专题4 水的性质与组成（知识清单） 化学沪科版五四学制2024八年级全一册

专题4 水的性质与组成 课题1 水的性质 一、水为什么有三态变化 1、水是由大量水分子聚集而成的。 在水的三态变化过程中，随着温度变化，水分子没有（填“有”或“没有”）变成其他分子，其大小和数目没有（填“有”或“没有”）发生变化，变化的实质是水分子的间隔和分子的排列方式。分子本身没改变，这种变化是物理变化。 2、分子的基本性质 （1）分子的质量和体积都很小； （2）分子之间都有间隔； （3）分子总在不断的运动； 二、水有哪些独特的性质 1、水的物理性质 纯水是没有颜色、没有气味、没有味道的液体；在标准大气压下，水的凝固点是0℃，沸点是100℃，水的密度在4℃时最大。 水的密度在4℃时最大，0℃时密度变小，这种现象称为反常膨胀。 水的比热容大，能吸收大量的热。 水还具有极强的溶解其他物质的能力，是一种优良的溶剂。 2、水的化学性质 实验操作 实验现象 实验结论或解释 （1）在烧杯中加入少量氧化钙（俗称是生石灰），再加入 1滴管水，并用手小心地触摸烧杯外壁。 （2）冷却后，向烧杯中滴入 3 滴酚酞试液。观察并记录实验现象。 烧杯内壁出现水雾，用手触摸烧杯外壁，会感觉到发烫，这说明该反应放出热量。冷却后，向烧杯中滴入3滴酚酞试液，可以观察到无色的酚酞试液变红色。 氧化钙（CaO） +水（H2O）—氢氧化钙 Ca(OH)2 用如图 装置进行实验，将滴管中的水滴入试管中。 观察到 U 形管中红墨水的液面由左右两边相平变成左边低右边高。 (1)水与氧化钙反应生成氢氧化钙， (2)该反应放出热量，使试管中空气膨胀，造成 U 形管中红墨水液面变成左边低右边高。 课题2 水的自然循环与人工净化 一、水在自然界中如何循环和净化 1.水在循环中，通过物理、化学和生物作用不断地除去污浊和杂质，保持着本身的洁净，这就是水的自然净化。 2.水的自然净化有多种途径，经过挥发、沉淀、过滤、吸附、氧化、分解、微生物对污染物的消解作用等，使水体得到净化，恢复到原来的良好状况。 二、水有哪些人工净化的方法 沉淀 ①静置沉淀，让水中的不溶性固体颗粒下沉到底部； ②吸附沉淀，加入明矾，溶于水生成胶状物吸附悬浮杂质，使之沉降。 过滤 ①适用范围：除去水中颗粒较小不溶性杂质； ②过滤后，如果滤液仍然浑浊，可能原因有:A承接滤液的烧杯不干净 B倾倒液体时液面高于滤纸边缘 C滤纸破损 吸附 常用的吸附剂活性炭（有疏松多孔的结构，具有吸附性，属于物理性质）； 除去水中的难溶性杂质、吸附色素和异味等可溶性杂质。 蒸馏 利用液体沸点不同 水的净化效果比较 水的净化效果由低到高的是：沉淀、过滤、吸附、蒸馏（均为物理方法），其中净化效果最好的是蒸馏，得到的水是纯净物；既有过滤作用又有吸附作用的净水剂是活性炭。 三、硬水和软水 概念 硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水；软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。 鉴别方法 加入等量的肥皂水，出现浮渣较多、泡沫较少现象的是硬水，出现泡沫较多、浮渣较少现象的是软水。 硬水软化的方法 在实验室采用蒸馏的方法、生活中采用煮沸的方法。 四、如何合理开发和利用水资源 1.我国水资源概况：总量较为丰富，水资源分布不均匀，南方水多、耕地少、水量有余，北方耕地多、水是严重不足。 2.海水淡化 （1）人类早期利用太阳能进行蒸馏，原理是利用太阳能产生热能驱动海水发生蒸发与冷凝。 （2）膜蒸馏(MD)技术利用太阳能驱动水蒸气通过膜，获得高品质清洁水。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点，成为高效可持续海水淡化的发展方向。 （3）实验室里，通过蒸发与冷凝，得到纯净的蒸馏水，使水得到净化。 实验装置 实验操作 图4.19制蒸馏水装置 (1)按图4.19连接好装置，使各连接部位严密不漏气, (2)在100mL蒸馆烧瓶里加入普通水(自来水)至烧瓶容积的一左右，再加入一些碎瓷片，以防加热时出现暴沸，然后用插有温度计(150℃)的橡胶塞塞紧。 (3)给蒸馏烧瓶加热。当水温达到约100℃时，水沸腾，水蒸气经过冷凝管冷凝后，用锥形瓶收集约10mL液体，停止加热。 (4)进水方向：从下到上 3.污水如何变废为宝? 