒定律可以正确地书写化学方程式,甲烷燃烧生成二氧化碳和水。充分理解节能环保的重要性。进行调研时可以考虑测定溶液酸碱度方面的问题。
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观察下列四幅漫画,反映水污染的是( )
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
D
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A.漫画寓意是洗手时水放得过大,是浪费水而不是污染水;B.漫画寓意地球南极上空出现臭氧空洞(臭氧空洞指的是臭氧层稀薄),由于人类的原因(破坏臭氧层的主要物质是氯氟烃,人们使用的空调、杀虫剂里面都有)破坏了空气中的臭氧层;C.漫画寓意滥垦滥伐,林地遭遇破坏严重;D.漫画寓意水污染严重。
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八、水的组成
1.水的电解
电极 气体的量 检验方法
及现象 结论
正极 气体体积是
负极的1/2 气体能使带火星的木条复燃 正极产生的气体是氧气
负极 气体体积是
正极的2倍 气体能在空气中燃烧,产生淡蓝色火焰 负极产生的气体是氢气
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2.水的重要性质
颜色 无色 沸点 100 ℃(1atm)
气味 无味 凝固点 0 ℃
状态 常温常
压下液态 水的异
常现象 4 ℃时密度最大,结冰后体积膨胀,冰浮在水面上的出水体积为
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九、【绝招课堂】巧记水的电解实验
整体口诀:正氧、负氢(争养父亲)。正氧体小能助燃;负氢体大能燃烧。
实验装置:如右图所示。
实验现象:试管内有气泡,与电源正极(氧气)、负极(氢气)相连的试管产生的气体比值为1∶2(熟记口诀:氢二氧一,阳氧阴氢)。
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但在一般情况下,氢气与氧气的体积比值一般大于2∶1,原因有下面两种:
(1)氢气和氧气的溶解性的差别,氢气难溶于水,氧气不易溶于水(1 L水溶解30 mL的氧气),但一小部分氧气溶于水,比值大于2∶1。
(2)电极氧化消耗了一部分氧气。
由图中的装置,我们可以知道气体多的是阴极,少的是阳极。
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注意事项:
(1)纯水不导电,为增强水的导电性,可在水中加入少量稀硫酸、氢氧化钠溶液(一般不加氢氧化钠溶液,容易起泡沫)、硫酸钠溶液、硝酸钾溶液等。
(2)在实验刚开始时,氧气和氢气的体积比与1∶2不符,是因为氧气不易溶于水,但会溶解一小部分;氢气难溶,反应速率较慢,所以氢气较少。
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(3)一定要将电解槽中的空气排尽,关闭活塞。
如何检验可燃性气体:不纯净的可燃性气体点燃会发生爆炸,如用排气法收集,则要用拇指堵住试管口一会儿(试管口朝下),使试管内可能尚未熄灭的火焰熄灭,收集好后,用大拇指堵住试管口移近火焰再移开,声音很小则表明氢气很纯,如果听到尖锐的爆鸣声,表明氢气不纯,这时需要重新收集和检验。氢气能够燃烧,可用燃着的小木条检验氢气,氢气燃烧时发出淡蓝色火焰,可能会看见黄色火焰,是因为装有氢气的容器中含有其他的化学物质,一般是元素钠产生黄色。能使带火星的木条复燃的是氧气。氢气燃烧会产生淡蓝色的火焰(如果氢气太少可能只会有“嘭”一声,不会燃烧)。
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2017年世界水日的主题是“Wastewater”(废水)。
(1)从组成的角度看:水是由____组成的。
A.氢元素和氧元素
B.氢原子和氧原子
C.氢气和氧气
A
从组成的角度看:水是由氢元素和氧元素组成的;
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(2)从微观角度看:图1中可以表示构成水的微粒的是_____。
B
从微观角度看:水是由水分子构成的,一个水分子是由1个氧原子和2个氢原子构成的;
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(3)从能源的角度看:电解水产生的氢气是理想的清洁高能燃料。氢气燃烧的文字表达式为__________________。
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(4)从净化的角度看:
①有关如图2所示净化河水简易装置的说法中错误的是_____。
A.水本身是一种化学资源
B.此装置可以将硬水软化
C.利用此装置可得到蒸馏水
D.利用此装置净化得到的水不宜直接饮用
BC
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②某水厂净化水的大致流程如图3:
水经过沙滤池,除去的是____________________;炭滤池中活性炭的主要作用是__________________。
不溶于水的固体颗粒
吸附色素和异味
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①A.水是一种重要的化学资源,故正确;
B.利用这个净化水的装置不可以把硬水软化,故错误;
C.利用此装置不能得到蒸馏水,故错误;
D.利用此装置净化得到的水还含有可溶性杂质和细菌、病毒,所以不能作为饮用水,故正确;故选BC;
②水经过沙滤池,除去的是不溶于水的固体颗粒;炭滤池中活性炭的主要作用是吸附色素和异味;
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(5)从变化的角度看:
①电解一定量的水(如图4),当正极端产生5 mL气体时,理论上在负极端产生气体的体积为_____mL;
②如图5是一种家用环保型消毒液发生器,其中发生的主要反应是氯化钠和水在通电条件下反应生成氢氧化钠、氢气和______,该气体具有消毒杀菌功能。
10
氯气
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①水通电分解,正极生成氧气,负极产生氢气,二者的体积比为1∶2,所以正极产生的气体是O2,当正极产生的气体为5 mL时,负极产生的气体体积为10 mL;
②由反应前后原子种类、个数不变可得,氯化钠和水在通电条件下反应生成氢氧化钠、氢气和氯气。
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实验结论:水氢气+氧气,说明水是由氢元素和氧元素组成的。
(水的电解是化学变化)
氢气+氧气水
氢气与氧气反应生成水,文字表达式为:氢气+氧气水;
$$