第四单元自然界的水（讲义）-2025-2026学年九年级化学上册同步教学讲义（人教版2024）

第四单元 自然界的水 01. 学习目标 1. 知道保护水资源的措施；了解自来水厂的净水过程；知道常用的净水方法。 2. 掌握过滤的基本操作及注意事项。 3. 实验认识水的组成；知道单质、化合物的区别及氧化物的含义。 4. 认识化学式的意义；学会根据化合价书写化学式；了解符号周围数字的含义； 能根据化学式进行物质组成的计算。 重点 常用的净水方法； 根据化合价书写化学式； 根据化学式进行物质组成的计算； 难点 物质描述的元素观、微粒观； 化合价的计算； 有关化学式的计算。 02. 思维导图 03. 第一部分知识点梳理 1、 人类拥有的水资源 1. 地球水资源状况 2. 我国水资源状况 我国水资源总量为3.0×1012m3，但人均水资源量只有2.1×103m3，且地域差距很大，一些地区水资源短缺，影响了人民生活和经济发展。 2、 保护水资源 1. 水资源短缺的原因 ①人类生产生活的用水量不断增加； ②水体污染影响了水资源的利用，使本已紧张的水资源更显短缺。 2. 保护水资源 保护水资源，既要合理利用水资源，又要防治水体污染。 （1） 合理利用水资源 · 节约用水（提高水的利用率） 在工业上 应用新技术、改进工艺 工业用水重复使用 在农业上 采用节水灌溉方式，如喷灌、滴灌等 在生活上 改变用水习惯（如随手关闭水龙头等） 推广节水器具 一水多用（如淘米水浇花等） · 合理调配水资源 我国通过修建水库和实施跨流域调水（如南水北调）等措施，有效改善了水资源时空分布不均的局面，解决了很多地区严重缺水、水资源随季节变化大等问题。 （2） 防治水体污染 水体污染的危害 影响工农业生产 破坏水生生态系统 危害人体健康 防治措施 应用新技术、新工艺减少污染物的产生 对污水进行处理，使之符合排放标准 三、水的净化 1. 自来水的净化 ①混凝剂主要指明矾，加混凝剂的作用：明矾可用作混凝剂，使水中悬浮的杂质较快沉降，使水澄清。 ②沉淀池的作用：沉降杂质。 ③过滤池的作用：除去水中不溶性杂质。 ④活性炭具有吸附性（物理性质），活性炭吸附池可以吸附一些不溶性杂质和可溶性杂质（如色素、异味等）。 ⑤投药消毒：一般用氯气或二氧化氯等杀菌消毒。（化学变化） 2. 过滤 （1）原理：过滤是将不溶于液体的固体物质与液体分离的一种物理方法。 （2）过滤器的准备 （3） 过滤用到的仪器 铁架台（带铁圈）、烧杯、漏斗、玻璃棒 （4） 过滤操作要点及注意事项 一贴 二低 三靠 滤纸紧贴漏斗内壁（防止留有气泡使液体流速减慢） 方法：可用少量水将滤纸润湿，使其与漏斗内壁间没有气泡；若有气泡，可用玻璃棒将气泡赶走 滤纸边缘低于漏斗边缘（防止液体从漏斗外流出） 烧杯尖嘴紧靠玻璃棒（防止液体流到漏斗外） 液面低于滤纸边缘（防止液体未经过滤而从滤纸与漏斗的间隙留下） 玻璃棒的末端轻靠三层滤纸的一边（防止滤纸破损） 漏斗下端管口紧靠烧杯内壁（防止滤液溅出） 【点拨】 · 过滤后滤液仍然浑浊的原因：滤纸破损、过滤时液面高于滤纸边缘、仪器不干净等。 · 过滤在生活中的应用：漏勺、茶杯中的滤网、筛子、口罩等都应用了过滤的原理。 · 实验室中的滤纸可以用脱脂棉、口罩等代替，漏斗可以用去掉底部的饮料瓶代替。 如果用具有吸附作用的固体过滤液体，不仅可以滤去其中的不溶性杂质，还可以吸附一些溶解的杂质，除去异味。 【知识拓展】 简易净水器制作 小卵石、石英砂、蓬松棉的作用是过滤，其中小卵石可以除去水中颗粒较大的难溶性杂质，石英砂可以除去颗粒较小的难溶性杂质。活性炭可以吸附水中的一些可溶性杂质，除去颜色、异味。 3. 硬水和软水 （1）定义 硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水。（硬水是混合物） 软水：不含或含有较少可溶性钙、镁化合物的水。（软水不一定是混合物，例蒸馏水是纯净物） （2） 硬水的危害 硬水的危害 用硬水洗涤衣物，既浪费肥皂也洗不净衣物，时间长了还会使衣物变硬。 锅炉用水硬度高了十分危险，因为锅炉内结垢后不仅浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，易引起管道变形或损坏，严重时还可能引起爆炸。 长期引用硬度过高的水不利于人体健康 煮沸可以使水中的可溶性钙、镁化合物变成沉淀物（即水垢，其主要成分是碳酸钙和氢氧化镁），从而降低水的硬度。 4. 蒸馏 （1） 原理 根据液态混合物中各成分的沸点不同进行分离（分离和提纯液态混合物或除去混在液体中的杂质）的一种方法，是物理变化。实验室采用蒸馏的方法制取蒸馏水。 （2） 制取蒸馏水 ①在烧瓶中加入自来水，再加入几粒沸石（或碎瓷片以防加热时出现暴沸）； ②按下图所示连接好装置，使各连接部位严密不漏气； ③加热烧瓶，注意不要使液体沸腾得太剧烈（以防液体通过导管直接流到试管里）； ④弃去开始馏出的部分液体（其中可能含有低沸点的杂质和仪器内壁的杂质），收集约10mL蒸馏水后，停止加热。 实验室常用的蒸馏装置 制取蒸馏水的简易装置 【点拨】 蒸馏装置中，冷却水的流向跟水蒸气的流向相反，逆流冷却效果较好。 常用的净水方法（这几种净水方法均为物理变化） 方法 原理 作用 所得物质类别 净化程度 沉降 在水中加入混凝剂使水中的悬浮杂质较快沉降 除去不溶性杂质 混合物 由 低 到 高 过滤 将不溶于液体的固体物质与液体分离 除去不溶性杂质 混合物 吸附 利用活性炭等具有吸附作用的物质把水中的一些不溶性杂质滤去、吸附部分可溶性杂质 除去不溶性杂质、可溶性杂质（如色素、异味等） 混合物 蒸馏 通过加热的方法使水变成水蒸气后冷凝成蒸馏水 除去不溶性杂质、可溶性杂质 纯净物 【知识归纳】 水的净化过程 04. 第二部分知识点梳理 一、氢气 1. 氢气的性质 （1）物理性质 氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气的小（是密度最小的气体）。 【点拨】 因此，收集氢气的方法为排水法、向下排空气法。 （2） 化学性质-可燃性 实验4-4在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯（如图4-16）过一会儿 观察烧杯壁上的现象。 现象：纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量的热，罩在火焰上方的烧杯内壁出现无色液滴。 文字表达式： 结论：氢气在空气中能燃烧，并生成水。 【点拨】 混有一定量空气或氧气的氢气遇明火可能会发生爆炸，因此点燃氢气前一定要检验其纯度。 2. 检验氢气纯度的方法 收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，管口朝下；靠近火焰，移开拇指； 若声音很小，表示气体较纯；若有尖锐的爆鸣声，表示气体不纯。 【知识拓展】 任何可燃性气体与空气或氧气混合，遇明火都有可能发生爆炸。因此，在点燃任何可燃性气体前都要检验其纯度。例：甲烷、一氧化碳等。 二、水的组成及变化 1. 水的组成及变化 实验示意图 实验步骤 在电解器玻璃管里加满水（水中可加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液，以增强导电性），接通直流电源，观察并记录玻璃管内的现象 现象 通电后可观察到与两电极相连的玻璃管内均有无色气泡产生，与电源正极相连的玻璃管内产生的少，与电源负极相连的玻璃管内产生的多，一段时间后气体的体积比约为1：2 检验 用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验产生的气体：与电源正极相连的玻璃管内的气体能使木条燃烧更剧烈，说明该气体是氧气；与电源负极相连的玻璃管内的气体可以燃烧，产生淡蓝色火焰，说明该气体是氢气（简记为“正氧负氢”） 文字表达式 （注意：是通电，不是电解） 实验分析 水在通电后发生了化学变化，生成了氢气和氧气。氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据化学反应前后元素种类不变，可以推断水是由氢、氧两种元素组成的 实验结论 ①水是由氢、氧两种元素组成的 ②水在通电时发生了分解反应，生成了两种新物质 【点拨】 电解水实验中氧气与氢气的体积比为1：2，可简记为“氢二氧一”，注意是体积比，不是质量比。 2. 电解水反应的微观解释 水分子分解示意图 当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。 【知识归纳】 ①水是由氢、氧元素组成的； ②化学反应前后元素种类不变，原子种类和原子数目均不变等； ③分子是由原子构成； ④化学变化的实质是分子分解成原子，原子重新组合成新的分子。 三、物质的分类 1. 单质和化合物的比较 2. 氧化物 由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物，如水（H2O）、二氧化碳（CO2）等。 【知识拓展】 化合物、含氧化合物、氧化物之间的关系 ①含有氧元素的化合物称为含氧化合物，如高锰酸钾（KMnO4）、水（H2O）等； ②氧化物一定是含氧化合物，但含氧化合物不一定是氧化物； ③化合物包含含氧化合物，含氧化合物包含氧化物。 【方法导引】 分类 在化学研究中，我们常依据一定的标准对物质及其变化进行分类。例如，依据元素组成将纯净物分为单质和化合物，依据反应物和生成物种类的多少将一些化学反应分为分解反应和化合反应等。 分类是一种科学方法。根据研究对象的共同点和差异点，将其分为不同的类别，可以帮助我们分门别类地研究和认识物质及其变化的规律。 3. 物质的分类 05. 第三部分知识点梳理 1、 化学式 1. 化学式的定义 用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子，叫做化学式。例H2O、O2、H2、CO2、HCl、Fe3O4、HgO等化学符号都是化学式。 【点拨】 纯净物的组成固定不变的，所以纯净物能用化学式表示，且表示每种物质组成的化学式只有一个，混合物不能用化学式表示。 2. 化学式的意义 化学式的意义（以水H2O、Fe、NaCl为例） 宏观 表示物质的元素组成 H2O表示水由氢元素和氧元素组成 表示一种物质 H2O表示水这种物质 微观 由分子构成的物质 表示物质的一个分子 H2O表示一个水分子 表示物质的分子构成 H2O表示1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成 由原子构成的物质 例Fe表示1个铁原子 由离子构成的物质 例NaCl表示氯化钠由钠离子和氯离子构成 3. 化学符号中各数字的含义 符号中的数字 含义 示例 元素符号前的数字 表示原子个数 例2H表示2个氢原子 离子符号前的数字 表示离子个数 例2Cu2+表示2个铜离子 化学式前的数字 表示分子个数 例2H2O表示2个水分子 化学式中元素符号右下角的数字 表示1个分子中所含该原子的个数 例H2O中的“2”表示1个水分子中含有2个氢原子 元素符号右上角的数字 表示该元素的一个离子所带的电荷数 例Mg2+中的“2+”表示1个镁离子带2个单位的正电荷 物质的组成是通过实验测定的，因此化学式书写必须依据实验的结果。 4. 化学式的写法 （1） 单质化学式的写法及读法 单 质 化 学 式 的 写 法 单质种类 书写方式 示例 读法 固态非金属单质 习惯上用元素符号表示（碘I2除外） 例碳C、硫S、磷P等 一般读元素名称 金属单质 用元素符号表示 例铁Fe、钠Na等 稀有气体单质 例氦气He、氖气Ne等 一般读元素名称加“气” 气态非金属单质 在元素符号右下角写上表示分子中所含原子数的数字 例氧气O2、氢气H2、氮气N2、氯气Cl2等 液态非金属单质 在元素符号右下角写上表示分子中所含原子数的数字 溴单质是常温下唯一一种液态非金属单质，由分子构成，化学式为Br2 Br2读溴 （2） 化合物化学式的写法及读法 化 合 物 化 学 式 的 写 法 分类 表达方式 示例 读法 当某组成元素的原子个数是1时，1省略不写； 例NaCl、HCl等 由两种元素组成的化合物的名称，一般读作某化某，如NaC1读作氯化钠； 有时还要读出化学式中各种元素的原子个数，如CO2读作二氧化碳，Fe3O4读作四氧化三铁。 氧化物 书写氧化物的化学式时，一般把氧的元素符号写在右边，另一种元素符号写在左边 例CO2、NO2等 由金属元素与非金属元素组成的化合物 由金属元素与非金属元素组成的化合物，书写其化学式时，一般把金属的元素符号写在左边，非金属的元素符号写在右边 例MgCl2、NaCl等 2、 化合价 1. 化合价 （1）化合物有固定的组成，即形成化合物的元素有固定的原子个数比。化学上用元素的化合价来确定化合物中原子或离子之间相互结合的数量关系。元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质。元素的化合价有正、有负。 （2）根：有一些物质，如Ca(OH)2、CaCO3等，它们中的一些带电荷的原子团，如、，常作为一个整体参加反应，这样的原子团，又叫作根。根也有化合价，如OH-为-1价。 根：带电荷的原子团也叫离子，如（氢氧根离子）、（碳酸根离子）、（硫酸根离子）、（硝酸根离子）、（铵根离子）（磷酸根离子）等。 2. 化合价的表示方法 化合物中各元素的化合价通常是在化学式中各元素符号或原子团的正上方用“+n””或“-n”表示，例表示五氧化二磷中磷元素的化合价为+5。（依据在化合物里，正、负化合价代数和为0） 正负号及数值的位置 正负号与数值书写的顺序 数值是是“1”时 示例 联系 化合价 元素符号正上方 正负号在前，数值在后 “1”不能省略 、、等 同种元素（或原子团）的化合价和离子所带的电荷，通常数值相等，正、负号相同，只是位置不同，正负号与数值的书写顺序不同，数值为“1”时，“1”是否省略不同 离子符号 元素符号右上角 数值在前，正负号在后 “1”通常省略 Na+、Ca2+、Cl-等 3. 常见元素及根的化合价口诀 一价氢氯钾钠银、二价氧钙钡镁锌、三铝四硅五价磷、二三铁、二四碳、二四六硫要记全、铜汞二价最常见、单质零价永不变；（除了氯为-1价、氧为-2价、硫为-2价，其余化合价均为正价） 根的化合价=根中各元素正负化合价的代数和。 -1氢氧硝酸根、-2硫酸碳酸根、唯一+1是铵根（拓展：-3记住磷酸根） 【点拨】 （1） 铜为+1价，铁为+2价时，读作“亚”，例Cu2O读作氧化亚铜；FeO读作氧化亚铁；但CuO读作氧化铜；Fe2O3读作三氧化二铁。 （2）含有根的化合物的读法 ①含有酸根离子的化合物的名称，一般是从右向左读作“某酸某”，如CaCO3读作碳酸钙，KMnO4读作高锰酸钾； ②含有氢氧根离子的化合物的名称，一般是从右向左读作“氢氧化某”，如NaOH读作氢氧化钠。 ③高锰酸钾（KMnO4）中有的原子团为高锰酸根（MnO）；锰酸钾（K2MnO4）中含有的原子团为锰酸根（MnO）；二者的区别是锰元素化合价不同，高锰酸钾中锰元素为+7价，锰酸钾中锰元素为+6价； 4. 元素化合价的一般规律 （1）元素的化合价有正、有负： （2） ①在化合物里，氧元素通常显-2价；氢元素通常显+1价。 ②金属元素与非金属元素化合时，金属元素显正价，非金属元素显负价，如等。 ③非金属元素与氧元素化合时通常显正价，如等。 ④同种元素在不同物质中可显不同的化合价，如、等。 ⑤同种元素在同一化合物中也可能显不同的化合价，如等。 （3）在化合物里，正、负化合价的代数和为0。 （4）元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质，因此，在单质里，元素的化合价为0。 5. 化合价的应用 （1）根据化学式求某元素的化合价 依据：在化合物里，正、负化合价代数和为0。根据无变价元素的化合价，推出有变价元素的化合价。 示例：计算KMnO4中Mn的化合价 ①依据：在化合物里，正、负化合价代数和为0 +1+x+（-2）×4=0 得x=+7 KMnO4中Mn的化合价为+7 ②已知：K为+1价，O为-2价 ③设：Mn的化合价为x 示例：计算K2MnO4中Mn的化合价 ①依据：在化合物里，正、负化合价代数和为0 +1×2+x+（-2）×4=0 得x=+6 K2MnO4中Mn的化合价为+6 ②已知：K为+1价，O为-2价 ③设：Mn的化合价为x （2）根据元素的化合价推出化合物的化学式 依据：在化合物里，正、负化合价的代数和为0。依据该规律和相关元素的化合价确定化合物里元素原子的个数比，写出化学式。常用方法有最小公倍数法和十字交叉法。 ①最小公倍数（以五氧化二磷为例） 步骤 示例 排序 写出组成化合物的元素符号，一特般正价元素在左，负价元素在右 P O 标价 标出化合价 求最小公倍数 根据两种元素化合价的绝对值求最小公倍数 最小公倍数：5×2=10 确定原子数 P： O： 写化学式 把原子数写在相应元素符号的右下角 P2O5 检查化学式 正价总数与负价总数的代数和为0时，化学式正确 （+5）×2+（-2）×5=0 ②十字交叉法 运用十字交叉法书写化合物化学式的步骤：写出组成化合物的元素符号，一特般正价元素在左，负价元素在右，标价后交叉，约简并复查。若化合物里有原子团，原子团作为一个整体，同样适用十字交叉法。 示例 写出+4价碳的氧化物的化学式: 写出组成化合物的元素符号：C O ；标出化合价并交叉：；约简并复查CO2。原子数为“1”时省略不写，即化学式为CO2。 【点拨】 书写含原子团的化合物的化学式，当原子团的个数不为“1”时，要把原子团用括号括起来，如Al(OH)3等；当原子团的个数为“1”时，原子团不能用括号括起来，如NaOH不能写成Na(OH)等。 三、物质组成的定量认识 1. 计算物质的相对分子质量 化学式中各原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量（符号为Mr）。相对分子质量单位为“1”，常省略不写。（纯净物的组成不变，故每种纯净物的相对分子质量不变） 示例 氧气（O2）的相对分子质量=Mr（O2）=16×2=32 水（H2O）的相对分子质量=Mr（H2O）=1×2+16×1=18 五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）的相对分子质量=Mr（CuSO4·5H2O）=64+32+16×4+5（1×2+16×1） =250 【点拨】 ①元素符号右下角没有数字的，均表示原子个数为1；若化学式中有括号，则需用括号内原子个数乘以括号外数字； ②化学式CuSO4·5H2O中间的圆点表示相加，不表示相乘。 2. 计算物质中各元素的原子个数比 ①方法：物质中各元素的原子个数比等于物质化学式中各元素符号右下角的数字之比。没有数字的默认为“1”，化学式中某元素符号出现多次的，该元素的原子个数为右下角数字相加之和。 ②计算式：物质AaBb中A、B元素的原子个数比为n（A）：n（B）=a：b 示例 水（H2O）中各元素的原子个数比为n（H）：n（O）=2：1 二氧化碳（CO2）中各元素的原子个数比为n（C）：n（O）=1：2 五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）中各元素的原子个数比为：n（Cu）：n（S）：n（O）：n（H）=1:1:9:10 3. 计算物质组成元素的质量比 示例 水（H2O）中氢元素和氧元素的质量比m（H）：m（O）=（1×2）：16=1：8 二氧化碳（CO2）中碳元素和氧元素的质量比m（C）：m（O）=12：（16×2）=3：8 五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）中各元素的质量比m（Cu）：m（S）：m（O）：m（H）=32:16:72:5 4. 计算物质中某元素的质量分数 物质中某元素的质量分数，就是该元素的质量与组成物质的元素总质量之比。 公式： 示例：计算化肥硫酸铵（NH4）2SO4中氮元素的质量分数（计算结果保留一位小数） 根据化学式计算硫酸铵的相对分子质量： （NH4）2SO4的相对分子质量=（14+1×4）×2+32+16×4=132 再计算氮元素的质量分数： 氮元素（N）的质量分数===21.2% 5. 有关化学式计算的其他公式 ①物质中某元素的质量=物质的质量×物质中该元素的质量分数； 示例：18gH2O中氢元素的质量=18g×=2g 44gCO2中碳元素的质量=44g×（）=12g ②物质的质量=物质中某元素的质量÷物质中该元素的质量分数； ③若两物质中某元素质量相等，构建等式：物质X的相对分子质量×物质X中A的质量分数=物质Y的相对分子质量×物质Y中A的质量分数。 06. 夯实基础 1．下列物质的性质与用途对应关系正确的是（） A．氮气难溶于水，可用于保护气 B．活性炭具有吸附性，可用于净水 C．氧气可以助燃，可用于燃料 D．氦气化学性质不活泼，可用于填充气球 【答案】B 【详解】 A、氮气化学性质稳定，可作保护气，如可填充于食品包装中用于防腐，不符合题意； B、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，可用于净水，符合题意； C、氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能用作燃料，不符合题意； D、氦气密度比空气小，且化学性质稳定，可用于填充探空气球，不符合题意。故选B。 2．化学有其独特的语言，那就是化学用语。下列物质对应的化学符号错误的是（） A．二氧化碳CO2 B．氧气O C．红磷P D．氮气N₂ 【答案】B 【详解】A、一个二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子构成，化学式为CO2，正确。 B、氧气是双原子分子构成的气态单质，化学式应为O2，而非O(O仅表示氧原子或元素)。错误。 C、红磷是固态非金属单质，直接用元素符号P表示，正确。 D、氮气是双原子分子构成的气态单质，化学式为N2，正确。故选B。 3．2024年世界环境日中国主题为“全面推进美丽中国建设”。下列做法与这一主题不相符的是（） A． 农业上合理使用化肥农药 B． 工业上大力发展火力发电 C． 生活污水集中处理和排放 D． 利用新能源代替化石燃料 【答案】B 【详解】A、农业上合理使用化肥农药，可以减少污染，保护水源和土壤，不符合题意； B、工业上大力发展火力发电，会消耗大量的化石燃料，产生二氧化硫等污染物，污染空气，符合题意； C、生活污水集中处理和排放，可以减少污染，保护水资源，不符合题意； D、利用新能源代替化石燃料，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，保护环境，不符合题意。故选B。 4．科学家使用普通氧分子和带电的氧离子得到了新型氧分子（O4）。下列叙述正确的是（） A．O4是呈电中性的分子 B．1个O4分子含有2个O2分子 C． O4与O2的性质完全相同 D．1个O4分子中有64个电子 【答案】A 【详解】A、O4是由普通O2分子和带电氧离子反应生成的新型分子，分子整体呈电中性，故选项正确； B、分子由原子直接构成，1个O4分子由4个氧原子结合形成，故选项错误； C、O4与O2结构不同，属于同素异形体(同种元素组成的不同单质)，化学性质不同，故选项错误； D、每个氧原子含8个电子，O4分子含4个氧原子，总电子数为4×8=32，故选项错误。