污水处理厂处理污水分为三级： 一级处理，通过机械处理如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等； 二级处理，生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥； 三级处理，污水的深度处理，包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。 4.节约用水、防止水污染，我们可以从生活、农业生产、工业生产等方面综合考虑，如生活用水的循环使用、农业的滴灌技术的应用、工业区污水的处理等。 五、校园里的直饮水机 校园里的直饮水机是通过活性炭吸附、超滤膜处理紫外光消毒等步骤，对自来水再一次净化处理，除去水中的溶解盐类、有机化合物、微生物等，制得直饮水。水净化处理有许多方法，通常有沉淀、过滤、吸附和蒸馏等。 1.炭罐中活性炭的作用是吸附色素和异味 2.紫外线照射能杀菌消毒 3.超滤膜的作用是过滤，在压力的作用下，水和比超滤膜孔径小的物质可通过超滤膜，而比超滤膜孔径大的物质无法通过超滤膜孔洞而被拦截下来。 课题3 水的组成 一、怎样通过实验研究水的组成 1.合成水 实验操作 现象 结论 取干燥纯净的氢气点燃，在火焰上方罩一只干燥而冷的烧杯 发出淡蓝色火焰；烧杯内壁有水珠生成。 氢气和氧气在点燃的条件下生成水；反应文字或符号表达式为 氢气+氧气水 H2 + O2 H2O 说明水是由氢、氧元素组成。 化合反应：由两种或两种以上物质反应生成一种新物质的反应。可表示为 A+B→AB 如镁在空气中燃烧生成氧化镁，属于化合反应 2.分解水 实验操作 实验现象 实验结论及解释 在电解器的玻璃管内装满水。两端分别接通直流电源的电极 两电极上都产生气泡，速率快的是负极，一段时间后，正极与负极生成气体的体积比约为1∶2。 反应文字或符号表达式： 说明水是由氢元素和氧元素组成的 切断电源用将带火星的木条深入正极的试管中，将燃着的木条伸入负极的试管中 正极产生的气体使带火星的木条复燃；负极的气体燃烧，产生淡蓝色火焰 ，罩在火焰上方的烧杯内壁有水雾。 【注意】 （1）为了增强水的导电性，可加入少量的硫酸或氢氧化钠。 （2）实验过程中，其体积比会有一定的误差，氧气的体积会更少些，这是因为产生的氧气有少量的一部分会溶解在水中，而氢气是更难溶于水的。 2.分解反应：由一种物质反应生成两种或两种以上其他物质的反应。可表示为AB→A+B 如电解水、氯酸钾分解制氧气都属于分解反应 二、水在通电后分子发生了什么变化 水在电解过程中，水分子分成氢原子和氧原子；两个氢原子结合成一个氢分子，许多氢分子聚集为氢气；两个氧原子结合成一个氧分子，许多氧分子聚集为氧气。 化学变化的本质：在化学变化中，反应物的分子可分成原子，而原子又重新结合成新的分子。 三、研究物质的组成 1.对混合物中某成分的含量的测定，如测定空气中氧气的含量，通常是通过化学反应除去其他物质，用直接或间接的方法测得该成分的质量或体积，得出结论。 2.对纯净物中元素组成的分析，通常是用化学反应，将物质分解或合成，如将物质分解成更小的组成部分进行检测，再将其合成，从而探究其成分。 实验装置设计，通常依据实验目的，反应原理、条件，实验原理，实验方法等，选择仪器组合而成。 易错点1：电解水实验易错点 易错内容 易错辨析 ‌元素与分子的混淆 ❌ 错误：电解水生成氢气和氧气，说明水中含有氢分子（H2）和氧分子（O2）。 · ✅ 正确：该实验证明水由‌氢元素和氧元素‌组成，但水中只存在水分子（H2O），不存在游离的氢分子或氧分子。 ‌电极产物与体积比混淆 · ❌ 错误：混淆电极极性，误判“正极产生氢气”或认为“质量比等于体积比” · ✅ 正确：正极产生‌氧气‌（能使带火星木条复燃），负极产生‌氢气‌（点燃有爆鸣声），体积比恒为 ‌1:2。（实际H2、O2质量比=1:8）。 ‌增强导电性的操作误区 ❌ 错误：用盐酸或食盐水作‌导电增强剂。 ✅ 正确：需加稀硫酸/氢氧化钠增强导电性，但禁用盐酸。用盐酸（Cl⁻电解产生氯气污染）或食盐水（引入杂质离子）。 电解水结论 0. ❌ 错误：水由氢气和氧气组成 0. ✅ 正确：水由‌氢、氧元素组成 易错点2：水的组成与结构易错点 易错内容 易错辨析 ‌物质分类混淆 1. 蒸馏水是纯净物，但久置可能溶解CO₂变为混合物；雨水、河水、自来水均为混合物。 · 水（H₂O）属于‌化合物‌中的‌氧化物‌（由两种元素组成且含氧元素），误判为单质。 混淆宏观/微观表述 · ❌ 错误：认为“水中含有氢分子（H₂）和氧分子（O₂）”。 ✅ 正确：电解水生成氢气和氧气，证明水由‌氢元素和氧元素组成‌（宏观），但水分子（H₂O）中不存在游离的氢分子或氧分子（微观）。 