故选A。 5．y小蜀同学利用身边常见材料自制如图1所示净水器，并利用图2常见市售水质检测仪检测自来水净化后水质。下列说法不正确的是（） A．活性炭可吸附水中的色素和异味 B．通过自制净水器净化后得到的液体是混合物 C．自制净水器中用到的小卵石和蓬松棉可过滤水中可溶性杂质 D．若检测仪所测数值为650，将水煮沸后饮用口感可得到改善 【答案】C 【详解】A、活性炭具有吸附性，可吸附水中的色素和异味。此选项正确。 B、该自制净水器能够除去不溶性杂质和部分可溶性杂质，净化后得到的液体中仍含有可溶性杂质，所以是混合物。此选项正确。 C、自制净水器中用到的小卵石和蓬松棉可过滤水中不溶性杂质，而不是可溶性杂质。此选项错误。 D、若检测仪所测数值为650，说明水中含有较多可溶性钙、镁化合物，水的硬度较大，口感较差，但将水煮沸后硬水可以转化成软水，饮用口感可得到改善。此选项正确。故选C。 6．苏州盛产杨梅。杨梅中含有丰富的叶酸，对防癌抗癌有积极作用，其化学式为C19H19N7O。下列有关叶酸的说法中正确的是（） A． 叶酸分子由碳、氢、氧、氮四个元素组成 B． 叶酸中氮元素的质量分数大于氧元素的质量分数 C． 叶酸中碳、氢、氮、氧四种元素质量比为19：19：7：6 D． 叶酸由19个碳原子、19个氢原子、7个氮原子和6个氧原子构成 【答案】B 【详解】A、元素是宏观概念，用于描述物质的组成；分子由原子构成，正确表述应为“叶酸分子由碳、氢、氮、氧四种原子构成”，混淆了元素和原子的概念，说法错误。 B、计算质量分数：氮的总质量：7×14=98 氧的总质量：6×16=96 叶酸总分子量：19×12+19×1+98+96=441 氮的质量分数：（98/441）×100%≈22.22%，氧：（96/441）×100%≈21.77% 氮的质量分数更大，说法正确。 C、质量比需计算各元素总相对原子质量之比： 碳：19×12=228，氢：19×1=19，氮：98，氧：96 质量比应为228：19：98：96，而非原子个数比19：19：7：6 D、叶酸是宏观物质，由大量分子构成；每个分子由上述原子组成，未明确“一个分子”，混淆了物质与分子的结构层次，说法错误。故填B。 7．根据如图信息，推算维生素C的化学式为（） A． C8H8O5 B．C7H8O6 C．C6H8O9 D．C6H8O6 【答案】D 【详解】A、C8H8O5 的相对原子质量=12×8+1×8+16×5=184，故错误； B、C7H8O6的相对原子质量=12×7+1×8+16×6=188，故错误； C、C6H8O9的相对原子质量=12×6+1×8+16×9=224，故错误； D、C6H8O6的相对原子质量=12×6+1×8+16×6=176，故正确。故选D。 8． 城市生活用水经自来水厂净化处理的过程如图所示。下列说法错误的是（） A． 通过沉淀池、过滤池除去水中不溶性杂质 B． 活性炭吸附池可以吸附色素和异味 C． 自来水厂投入明矾进行消毒 D． 自然界中的水都不是纯水 【答案】C 【详解】A、沉淀池中加入絮凝剂，吸附水中悬浮杂质而加速其沉淀，过滤把不溶于水的固体与液体分离，除去水中不溶性杂质，故选项说法正确； B、活性炭具有吸附性，因此吸附池常用活性炭吸附色素和异味，故选项说法正确； C、明矾溶于水形成的胶状物，具有吸附性，能吸附水中的悬浮杂质使其沉降，但不能用于消毒，故选项说法不正确； D、自然界中的水，除水外，还含有可溶性物质，不是纯水，故选项说法正确。故选C。 9． 下列化学用语，数字“3”表示的意义，说法正确的是（） ①3Cu       ②Fe3+      ③NH3     ④3P2O5 A． 表示分子个数的是① B． 表示原子个数的是② C． 表示离子所带电荷数的是④ D． 表示1个分子中含有某种原子个数的是③ 【答案】D 【详解】A、化学式前面的数字表示分子个数，故表示分子个数的是④，表示3个五氧化二磷分子，不符合题意； B、元素符号前面的数字表示原子个数，故表示原子个数的是①，表示3个铜原子，不符合题意； C、位于离子符号中元素或原子团的右上角，表示一个离子所带的电荷数。故表示离子所带电荷数的是②，表示1个铁离子带3个单位的正电荷，不符合题意； D、位于化学式中元素符号(或原子团)的右下角，表示一个分子中所含的原子或原子团的个数。故表示1个分子中含有某种原子个数的是③，表示1个氨分子中含3个氢原子，符合题意。故选D。 10． 分析推理是一种重要的化学思维方法。以下推理正确的是（） A． 原子都是由原子核和核外电子构成的，所以原子中一定含有质子、中子和核外电子 B． 单质中只含有一种元素，则只含有一种元素的物质一定是单质 C． 具有稳定结构的原子，最外层上的电子数一定为8 D． 在同一化合物中金属元素显正价，非金属元素一般显负价，也可能显正价 【答案】D 【详解】A、原子由原子核(质子和中子)和核外电子构成，但普通氢原子的原子核仅含1个质子，不含中子。因此“一定含有中子”错误。该选项不符合题意。 B、单质是只含一种元素的纯净物，但只含一种元素的物质可能是混合物(如O2和O3的混合物)，不一定是单质，该选项不符合题意。 C、稳定结构的原子最外层电子数通常为8，但氦的最外层电子数为2，仍为稳定结构。该选项不符合题意。 D、金属元素在化合物中显正价，非金属元素通常显负价，但如CO2中的碳元素为+4价等，非金属也可显正价。该选项符合题意。故选D。 11． 下列实验指定容器中的水，其解释没有体现水的主要作用的是（） 实验装置 A. 冷凝管中的水∶为蒸馏产物起冷凝作用 B. 集气瓶中的水∶防止高温熔融物溅落炸裂瓶底 C. 集气瓶中的水∶吸收放出的热量 D. 量筒中的水∶通过水的体积变化得出被消耗氧气的体积 解释 A． A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A、在冷凝管中加水主要作用是对蒸馏产物起冷凝作用，不符合题意； B、铁丝在氧气中燃烧，集气瓶中的水是防止铁丝燃烧的生成物溅落到集气瓶底部，使集气瓶炸裂，不符合题意； C、硫燃烧生成的二氧化硫属于有毒气体污染空气，用水进行吸收二氧化硫，防止污染空气，符合题意； D、磷燃烧消耗了氧气，装置中压强减小，水进入装置，进入装置中水的体积就是消耗氧气的体积；量筒中的水作用的通过水体积的变化得出氧气体积，不符合题意；故选C。 12． 归纳梳理是很好的学习方法，以下是某同学的归纳： ①空气、二氧化碳中都含有氧分子；②催化剂不能改变产物的质量，只能改变化学反应速率；③原子一定由质子、中子和电子构成；④最外层电子数为8的粒子不一定是稀有气体元素的原子；⑤过滤可以将硬水转化为软水；⑥分子和原子的本质区别是分子可分，原子不可分；⑦纯净物一定由同种分子构成；⑧电解水实验中负极与正极收集到的气体质量比为1：2。以上归纳正确的个数是（） A．2 B．3 C．4 D．5 【答案】A 【详解】①空气含有氧气(O2分子)，但二氧化碳(CO2)中只有CO2分子，不含氧分子(O2)，错误。 ②催化剂仅改变化学反应速率，不改变产物的总质量，正确。 ③普通氢原子(如气)无中子，因此原子不一定含中子，错误。 ④如O2-、Na+等离子的最外层电子数为8，但它们不是稀有气体原子，正确。 ⑤过滤仅去除不溶性杂质，无法去除可溶性钙镁离子，错误。 ⑥分子与原子的本质区别是：在化学变化中，分子可分，原子不可分，错误。 ⑦纯净物可由同种原子(如金属铜)或离子构成，不一定含分子，错误。 ⑧电解水时，负极(H2)与正极(O2)的气体质量比为1:8，而非1:2，错误。综上，②④正确，共2个。故选A。 13． “宏观—微观—符号”建立联系是化学学科重要的思维方法，结合图示分析正确的（） A． 