水的组成与结构 1. ❌ 错误：描述为“水由氢原子和氧原子构成”；“水由氢分子和氧分子构成” 1. ✅ 正确：水由‌水分子‌构成，每个水分子由‌2个氢原子和1个氧原子‌构成。 易错点3：水的性质易错点 易错内容 易错辨析 水的物理性质误区 水是常用溶剂，但“氧气不易溶于水”（鱼类生存靠溶氧，非易溶）；“酒精可作溶剂”≠“所有液体都能作溶剂”。 ‌水的热稳定性误解 0. ❌ 错误：误判“水不与任何物质反应” 0. ✅ 正确：水与生石灰反应生成熟石灰 ❌ 错误：认为“水在沸腾时分解” ✅ 正确：水在沸腾时实际是物理变化。 ❌ 错误：水仅在超高温下分解。 ✅ 正确：水在约1000℃开始明显分解（如蒸汽重整反应），2000℃为完全分解温度。 密度与温度关系的误区 ❌ 错误：水始终遵循“热胀冷缩”规律。 ✅ 正确：水在 ‌0~4℃ 区间呈现“热缩冷胀”‌（反常膨胀）。 · ‌4℃ 时密度最大‌（约 1 g/cm³），低于或高于此温度密度均减小。 沸点与气压关系的误区 ❌ 错误：水在 100℃ 必然沸腾。 ✅ 正确：沸点 ‌完全取决于外界气压‌： · ‌气压降低，沸点下降‌（如高原地区沸点可降至 90℃ 以下）； · ‌气压升高，沸点上升‌（高压锅内沸点可达 120℃）。 易错点3：水的净化 易错内容 易错辨析 ‌过滤与蒸馏混淆 1. ‌过滤‌仅除去不溶性杂质（如泥沙），‌不能降低水的硬度‌或杀菌。 1. ‌蒸馏‌可除去所有杂质（包括可溶性钙镁离子），降低硬度并杀菌，是净化程度最高的操作。 ‌净化剂作用混淆 1. 活性炭吸附色素异味，明矾吸附悬浮物沉降，两者作用不同。 1. 硬水软化需煮沸或蒸馏，加入肥皂水可鉴别硬水（泡沫少、浮渣多）。 ‌净化方法混淆 0. 活性炭仅吸附色素和异味（物理变化），‌不能去除可溶性离子‌（如钙、镁）； 0. 净化程度排序：蒸馏（唯一得纯水）＞ 吸附 ＞ 过滤 ＞ 沉淀。 过滤操作 . ❌ 错误：漏记此步骤或靠错位置 . ✅ 正确：玻璃棒必须紧靠三层滤纸 ‌活性炭与明矾功能混淆 ❌ 错误：误认为‌活性炭与明矾可杀菌或降低硬度 ✅ 正确：活性炭 ‌吸附‌色素、异味 ❌ 错误：误当软化剂（无法除Ca²⁺/Mg²⁺） ✅ 正确：明矾 ‌絮凝沉降‌不溶杂质 ‌蒸馏的“绝对净化”陷阱 1. ❌ 错误：混淆“蒸馏水无菌”与“蒸馏过程灭菌”（冷却环节可能二次污染）。✅ 正确：蒸馏可除去所有不溶性及可溶性杂质，得到纯水，但‌无法杀灭所有微生物‌（需额外消毒）。 明矾能杀菌消毒 1. ❌ 错误：明矾可杀灭水中微生物。 ✅ 正确：明矾仅通过吸附沉降悬浮物净化水质，消毒需依赖氯气、紫外线等其他手段。 过滤能除去水中所有杂质 ❌ 错误：过滤后的水为纯水。 ✅ 正确：过滤仅能去除不溶性杂质（如泥沙），无法去除可溶性物质（如矿物质、离子）。纯净水需通过蒸馏或离子交换实现。 易错点4：硬水处理易错点 易错内容 易错辨析 ‌定义混淆 0. ❌ 错误：误认为“透明的水就是软水”。 0. ✅ 正确：含较多可溶性钙镁化合物（如井水），硬水也可能透明 ‌肥皂水现象颠倒 ❌ 错误：‌硬水‌：泡沫丰富 + 浮渣少或无。 ✅ 正确：‌硬水‌：泡沫少 + ‌白色浮渣多 ‌软化方法误用 1. ❌ 错误：明矾可降低洗衣服时的硬水硬度 1. ✅ 正确：实际仅‌沉降杂质‌，不除Ca²⁺ 1. ❌ 错误：认为“静置沉淀”或“活性炭吸附”可软化硬水。 1. ✅ 正确：‌煮沸/蒸馏‌可降低暂时硬度（除Ca(HCO₃)₂），但‌离子交换法‌才能彻底去除永久硬度（如CaSO₄）。 ‌肥皂水鉴别的操作细节 1. ❌ 错误：需用‌等量肥皂水‌+‌等体积水样‌振荡，硬水现象为 ‌泡沫少、浮渣多‌； 1. ✅ 正确：干扰：未控制变量，误将软水浮渣归因于水质。 易错点6：蒸馏实验细节易错点（步骤遗漏频发） 易错内容 易错辨析 蒸馏实验细节 . ❌ 错误：‌温度计位置错误 . ✅ 正确：水银球需对准蒸馏烧瓶‌支管口下缘‌（测蒸气温度，非插入液体中）。 ❌ 错误：‌冷凝水方向反置 ✅ 正确：冷却水必须‌下口进、上口出‌（逆流冷却效率最优）。 ❌ 错误：‌沸石作用忽视 ✅ 正确：蒸馏前必须加沸石/碎瓷片，防暴沸（未加会导致液体喷溅）。 ❌ 错误：先加热后通冷却水 ✅ 正确：应先通冷却水后加热（否则可能引发冷凝管炸裂）。 方法01 水的电解实验 【解题通法】核心要领 一、标准实验操作步骤 ‌关键‌：电极必须为惰性材料（铂、石墨），避免参与反应。 ‌电解液配制‌：蒸馏水中加入电解质增强导电性：推荐：10% NaOH溶液、5% H₂SO₄溶液或稀Na₂SO₄溶液；‌禁用NaCl‌（产生氯气有毒）。 二、现象与结论分析 ‌实验现象‌：两极均产生无色气泡，负极气泡速率快于正极；液面下降，负极气体体积约为正极的2倍（理论比2:1）。 ‌实验结论‌：水由氢、氧元素组成；水分子中氢、氧原子个数比=2:1（由体积比推导）。 三、误差与问题解决 ‌体积比偏差原因‌：氧气溶解性＞氢气，导致正极体积偏小；电极氧化消耗氧气（如用铁电极）；装置漏气或未排尽初始空气。 ‌异常现象处理‌：无气泡：检查电路/电极导电性、电解液浓度；气体可燃但火焰呈黄色：电解液含钠杂质（改用纯水或硫酸）。 ‌操作‌：通风环境下操作，远离明火；气体产生后立即断电，避免混合爆炸。 【‌口诀记忆】‌“正氧负氢、氢二氧一”（体积比）。 【典型例题】（24-25九年级上·江西吉安·期末）通过水的分解与水的生成来探究水的组成。 (1)通过电解水实验验证水的组成（图甲）。 ①通电后，两电极上都出现气泡，一段时间后，与正．负两极相连的注射器内收集的气体体积比为 。 ②实验结论：水由 组成。 (2)通过氢气燃烧的方法验证水的组成（如图乙、丙）。 ①将氢气点燃前要先 。 ②如图丙，点燃氢气后观察到的现象是 ，从而验证了水的组成。 (3)建构合理的思维模型，既能促进深度学习又能提高思维品质。如下图为探索纯净物组成成分的思路和方法。 ①分析纯净物组成成分的理论依据是 。 ②铜在潮湿的空气中会生锈，是因为铜与二氧化碳．氧气和水发生了化合反应，由此推断铜锈中含有 （填元素符号）。 【答案】(1) 氢元素和氧元素 (2) 验纯（或检验氢气的纯度） 气体能被点燃，发出淡蓝色火焰，烧杯内壁出现水雾 (3) 化学反应前后元素种类不变（或质量守恒定律） Cu、C、H、O 【详解】（1）①通电后，两电极上具有气泡产生，连接正极的试管内产生的气体较少，是氧气，连接负极的试管内产生的是氢气，体积较大，正、负两极试管内收集的气体体积比为1：2； ②水电解生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，由此可得出水由氢元素和氧元素组成； （2）①将氢气点燃前要先验纯（或检验氢气的纯度），防止发生爆炸； ②如图丙，点燃氢气后观察到气体能被点燃，发出淡蓝色火焰，烧杯内壁出现水雾，从而验证了水的组成； （3）①分析纯净物组成成分的理论依据是化学反应前后元素种类不变（或质量守恒定律）； ②根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变，铜在潮湿的空气中会生锈，是因为铜与二氧化碳、氧气和水发生了化合反应，由此推断铜锈中含有铜、碳、氧、氢元素。 方法02 过滤操作规范（高频考点） 【解题通法】核心要领 ‌“一贴二低三靠”记忆混淆‌ ‌一贴‌：滤纸紧贴漏斗内壁（留气泡会减慢速度）； ‌二低‌：滤纸边缘低于漏斗口 + 液面低于滤纸边缘（防液体溢出）； ‌三靠‌：烧杯靠玻璃棒（引流防洒） + 玻璃棒靠三层滤纸（防戳破） + 漏斗下端靠烧杯内壁（防飞溅）。 ‌易错‌：漏记“玻璃棒靠三层滤纸”或混淆“靠”的位置。 ‌滤液仍浑浊的原因‌ 滤纸破损、液面高于滤纸边缘、烧杯不干净。 ‌对策‌：操作前检查仪器洁净度，控制液面高度。 【典型例题】（24-25九年级上·河北秦皇岛·阶段练习）实验室的过滤操作(如图) (1)请写出标号仪器的名称① ； (2)小明取来一烧杯池塘里的水，并组装了如图所示的过滤装置。朋友小亮告诉他装置中有两处明显错误，指出其中错误：① 。② 。 (3)小明查找问题，再次改正错误并进行过滤，终于得到了澄清透明的滤液，他高兴的说，“我终于得到纯水了”小明的这句话很明显不正确，请说明原因 。若要制得纯水，还需要采用的净化方法是 。 【答案】(1)铁架台 (2) 没有用玻璃棒引流 漏斗下端管口没有紧靠烧杯内壁 (3) 过滤得到的水中还含有可溶性杂质 蒸馏 【详解】（1）据图可知，仪器①是铁架台。故填：铁架台。 （2）据图可知，图中没有用玻璃棒引流，且漏斗下端管口没有紧靠烧杯内壁。故填：没有用玻璃棒引流；漏斗下端管口没有紧靠烧杯内壁。 （3）过滤只能除去不溶性杂质，不能除去可溶性杂质，所以过滤后的水不是纯水，仍是混合物；经过蒸馏后可得到纯水。故填：过滤得到的水中还含有可溶性杂质；蒸馏。 方法03 蒸馏操作规范 【解题通法】蒸馏实验细节（步骤遗漏频发） ‌温度计位置错误‌：水银球需对准蒸馏烧瓶‌支管口下缘‌（测蒸气温度，非插入液体中）。 ‌冷凝水方向反置‌：冷却水必须‌下口进、上口出‌（逆流冷却效率最优）。 ‌沸石作用忽视‌：蒸馏前必须加沸石/碎瓷片，防暴沸（未加会导致液体喷溅）。 ‌高频错误‌：先加热后通冷却水（可能引发冷凝管炸裂）。 【典型例题】图1是实验室用硬水制取蒸馏水的实验装置。 (1)水在 (填容器字母)中由液态变为气态，在 (填容器名称)中由气态变为液态，实验得到的蒸馏水在 (填容器名称)中。 (2)冷水进入d仪器的方向如图所示， (填“可以”或“不可以”)改为从上端流入，下端流出，原因是 。 (3)实验中需在b中加入碎瓷片的目的是 ；标有e的温度计的作用是 【答案】(1) b 冷凝管 锥形瓶 (2) 不可以 从上端流入不能充分冷却蒸气 (3) 防止暴沸 测量蒸气的温度 【详解】（1）根据图示可知水放在蒸馏烧瓶b中加热后由液态变为气态，在冷凝管d中冷却后由气态变为液态，冷凝后形成的蒸馏水收集在锥形瓶中，故填：b；d；锥形瓶； （2）冷凝管中的水不能从高处进入，再从低处排出，这样就不能充分的冷却蒸气，故填：不可以；从上端流入不能充分冷却蒸气； （3）碎瓷片的作用为防止暴沸；温度计的作用为测量蒸气的温度，故填：防止暴沸；测量蒸气的温度。 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题4 水的性质与组成 课题1 水的性质 一、水为什么有三态变化 1、水是由大量水分子聚集而成的。 在水的三态变化过程中，随着温度变化，水分子没有（填“有”或“没有”）变成其他分子，其大小和数目没有（填“有”或“没有”）发生变化，变化的实质是水分子的间隔和分子的排列方式。分子本身没改变，这种变化是物理变化。 2、分子的基本性质 （1）分子的质量和体积都很小； （2）分子之间都有间隔； （3）分子总在不断的运动； 二、水有哪些独特的性质 1、水的物理性质 纯水是没有颜色、没有气味、没有味道的液体；在标准大气压下，水的凝固点是0℃，沸点是100℃，水的密度在4℃时最大。 水的密度在4℃时最大，0℃时密度变小，这种现象称为反常膨胀。 水的比热容大，能吸收大量的热。 水还具有极强的溶解其他物质的能力，是一种优良的溶剂。 2、水的化学性质 实验操作 实验现象 实验结论或解释 （1）在烧杯中加入少量氧化钙（俗称是生石灰），再加入 1滴管水，并用手小心地触摸烧杯外壁。 （2）冷却后，向烧杯中滴入 3 滴酚酞试液。观察并记录实验现象。 烧杯内壁出现水雾，用手触摸烧杯外壁，会感觉到发烫，这说明该反应放出热量。冷却后，向烧杯中滴入3滴酚酞试液，可以观察到无色的酚酞试液变红色。 氧化钙（CaO） +水（H2O）—氢氧化钙 Ca(OH)2 用如图 装置进行实验，将滴管中的水滴入试管中。 观察到 U 形管中红墨水的液面由左右两边相平变成左边低右边高。 (1)水与氧化钙反应生成氢氧化钙， (2)该反应放出热量，使试管中空气膨胀，造成 U 形管中红墨水液面变成左边低右边高。 课题2 水的自然循环与人工净化 一、水在自然界中如何循环和净化 1.水在循环中，通过物理、化学和生物作用不断地除去污浊和杂质，保持着本身的洁净，这就是水的自然净化。 2.水的自然净化有多种途径，经过挥发、沉淀、过滤、吸附、氧化、分解、微生物对污染物的消解作用等，使水体得到净化，恢复到原来的良好状况。 二、水有哪些人工净化的方法 沉淀 ①静置沉淀，让水中的不溶性固体颗粒下沉到底部； ②吸附沉淀，加入明矾，溶于水生成胶状物吸附悬浮杂质，使之沉降。 过滤 ①适用范围：除去水中颗粒较小不溶性杂质； ②过滤后，如果滤液仍然浑浊，可能原因有:A承接滤液的烧杯不干净 B倾倒液体时液面高于滤纸边缘 C滤纸破损 吸附 常用的吸附剂活性炭（有疏松多孔的结构，具有吸附性，属于物理性质）； 除去水中的难溶性杂质、吸附色素和异味等可溶性杂质。 蒸馏 利用液体沸点不同 水的净化效果比较 水的净化效果由低到高的是：沉淀、过滤、吸附、蒸馏（均为物理方法），其中净化效果最好的是蒸馏，得到的水是纯净物；既有过滤作用又有吸附作用的净水剂是活性炭。 三、硬水和软水 概念 硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水；软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。 鉴别方法 加入等量的肥皂水，出现浮渣较多、泡沫较少现象的是硬水，出现泡沫较多、浮渣较少现象的是软水。 硬水软化的方法 在实验室采用蒸馏的方法、生活中采用煮沸的方法。 四、如何合理开发和利用水资源 1.我国水资源概况：总量较为丰富，水资源分布不均匀，南方水多、耕地少、水量有余，北方耕地多、水是严重不足。 2.