从物质类别上看：图示物质中有1种氧化物 B． 从微观个数上看：参加反应的原子个数比为1:2 C． 从元素价态上看：反应前后氧元素化合价没有改变 D． 从反应类型上看：该反应属于化合反应 【答案】D 【详解】A、氧化物是由两种元素组成的其中一种元素是氧元素的纯净物，根据分析可知反应前后没有氧化物，选项错误； B、根据分析可知，反应物的原子个数比是1:4或4:1，选项错误； C、反应前氧气中氧元素化合价为0，反应后的化合物中氧元素化合价为-2价，氧元素化合价有变化，选项错误； D、根据分析，该反应是多变一属于化合反应，选项正确；故选D。 14． 下列四个图像，分别对应四种操作，其中正确的是（） A. 将一定质量的水通电电解一段时间 B. 在一定量过氧化氢溶液中加入少量的二氧化锰 C. 用红磷测定空气中氧气含量 D. 加热一定量的氯酸钾和二氧化锰固体混合物 A． A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A、电解水时，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气和氢气的体积比约为1:2，质量比是8:1，故选项图像不正确； B、过氧化氢溶液中含有水，在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，随着反应进行，水的质量增大，完全反应后水的质量不再变化，故选项图像正确； C、氧气约占空气总体积的五分之一，最终瓶内气压减小至原气压的五分之四，故选项图像不正确； D、加热一定量的氯酸钾和二氧化锰固体混合物生成氯化钾和氧气，随着反应进行，固体质量减小，固体中锰元素质量不变，锰元素质量分数增大，完全反应后质量分数不再变化，故选项图像不正确。故选B。 15. 写出符号的意义或用符号表示。 （1）Fe表示：_____，还表示______，也表示______。 （2）3H+______。 （3）2C______。 （4）保持水的化学性质的微粒______(填符号)。 【答案】 （1） 铁元素 一个铁原子 铁这种物质 （2） 3个氢离子 （3） 2个碳原子 （4） H2O 【详解】 （1） Fe为铁元素符号，则可表示铁元素、一个铁原子，同时还表示铁这种物质。 （2）元素符号右上角的数字表示离子所带电荷数，且数字为“1”时省略不写，离子符号前的数字表示离子个数，则3H+表示3个氢离子。 （3）元素符号前的数字表示原子个数，则2C表示2个碳原子。 （4）水是由水分子构成，则保持水的化学性质的最小粒子为水分子，符号为H2O。 16. 研究小组开展了“设计和制作净水器”的研究活动。 （1）回顾 ①图1混①凝剂的作用是___________。 ②图2的a仪器可以替换成生活中的___________(填物品名称)。 ③自来水属于硬水，含有较多的___________(填离子符号)。 （2）设计 初步设计时，研究小组了解了不同净水材料的情况并设计了净水装置。 名称 组成及形态 结构 性能 脱脂棉纱布 片状、孔隙大 平面交织网状结构 能拦截较大颗粒、有吸水性 高密度pp棉 片状、孔隙较大 立体交织网状结构 过滤细小难溶物、有吸水性 活性炭 颗粒状、孔隙小 多孔隙结构 ①将上表空白的地方补完整：___________(任写一点)。由图3可知，造成脱脂棉纱布、高密度棉和活性炭的功能不同的原因是：___________。 ②图3中，净水时水流的方向最好是___________(填“自下而上”或“自上而下”)。 【答案】 （1） 加快悬浮杂质沉降 筷子 Ca2+、Mg2+ （2） 吸附水中的色素及异味 空隙大小不同、结构不同 自下而上 【详解】 （1）①混凝剂能吸附水中的悬浮杂质，使它们聚集在一起，加速沉降。 ②图2中的a仪器是玻璃棒，在生活中可以用筷子等物品来替代，起到引流的作用。 ③硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水，所以自来水中含有较多的Ca2+、Mg2+。 （2）①活性炭具有疏松多孔的结构，有很强的吸附性，能吸附色素和异味等； 脱脂棉纱布、高密度pp棉和活性炭的孔隙大小不同、结构不同，所以功能不同。 ②水流自下而上时，水与净水材料能充分接触，净化效果更好。 17. 我国科学家发明了一种甲烷催化制取氢气的工艺。通入的甲烷(化学式CH4)和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气。其转化流程如图1所示。 （1） 甲烷和水蒸气反应制氢气的符号表达式为_____。 （2） 在理想状态下，小组同学设计了图2的实验，将测得的实验数据绘制成图像(如图3)，由图3可得，氢气作为燃料的优点是_____。从安全角度考虑，点燃两种气体前，一定要检查其_____。 （3） 氢气储运成本较高，原因之一是氢气易逸散，对储运容器密封性要求极高。从微观粒子视角分析，氢气易逸散的原因是_____。 （4） 水热分解可得氢气，高温下水分解体系中微观粒子含量与温度的关系如图所示。 ①此法制取氢气的不足之处是_____。 ②图中曲线B对应的微观粒子是______(填符号)。 （5） 我国化学家研究出一种新型催化剂，可用水煤气在120℃的条件下制备氢气，该反应的微观过程如图所示： ①该反应的符号表达式为______。 ②用CaO可以提高反应后混合气体中氢气的体积分数，CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1开始，单位时间内CaO消耗率_____(填“升高”“降低”或“不变”)。 （6） 有研究认为，一定条件下电解水的过程中，某电极上发生的变化如图所示。 ①“阶段一”中，生成的“”是一种阴离子，其离子符号为_____。 ②“阶段三”中，气泡从电极表面脱离后，在溶液中向上运动时，所受压强逐渐减小，体积逐渐增大。从微观粒子的视角，对气泡体积增大进行解释：______。 ③相同条件下，若电极表面的气泡难以脱离，则不利于氢气的产生。原因是_____。 【答案】 （1） （2）热值高 纯度 （3）氢气分子质量小、运动速率快 （4）能耗高 O （5） 降低 （6）OH- 压强减小，气泡内分子之间的间隔增大，故气泡体积增大 气泡附着在电极表面，阻碍反应物与电极接触 【详解】 （1） 甲烷和水蒸气在高温和催化剂的作用下反应生成氢气和一氧化碳，该反应的符号表达式为： ； （2）由图3可知，当可燃物质量相同时，氢气燃烧产生的热量大于天然气，因此氢气作为燃料的优点是热值高；氢气、天然气均属于可燃性气体，从安全角度考虑，点燃两种气体前，一定要检查其纯度，以防止气体中混有空气(氧气)导致爆炸； （3）氢气是由分子构成的物质。微观粒子的运动速率与其分子质量有关：分子质量越小，在相同温度下分子运动速率越快。氢气是常见气体中相对分子质量最小的，因此氢气分子在常温下具有较高的运动速率，能够更快地通过容器缝隙逸散，导致对容器密闭性要求极高，故填：氢气分子质量小、运动速率快； （4）①水热分解可得到氢气，由图可知，该反应需要在高温下进行，不足之处是：能耗高； ②每个水分子会分解为2个氢原子和1个氧原子，由图可知，A的数目大于B的数目，所以图中曲线A、B对应的微粒依次是氢原子、氧原子，原子用元素符号表示，故图中曲线B对应的微观粒子是O； （5）①由图可知，该反应为一氧化碳和水在催化剂和120℃条件下反应生成二氧化碳和氢气，该反应的符号表达式为： ②用CaO可以提高反应后混合气体中氢气的体积分数，由图可知，从t1开始，氢气的体积分数下降，氧化钙的消耗率变慢，说明单位时间内CaO消耗率降低； （6）①“阶段一”中，生成的“”是一种阴离子，则该离子为氢氧根离子，每个氢氧根离子带1个单位的负电荷，表示为：OH-； ②“阶段三”中，气泡从电极表面脱离后，在溶液中向上运动时，所受压强逐渐减小，体积逐渐增大。从微观粒子的视角，对气泡体积增大进行解释：压强减小，气泡内分子之间的间隔增大，故气泡体积增大； ③相同条件下，若电极表面的气泡难以脱离，气泡附着在电极表面，阻碍反应物与电极接触，从而不利于氢气的产生，故填：气泡附着在电极表面，阻碍反应物与电极接触。 18. 戊二醛是一种广谱高效的消毒剂，其分子结构如图所示（注“-”“===”表示原子之间相互连接）。试计算： （1） 戊二醛分子中碳原子、氢原子、氧原子的个数比为________。 （2） 戊二醛中碳元素和氧元素的质量比为________（填最简整数比）。 （3） 多少克戊二醛中含碳元素的质量为30克？（计算过程） 【答案】 （1）5:8:2 （2）15:8 （3）30÷[(12×5)/(12×5+1×8+16×2)100%]=50g 答：50g戊二醛中含有碳元素的质量为30g。 【详解】 （1）根据图片可知，戊二醛的化学式为：C5H8O2。故戊二醛分子中碳原子、氢原子、氧原子的个数比为5:8:2。 （2）戊二醛中碳元素和氧元素的质量比为：(12×5):(16×2)=15 :8。 （3）求含碳元素30g的戊二醛的质量，应用碳元素的质量除以戊二醛中碳元素的质量分数： 30÷[(12×5)/(12×5+1×8+16×2)100%]=50g 答：50g戊二醛中含有碳元素的质量为30g。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四单元 自然界的水 01. 学习目标 1. 知道保护水资源的措施；了解自来水厂的净水过程；知道常用的净水方法。 2. 掌握过滤的基本操作及注意事项。 3. 实验认识水的组成；知道单质、化合物的区别及氧化物的含义。 4. 认识化学式的意义；学会根据化合价书写化学式；了解符号周围数字的含义； 5. 能根据化学式进行物质组成的计算。 重点 常用的净水方法； 根据化合价书写化学式； 根据化学式进行物质组成的计算； 难点 物质描述的元素观、微粒观； 化合价的计算； 有关化学式的计算。 02. 思维导图 03. 第一部分知识点梳理 1、 人类拥有的水资源 1. 地球水资源状况 2. 我国水资源状况 我国水资源总量为3.0×1012m3，但人均水资源量只有2.1×103m3，且地域差距很大，一些地区水资源短缺，影响了人民生活和经济发展。 2、 保护水资源 1. 水资源短缺的原因 ①人类生产生活的用水量不断增加； ②水体污染影响了水资源的利用，使本已紧张的水资源更显短缺。 2. 保护水资源 保护水资源，既要 ，又要 。 （1） 合理利用水资源 · 节约用水（提高水的利用率） 在工业上 应用 、 工业用水重复使用 在农业上 采用节水灌溉方式，如 、 等 在生活上 改变用水习惯（如 等） 推广节水器具 （如 等） · 合理调配水资源 我国通过修建水库和实施跨流域调水（如南水北调）等措施，有效改善了水资源时空分布不均的局面，解决了很多地区严重缺水、水资源随季节变化大等问题。 （2） 防治水体污染 水体污染的危害 影响工农业生产 破坏水生生态系统 危害人体健康 防治措施 应用 、 减少污染物的产生 三、水的净化 1. 自来水的净化 ①混凝剂主要指明矾，加混凝剂的作用：明矾可用作混凝剂，使 。 ②沉淀池的作用： 。 ③过滤池的作用：除去 。 ④活性炭具有 （ ），活性炭吸附池可以吸附 （如 、 等）。 ⑤投药消毒：一般用 或 等杀菌消毒。（ ） 2. 过滤 （1）原理：过滤是将 与 分离的一种物理方法。 （2）过滤器的准备 （3） 过滤用到的仪器 铁架台（带铁圈）、 、 、 （4） 过滤操作要点及注意事项 滤纸 漏斗内壁（ ） 方法：可用少量水将滤纸润湿，使其与漏斗内壁间没有气泡；若有气泡，可用玻璃棒将气泡赶走 滤纸边缘 漏斗边缘（ ） （防止液体流到漏斗外） 液面 滤纸边缘（ ） （防止滤纸破损） （防止滤液溅出） 【点拨】 · 过滤后滤液仍然浑浊的原因： 、 、仪器不干净等。 · 过滤在生活中的应用：漏勺、茶杯中的滤网、筛子、口罩等都应用了过滤的原理。 · 实验室中的滤纸可以用脱脂棉、口罩等代替，漏斗可以用去掉底部的饮料瓶代替。 如果用具有吸附作用的固体过滤液体，不仅可以滤去其中的不溶性杂质，还可以吸附一些溶解的杂质，除去异味。 【知识拓展】 简易净水器制作 小卵石、石英砂、蓬松棉的作用是 ，其中小卵石可以除去水中 ，石英砂可以除去 。活性炭可以吸附水中的一些 ，除去颜色、异味。 3. 硬水和软水 （1）定义 硬水：含有较多 、 化合物的水。（硬水是 物） 软水：不含或含有较少 、 化合物的水。（软水不一定是混合物，例蒸馏水是 物） （2） 硬水的危害 硬水的危害 用硬水洗涤衣物，既浪费肥皂也洗不净衣物，时间长了还会使衣物变硬。 锅炉用水硬度高了十分危险，因为锅炉内结垢后不仅浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，易引起管道变形或损坏，严重时还可能引起爆炸。 长期引用硬度过高的水不利于人体健康 煮沸可以使水中的可溶性钙、镁化合物变成沉淀物（即水垢，其主要成分是碳酸钙和氢氧化镁），从而降低水的硬度。 4. 蒸馏 （1） 原理 根据液态混合物中各成分的 不同进行分离（分离和提纯液态混合物或除去混在液体中的杂质）的一种方法，是 变化。实验室采用 的方法制取蒸馏水。 （2） 制取蒸馏水 ①在烧瓶中加入自来水，再加入几粒 （或碎瓷片以防加热时出现 ）； ②按下图所示连接好装置，使各连接部位严密不漏气； ③加热烧瓶，注意不要使液体沸腾得太剧烈（以防液体通过导管直接流到试管里）； ④弃去开始馏出的部分液体（其中可能含有低沸点的杂质和仪器内壁的杂质），收集约10mL蒸馏水后，停止加热。 实验室常用的蒸馏装置 制取蒸馏水的简易装置 【点拨】 蒸馏装置中，冷却水的流向跟水蒸气的流向 ，逆流冷却效果 。 常用的净水方法（这几种净水方法均为 变化） 方法 原理 作用 所得物质类别 净化程度 沉降 在水中加入 剂使水中的 杂质较快沉降 除去 溶性杂质 混合物 由 到 过滤 将不溶于液体的 体物质与 体分离 除去 溶性杂质 混合物 吸附 利用活性炭等具有 作用的物质把水中的一些不溶性杂质滤去、吸附部分可溶性杂质 除去 溶性杂质、 溶性杂质（如 、 等） 混合物 蒸馏 通过 的方法使水变成水蒸气后冷凝成蒸馏水 除去 溶性杂质、 溶性杂质 物 【知识归纳】 水的净化过程 04. 第二部分知识点梳理 一、氢气 1. 氢气的性质 （1）物理性质 氢气是无色、无臭、 于水的气体，密度比空气的 （是密度最小的气体）。 【点拨】 因此，收集氢气的方法为 法、 法。 （2） 化学性质-可燃性 实验4-4在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯（如图4-16）过一会儿 观察烧杯壁上的现象。 现象：纯净的氢气在空气中 地燃烧，产生 火焰，放出大量的热，罩在火焰上方的烧杯内壁出现 。 文字表达式： 结论：氢气在空气中能 ，并生成 。 【点拨】 混有一定量空气或氧气的氢气遇明火可能会发生爆炸，因此点燃氢气前一定要检验其 。 2. 检验氢气纯度的方法 收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，管口朝下；靠近火焰，移开拇指； 若声音很 ，表示气体较 ；若有尖锐的 声，表示气体 。 【知识拓展】 任何可燃性气体与空气或氧气混合，遇明火都有可能发生爆炸。因此，在点燃任何可燃性气体前都要检验其纯度。例：甲烷、一氧化碳等。 二、水的组成及变化 1. 