海水淡化 （1）人类早期利用太阳能进行蒸馏，原理是利用太阳能产生热能驱动海水发生蒸发与冷凝。 （2）膜蒸馏(MD)技术利用太阳能驱动水蒸气通过膜，获得高品质清洁水。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点，成为高效可持续海水淡化的发展方向。 （3）实验室里，通过蒸发与冷凝，得到纯净的蒸馏水，使水得到净化。 实验装置 实验操作 图4.19制蒸馏水装置 (1)按图4.19连接好装置，使各连接部位严密不漏气, (2)在100mL蒸馆烧瓶里加入普通水(自来水)至烧瓶容积的一左右，再加入一些碎瓷片，以防加热时出现暴沸，然后用插有温度计(150℃)的橡胶塞塞紧。 (3)给蒸馏烧瓶加热。当水温达到约100℃时，水沸腾，水蒸气经过冷凝管冷凝后，用锥形瓶收集约10mL液体，停止加热。 (4)进水方向：从下到上 3.污水如何变废为宝? 污水处理厂处理污水分为三级： 一级处理，通过机械处理如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等； 二级处理，生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥； 三级处理，污水的深度处理，包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。 4.节约用水、防止水污染，我们可以从生活、农业生产、工业生产等方面综合考虑，如生活用水的循环使用、农业的滴灌技术的应用、工业区污水的处理等。 五、校园里的直饮水机 校园里的直饮水机是通过活性炭吸附、超滤膜处理紫外光消毒等步骤，对自来水再一次净化处理，除去水中的溶解盐类、有机化合物、微生物等，制得直饮水。水净化处理有许多方法，通常有沉淀、过滤、吸附和蒸馏等。 1.炭罐中活性炭的作用是吸附色素和异味 2.紫外线照射能杀菌消毒 3.超滤膜的作用是过滤，在压力的作用下，水和比超滤膜孔径小的物质可通过超滤膜，而比超滤膜孔径大的物质无法通过超滤膜孔洞而被拦截下来。 课题3 水的组成 一、怎样通过实验研究水的组成 1.合成水 实验操作 现象 结论 取干燥纯净的氢气点燃，在火焰上方罩一只干燥而冷的烧杯 发出淡蓝色火焰；烧杯内壁有水珠生成。 氢气和氧气在点燃的条件下生成水；反应文字或符号表达式为 氢气+氧气水 H2 + O2 H2O 说明水是由氢、氧元素组成。 化合反应：由两种或两种以上物质反应生成一种新物质的反应。可表示为 A+B→AB 如镁在空气中燃烧生成氧化镁，属于化合反应 2.分解水 实验操作 实验现象 实验结论及解释 在电解器的玻璃管内装满水。两端分别接通直流电源的电极 两电极上都产生气泡，速率快的是负极，一段时间后，正极与负极生成气体的体积比约为1∶2。 反应文字或符号表达式： 说明水是由氢元素和氧元素组成的 切断电源用将带火星的木条深入正极的试管中，将燃着的木条伸入负极的试管中 正极产生的气体使带火星的木条复燃；负极的气体燃烧，产生淡蓝色火焰 ，罩在火焰上方的烧杯内壁有水雾。 【注意】 （1）为了增强水的导电性，可加入少量的硫酸或氢氧化钠。 （2）实验过程中，其体积比会有一定的误差，氧气的体积会更少些，这是因为产生的氧气有少量的一部分会溶解在水中，而氢气是更难溶于水的。 2.分解反应：由一种物质反应生成两种或两种以上其他物质的反应。可表示为AB→A+B 如电解水、氯酸钾分解制氧气都属于分解反应 二、水在通电后分子发生了什么变化 水在电解过程中，水分子分成氢原子和氧原子；两个氢原子结合成一个氢分子，许多氢分子聚集为氢气；两个氧原子结合成一个氧分子，许多氧分子聚集为氧气。 化学变化的本质：在化学变化中，反应物的分子可分成原子，而原子又重新结合成新的分子。 三、研究物质的组成 1.对混合物中某成分的含量的测定，如测定空气中氧气的含量，通常是通过化学反应除去其他物质，用直接或间接的方法测得该成分的质量或体积，得出结论。 2.对纯净物中元素组成的分析，通常是用化学反应，将物质分解或合成，如将物质分解成更小的组成部分进行检测，再将其合成，从而探究其成分。 实验装置设计，通常依据实验目的，反应原理、条件，实验原理，实验方法等，选择仪器组合而成。 易错点1：电解水实验易错点 易错内容 易错辨析 ‌元素与分子的混淆 ❌ 错误：电解水生成氢气和氧气，说明水中含有氢分子（H2）和氧分子（O2）。 · ✅ 正确：该实验证明水由‌氢元素和氧元素‌组成，但水中只存在水分子（H2O），不存在游离的氢分子或氧分子。 ‌电极产物与体积比混淆 · ❌ 错误：混淆电极极性，误判“正极产生氢气”或认为“质量比等于体积比” · ✅ 正确：正极产生‌氧气‌（能使带火星木条复燃），负极产生‌氢气‌（点燃有爆鸣声），体积比恒为 ‌1:2。（实际H2、O2质量比=1:8）。 ‌增强导电性的操作误区 ❌ 错误：用盐酸或食盐水作‌导电增强剂。 ✅ 正确：需加稀硫酸/氢氧化钠增强导电性，但禁用盐酸。用盐酸（Cl⁻电解产生氯气污染）或食盐水（引入杂质离子）。 电解水结论 0. ❌ 错误：水由氢气和氧气组成 0. ✅ 正确：水由‌氢、氧元素组成 易错点2：水的组成与结构易错点 易错内容 易错辨析 ‌物质分类混淆 1. 蒸馏水是纯净物，但久置可能溶解CO₂变为混合物；雨水、河水、自来水均为混合物。 · 水（H₂O）属于‌化合物‌中的‌氧化物‌（由两种元素组成且含氧元素），误判为单质。 混淆宏观/微观表述 · ❌ 错误：认为“水中含有氢分子（H₂）和氧分子（O₂）”。 ✅ 正确：电解水生成氢气和氧气，证明水由‌氢元素和氧元素组成‌（宏观），但水分子（H₂O）中不存在游离的氢分子或氧分子（微观）。 水的组成与结构 1. ❌ 错误：描述为“水由氢原子和氧原子构成”；“水由氢分子和氧分子构成” 1. ✅ 正确：水由‌水分子‌构成，每个水分子由‌2个氢原子和1个氧原子‌构成。 易错点3：水的性质易错点 易错内容 易错辨析 水的物理性质误区 水是常用溶剂，但“氧气不易溶于水”（鱼类生存靠溶氧，非易溶）；“酒精可作溶剂”≠“所有液体都能作溶剂”。 ‌水的热稳定性误解 0. ❌ 错误：误判“水不与任何物质反应” 0. ✅ 正确：水与生石灰反应生成熟石灰 ❌ 错误：认为“水在沸腾时分解” ✅ 正确：水在沸腾时实际是物理变化。 ❌ 错误：水仅在超高温下分解。 ✅ 正确：水在约1000℃开始明显分解（如蒸汽重整反应），2000℃为完全分解温度。 密度与温度关系的误区 ❌ 错误：水始终遵循“热胀冷缩”规律。 ✅ 正确：水在 ‌0~4℃ 区间呈现“热缩冷胀”‌（反常膨胀）。 · ‌4℃ 时密度最大‌（约 1 g/cm³），低于或高于此温度密度均减小。 沸点与气压关系的误区 ❌ 错误：水在 100℃ 必然沸腾。 ✅ 正确：沸点 ‌完全取决于外界气压‌： · ‌气压降低，沸点下降‌（如高原地区沸点可降至 90℃ 以下）； · ‌气压升高，沸点上升‌（高压锅内沸点可达 120℃）。 易错点3：水的净化 易错内容 易错辨析 ‌过滤与蒸馏混淆 1. ‌过滤‌仅除去不溶性杂质（如泥沙），‌不能降低水的硬度‌或杀菌。 1. ‌蒸馏‌可除去所有杂质（包括可溶性钙镁离子），降低硬度并杀菌，是净化程度最高的操作。 ‌净化剂作用混淆 1. 活性炭吸附色素异味，明矾吸附悬浮物沉降，两者作用不同。 1. 硬水软化需煮沸或蒸馏，加入肥皂水可鉴别硬水（泡沫少、浮渣多）。 ‌净化方法混淆 0. 活性炭仅吸附色素和异味（物理变化），‌不能去除可溶性离子‌（如钙、镁）； 0. 净化程度排序：蒸馏（唯一得纯水）＞ 吸附 ＞ 过滤 ＞ 沉淀。 过滤操作 . ❌ 错误：漏记此步骤或靠错位置 . ✅ 正确：玻璃棒必须紧靠三层滤纸 ‌活性炭与明矾功能混淆 ❌ 错误：误认为‌活性炭与明矾可杀菌或降低硬度 ✅ 正确：活性炭 ‌吸附‌色素、异味 ❌ 错误：误当软化剂（无法除Ca²⁺/Mg²⁺） ✅ 正确：明矾 ‌絮凝沉降‌不溶杂质 ‌蒸馏的“绝对净化”陷阱 1. ❌ 错误：混淆“蒸馏水无菌”与“蒸馏过程灭菌”（冷却环节可能二次污染）。✅ 正确：蒸馏可除去所有不溶性及可溶性杂质，得到纯水，但‌无法杀灭所有微生物‌（需额外消毒）。 明矾能杀菌消毒 1. ❌ 错误：明矾可杀灭水中微生物。 ✅ 正确：明矾仅通过吸附沉降悬浮物净化水质，消毒需依赖氯气、紫外线等其他手段。 过滤能除去水中所有杂质 ❌ 错误：过滤后的水为纯水。 ✅ 正确：过滤仅能去除不溶性杂质（如泥沙），无法去除可溶性物质（如矿物质、离子）。纯净水需通过蒸馏或离子交换实现。 易错点4：硬水处理易错点 易错内容 易错辨析 ‌定义混淆 0. ❌ 错误：误认为“透明的水就是软水”。 0. ✅ 正确：含较多可溶性钙镁化合物（如井水），硬水也可能透明 ‌肥皂水现象颠倒 ❌ 错误：‌硬水‌：泡沫丰富 + 浮渣少或无。 ✅ 正确：‌硬水‌：泡沫少 + ‌白色浮渣多 ‌软化方法误用 1. ❌ 错误：明矾可降低洗衣服时的硬水硬度 1. ✅ 正确：实际仅‌沉降杂质‌，不除Ca²⁺ 1. ❌ 错误：认为“静置沉淀”或“活性炭吸附”可软化硬水。 1. ✅ 正确：‌煮沸/蒸馏‌可降低暂时硬度（除Ca(HCO₃)₂），但‌离子交换法‌才能彻底去除永久硬度（如CaSO₄）。 ‌肥皂水鉴别的操作细节 1. ❌ 错误：需用‌等量肥皂水‌+‌等体积水样‌振荡，硬水现象为 ‌泡沫少、浮渣多‌； 1. ✅ 正确：干扰：未控制变量，误将软水浮渣归因于水质。 易错点6：蒸馏实验细节易错点（步骤遗漏频发） 易错内容 易错辨析 蒸馏实验细节 . ❌ 错误：‌温度计位置错误 . ✅ 正确：水银球需对准蒸馏烧瓶‌支管口下缘‌（测蒸气温度，非插入液体中）。 ❌ 错误：‌冷凝水方向反置 ✅ 正确：冷却水必须‌下口进、上口出‌（逆流冷却效率最优）。 ❌ 错误：‌沸石作用忽视 ✅ 正确：蒸馏前必须加沸石/碎瓷片，防暴沸（未加会导致液体喷溅）。 ❌ 错误：先加热后通冷却水 ✅ 正确：应先通冷却水后加热（否则可能引发冷凝管炸裂）。 方法01 水的电解实验 【解题通法】核心要领 一、标准实验操作步骤 ‌关键‌：电极必须为惰性材料（铂、石墨），避免参与反应。 ‌电解液配制‌：蒸馏水中加入电解质增强导电性：推荐：10% NaOH溶液、5% H₂SO₄溶液或稀Na₂SO₄溶液；‌禁用NaCl‌（产生氯气有毒）。 二、现象与结论分析 ‌实验现象‌：两极均产生无色气泡，负极气泡速率快于正极；液面下降，负极气体体积约为正极的2倍（理论比2:1）。 ‌实验结论‌：水由氢、氧元素组成；水分子中氢、氧原子个数比=2:1（由体积比推导）。 三、误差与问题解决 ‌体积比偏差原因‌：氧气溶解性＞氢气，导致正极体积偏小；电极氧化消耗氧气（如用铁电极）；装置漏气或未排尽初始空气。 ‌异常现象处理‌：无气泡：检查电路/电极导电性、电解液浓度；气体可燃但火焰呈黄色：电解液含钠杂质（改用纯水或硫酸）。 ‌操作‌：通风环境下操作，远离明火；气体产生后立即断电，避免混合爆炸。 【‌口诀记忆】‌“正氧负氢、氢二氧一”（体积比）。 【典型例题】（24-25九年级上·江西吉安·期末）通过水的分解与水的生成来探究水的组成。 (1)通过电解水实验验证水的组成（图甲）。 ①通电后，两电极上都出现气泡，一段时间后，与正．负两极相连的注射器内收集的气体体积比为 。 ②实验结论：水由 组成。 (2)通过氢气燃烧的方法验证水的组成（如图乙、丙）。 ①将氢气点燃前要先 。 ②如图丙，点燃氢气后观察到的现象是 ，从而验证了水的组成。 (3)建构合理的思维模型，既能促进深度学习又能提高思维品质。如下图为探索纯净物组成成分的思路和方法。 ①分析纯净物组成成分的理论依据是 。 ②铜在潮湿的空气中会生锈，是因为铜与二氧化碳．氧气和水发生了化合反应，由此推断铜锈中含有 （填元素符号）。 方法02 过滤操作规范（高频考点） 【解题通法】核心要领 ‌“一贴二低三靠”记忆混淆‌ ‌一贴‌：滤纸紧贴漏斗内壁（留气泡会减慢速度）； ‌二低‌：滤纸边缘低于漏斗口 + 液面低于滤纸边缘（防液体溢出）； ‌三靠‌：烧杯靠玻璃棒（引流防洒） + 玻璃棒靠三层滤纸（防戳破） + 漏斗下端靠烧杯内壁（防飞溅）。 ‌易错‌：漏记“玻璃棒靠三层滤纸”或混淆“靠”的位置。 ‌滤液仍浑浊的原因‌ 滤纸破损、液面高于滤纸边缘、烧杯不干净。 ‌对策‌：操作前检查仪器洁净度，控制液面高度。 【典型例题】（24-25九年级上·河北秦皇岛·阶段练习）实验室的过滤操作(如图) (1)请写出标号仪器的名称① ； (2)小明取来一烧杯池塘里的水，并组装了如图所示的过滤装置。朋友小亮告诉他装置中有两处明显错误，指出其中错误：① 。② 。 (3)小明查找问题，再次改正错误并进行过滤，终于得到了澄清透明的滤液，他高兴的说，“我终于得到纯水了”小明的这句话很明显不正确，请说明原因 。若要制得纯水，还需要采用的净化方法是 。 方法03 蒸馏操作规范 【解题通法】蒸馏实验细节（步骤遗漏频发） ‌温度计位置错误‌：水银球需对准蒸馏烧瓶‌支管口下缘‌（测蒸气温度，非插入液体中）。 ‌冷凝水方向反置‌：冷却水必须‌下口进、上口出‌（逆流冷却效率最优）。 ‌沸石作用忽视‌：蒸馏前必须加沸石/碎瓷片，防暴沸（未加会导致液体喷溅）。 ‌高频错误‌：先加热后通冷却水（可能引发冷凝管炸裂）。 【典型例题】图1是实验室用硬水制取蒸馏水的实验装置。 (1)水在 (填容器字母)中由液态变为气态，在 (填容器名称)中由气态变为液态，实验得到的蒸馏水在 (填容器名称)中。 (2)冷水进入d仪器的方向如图所示， (填“可以”或“不可以”)改为从上端流入，下端流出，原因是 。 (3)实验中需在b中加入碎瓷片的目的是 ；标有e的温度计的作用是 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$