水的组成及变化 实验示意图 实验步骤 在电解器玻璃管里加满水（水中可加入少量 或 ，以增强 性），接通直流电源，观察并记录玻璃管内的现象 现象 通电后可观察到与两电极相连的玻璃管内均有无色气泡产生，与电源正极相连的玻璃管内产生的少，与电源负极相连的玻璃管内产生的多，一段时间后气体的体积比约为 检验 用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验产生的气体：与电源正极相连的玻璃管内的气体能使木条燃烧更剧烈，说明该气体是 ；与电源负极相连的玻璃管内的气体可以燃烧，产生淡蓝色火焰，说明该气体是 （简记为“ ”） 文字表达式 （注意：是 ，不是 ） 实验分析 水在通电后发生了 变化，生成了 和 。氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据化学反应前后 不变，可以推断水是由 、 两种元素组成的 实验结论 ①水是由 、 两种元素组成的 ②水在通电时发生了 反应，生成了两种新物质 【点拨】 电解水实验中氧气与氢气的体积比为 ，可简记为“ ”，注意是 比，不是 比。 2. 电解水反应的微观解释 水分子分解示意图 当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。 【知识归纳】 ①水是由氢、氧元素组成的； ②化学反应前后元素种类不变，原子 和原子 均 等； ③分子是由原子构成； ④化学变化的实质是 。 三、物质的分类 1. 单质和化合物的比较 2. 氧化物 由 元素组成的 中，其中一种元素是 元素的叫做氧化物，如水（H2O）、二氧化碳（CO2）等。 【知识拓展】 化合物、含氧化合物、氧化物之间的关系 ①含有氧元素的化合物称为 化合物，如高锰酸钾（KMnO4）、水（H2O）等； ②氧化物 含氧化合物，但含氧化合物 氧化物； ③化合物 含氧化合物，含氧化合物 氧化物。 【方法导引】 分类 在化学研究中，我们常依据一定的标准对物质及其变化进行分类。例如，依据元素组成将纯净物分为单质和化合物，依据反应物和生成物种类的多少将一些化学反应分为分解反应和化合反应等。 分类是一种科学方法。根据研究对象的共同点和差异点，将其分为不同的类别，可以帮助我们分门别类地研究和认识物质及其变化的规律。 3. 物质的分类 05. 第三部分知识点梳理 1、 化学式 1. 化学式的定义 用 和 的组合表示物质组成的式子，叫做化学式。例H2O、O2、H2、CO2、HCl、Fe3O4、HgO等化学符号都是化学式。 【点拨】 纯净物的组成固定不变的，所以纯净物能用 表示，且表示每种物质组成的化学式只有 个，混合物不能用化学式表示。 2. 化学式的意义 化学式的意义（以水H2O、Fe、NaCl为例） 宏观 表示物质的元素组成 H2O表示 表示一种物质 H2O表示 微观 由分子构成的物质 表示物质的一个分子 H2O表示 表示物质的分子构成 H2O表示 由原子构成的物质 例Fe表示 由离子构成的物质 例NaCl表示 3. 化学符号中各数字的含义 符号中的数字 含义 示例 元素符号前的数字 表示 个数 例2H表示2个 离子符号前的数字 表示 个数 例2Cu2+表示2个 化学式前的数字 表示 个数 例2H2O表示2个 化学式中元素符号右下角的数字 表示 例H2O中的“2”表示 元素符号右上角的数字 表示该 例Mg2+中的“2+”表示 物质的组成是通过实验测定的，因此化学式书写必须依据实验的结果。 4. 化学式的写法 （1） 单质化学式的写法及读法 单 质 化 学 式 的 写 法 单质种类 书写方式 示例 读法 态非金属单质 习惯上用元素符号表示（碘I2除外） 例碳C、硫S、磷P等 一般读元素名称 单质 用元素符号表示 例铁Fe、钠Na等 单质 例氦气He、氖气Ne等 一般读元素名称加“气” 态非金属单质 在元素符号右下角写上表示分子中所含原子数的数字 例氧气O2、氢气H2、氮气N2、氯气Cl2等 态非金属单质 在元素符号右下角写上表示分子中所含原子数的数字 溴单质是常温下唯一一种液态非金属单质，由分子构成，化学式为Br2 Br2读溴 （2） 化合物化学式的写法及读法 化 合 物 化 学 式 的 写 法 分类 表达方式 示例 读法 当某组成元素的原子个数是1时，1 ； 例NaCl、HCl等 由两种元素组成的化合物的名称，一般读作某化某，如NaC1读作 ； 有时还要读出化学式中各种元素的原子个数，如CO2读作 ，Fe3O4读作 。 氧化物 书写氧化物的化学式时，一般把氧的元素符号写在 边，另一种元素符号写在 边 例CO2、NO2等 由金属元素与非金属元素组成的化合物 由金属元素与非金属元素组成的化合物，书写其化学式时，一般把金属的元素符号写在 边，非金属的元素符号写在 边 例MgCl2、NaCl等 2、 化合价 1. 化合价 （1）化合物有固定的组成，即形成化合物的元素有固定的原子个数比。化学上用元素的化合价来确定化合物中原子或离子之间相互结合的数量关系。元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质。元素的化合价有正、有负。 （2）根：有一些物质，如Ca(OH)2、CaCO3等，它们中的一些带电荷的原子团，如、，常作为一个整体参加反应，这样的 ，又叫作 。根也有化合价，如OH-为-1价。 根：带电荷的原子团也叫离子，如（氢氧根离子）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）（磷酸根离子）等。 2. 化合价的表示方法 化合物中各元素的化合价通常是在化学式中各元素符号或原子团的正上方用“+n””或“-n”表示，例表示五氧化二磷中磷元素的化合价为+5。（依据在化合物里，正、负化合价代数和为 ） 正负号及数值的位置 正负号与数值书写的顺序 数值是是“1”时 示例 联系 化合价 元素符号 正负号在 ，数值在 “1” 省略 、、等 同种元素（或原子团）的化合价和离子所带的电荷，通常数值 ，正、负号 ，只是位置 ，正负号与数值的书写顺序不同，数值为“1”时，“1”是否省略不同 离子符号 元素符号 数值在 ，正负号在 “1” 省略 Na+、Ca2+、Cl-等 3. 常见元素及根的化合价口诀 一价 、二价 、三 、 、 、 要记全、 最常见、 永不变；（除了氯为-1价、氧为-2价、硫为-2价，其余化合价均为正价） 根的化合价=根中各元素正负化合价的代数和。 、 、 （拓展：-3记住磷酸根） 【点拨】 （1） 铜为+1价，铁为+2价时，读作“亚”，例Cu2O读作氧化亚铜；FeO读作氧化亚铁；但CuO读作 ；Fe2O3读作 。 （2）含有根的化合物的读法 ①含有酸根离子的化合物的名称，一般是从右向左读作“某酸某”，如CaCO3读作碳酸钙，KMnO4读作高锰酸钾； ②含有氢氧根离子的化合物的名称，一般是从右向左读作“氢氧化某”，如NaOH读作氢氧化钠。 ③高锰酸钾（KMnO4）中有的原子团为高锰酸根（MnO）；锰酸钾（K2MnO4）中含有的原子团为锰酸根（MnO）；二者的区别是锰元素化合价不同，高锰酸钾中锰元素为+7价，锰酸钾中锰元素为+6价； 4. 元素化合价的一般规律 （1）元素的化合价有 、有 ： （2） ①在化合物里，氧元素通常显 价；氢元素通常显 价。 ②金属元素与非金属元素化合时，金属元素显 ，非金属元素显 ，如 。 ③非金属元素与氧元素化合时通常显 ，如 。 ④同种元素在不同物质中可显 的化合价，如 。 ⑤同种元素在同一化合物中也可能显不同的化合价，如 。 （3）在化合物里，正、负化合价的代数和为 。 （4）元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质，因此，在单质里，元素的化合价为 。 5. 化合价的应用 （1）根据化学式求某元素的化合价 依据：在化合物里，正、负化合价代数和为0。根据无变价元素的化合价，推出有变价元素的化合价。 示例：计算KMnO4中Mn的化合价 ①依据：在化合物里，正、负化合价代数和为0 KMnO4中Mn的化合价为+7 ②已知：K为+1价，O为-2价 ③设：Mn的化合价为x 示例：计算K2MnO4中Mn的化合价 ①依据：在化合物里，正、负化合价代数和为0 K2MnO4中Mn的化合价为+6 ②已知：K为+1价，O为-2价 ③设：Mn的化合价为x （2）根据元素的化合价推出化合物的化学式 依据：在化合物里，正、负化合价的代数和为0。依据该规律和相关元素的化合价确定化合物里元素原子的个数比，写出化学式。常用方法有最小公倍数法和十字交叉法。 ①最小公倍数（以五氧化二磷为例） 步骤 示例 排序 写出组成化合物的元素符号，一特般正价元素在左，负价元素在右 P O 标价 标出化合价 求最小公倍数 根据两种元素化合价的绝对值求最小公倍数 最小公倍数：5×2=10 确定原子数 P： O： 写化学式 把原子数写在相应元素符号的右下角 P2O5 检查化学式 正价总数与负价总数的代数和为0时，化学式正确 （+5）×2+（-2）×5=0 ②十字交叉法 运用十字交叉法书写化合物化学式的步骤：写出组成化合物的元素符号，一特般正价元素在左，负价元素在右，标价后交叉，约简并复查。若化合物里有原子团，原子团作为一个整体，同样适用十字交叉法。 示例 写出+4价碳的氧化物的化学式: 写出组成化合物的元素符号：C O ；标出化合价并交叉：；约简并复查CO2。原子数为“1”时省略不写，即化学式为CO2。 【点拨】 书写含原子团的化合物的化学式，当原子团的个数不为“1”时，要把原子团用括号括起来，如Al(OH)3等；当原子团的个数为“1”时，原子团不能用括号括起来，如NaOH不能写成Na(OH)等。 三、物质组成的定量认识 1. 计算物质的相对分子质量 化学式中各原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量（符号为Mr）。相对分子质量单位为“1”，常省略不写。（纯净物的组成不变，故每种纯净物的相对分子质量不变） 示例 氧气（O2）的相对分子质量=Mr（O2）= 水（H2O）的相对分子质量=Mr（H2O）= 五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）的相对分子质量=Mr（CuSO4·5H2O）= 【点拨】 ①元素符号右下角没有数字的，均表示原子个数为1；若化学式中有括号，则需用括号内原子个数乘以括号外数字； ②化学式CuSO4·5H2O中间的圆点表示 ，不表示 。 2. 计算物质中各元素的原子个数比 ①方法：物质中各元素的原子个数比等于物质化学式中各元素符号右下角的数字之比。没有数字的默认为“1”，化学式中某元素符号出现多次的，该元素的原子个数为右下角数字相加之和。 ②计算式：物质AaBb中A、B元素的原子个数比为n（A）：n（B）=a：b 示例 水（H2O）中各元素的原子个数比为n（H）：n（O）= 二氧化碳（CO2）中各元素的原子个数比为n（C）：n（O）= 五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）中各元素的原子个数比为：n（Cu）：n（S）：n（O）：n（H）= 3. 计算物质组成元素的质量比 示例 水（H2O）中氢元素和氧元素的质量比m（H）：m（O）= 二氧化碳（CO2）中碳元素和氧元素的质量比m（C）：m（O）= 五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）中各元素的质量比m（Cu）：m（S）：m（O）：m（H）= 4. 计算物质中某元素的质量分数 物质中某元素的质量分数，就是该元素的质量与组成物质的元素总质量之比。 公式： 示例：计算化肥硫酸铵（NH4）2SO4中氮元素的质量分数（计算结果保留一位小数） 根据化学式计算硫酸铵的相对分子质量： （NH4）2SO4的相对分子质量= 再计算氮元素的质量分数： 氮元素（N）的质量分数= 5. 有关化学式计算的其他公式 ①物质中某元素的质量=物质的质量×物质中该元素的质量分数； 示例：18gH2O中氢元素的质量= 44gCO2中碳元素的质量= ②物质的质量=物质中某元素的质量÷物质中该元素的质量分数； ③若两物质中某元素质量相等，构建等式：物质X的相对分子质量×物质X中A的质量分数=物质Y的相对分子质量×物质Y中A的质量分数。 06. 夯实基础 1．下列物质的性质与用途对应关系正确的是（） A．氮气难溶于水，可用于保护气 B．活性炭具有吸附性，可用于净水 C．氧气可以助燃，可用于燃料 D．氦气化学性质不活泼，可用于填充气球 2．化学有其独特的语言，那就是化学用语。下列物质对应的化学符号错误的是（） A．二氧化碳CO2 B．氧气O C．红磷P D．氮气N₂ 3．2024年世界环境日中国主题为“全面推进美丽中国建设”。下列做法与这一主题不相符的是（） A． 农业上合理使用化肥农药 B． 工业上大力发展火力发电 C． 生活污水集中处理和排放 D．利用新能源代替化石燃料 4．科学家使用普通氧分子和带电的氧离子得到了新型氧分子（O4）。下列叙述正确的是（） A．O4是呈电中性的分子 B．1个O4分子含有2个O2分子 C． O4与O2的性质完全相同 D．1个O4分子中有64个电子 5．y小蜀同学利用身边常见材料自制如图1所示净水器，并利用图2常见市售水质检测仪检测自来水净化后水质。下列说法不正确的是（） A．活性炭可吸附水中的色素和异味 B．通过自制净水器净化后得到的液体是混合物 C．自制净水器中用到的小卵石和蓬松棉可过滤水中可溶性杂质 D．若检测仪所测数值为650，将水煮沸后饮用口感可得到改善 6．苏州盛产杨梅。杨梅中含有丰富的叶酸，对防癌抗癌有积极作用，其化学式为C19H19N7O。下列有关叶酸的说法中正确的是（） A． 叶酸分子由碳、氢、氧、氮四个元素组成 B． 叶酸中氮元素的质量分数大于氧元素的质量分数 C． 叶酸中碳、氢、氮、氧四种元素质量比为19：19：7：6 D．叶酸由19个碳原子、19个氢原子、7个氮原子和6个氧原子构成 7．根据如图信息，推算维生素C的化学式为（） A．C8H8O5 B．C7H8O6 C．C6H8O9 D．C6H8O6 8． 城市生活用水经自来水厂净化处理的过程如图所示。下列说法错误的是（） A． 通过沉淀池、过滤池除去水中不溶性杂质 B． 活性炭吸附池可以吸附色素和异味 C． 自来水厂投入明矾进行消毒 D．自然界中的水都不是纯水 9． 下列化学用语，数字“3”表示的意义，说法正确的是（） ①3Cu       ②Fe3+      ③NH3     ④3P2O5 A． 表示分子个数的是① B． 表示原子个数的是② C． 表示离子所带电荷数的是④ D．表示1个分子中含有某种原子个数的是③ 10． 分析推理是一种重要的化学思维方法。以下推理正确的是（） A． 原子都是由原子核和核外电子构成的，所以原子中一定含有质子、中子和核外电子 B． 单质中只含有一种元素，则只含有一种元素的物质一定是单质 C． 具有稳定结构的原子，最外层上的电子数一定为8 D．在同一化合物中金属元素显正价，非金属元素一般显负价，也可能显正价 11． 下列实验指定容器中的水，其解释没有体现水的主要作用的是（） 实验装置 A. 冷凝管中的水∶为蒸馏产物起冷凝作用 B. 集气瓶中的水∶防止高温熔融物溅落炸裂瓶底 C. 集气瓶中的水∶吸收放出的热量 D. 量筒中的水∶通过水的体积变化得出被消耗氧气的体积 解释 A．A B．B C．C D．D 12． 归纳梳理是很好的学习方法，以下是某同学的归纳： ①空气、二氧化碳中都含有氧分子；②催化剂不能改变产物的质量，只能改变化学反应速率；③原子一定由质子、中子和电子构成；④最外层电子数为8的粒子不一定是稀有气体元素的原子；⑤过滤可以将硬水转化为软水；⑥分子和原子的本质区别是分子可分，原子不可分；⑦纯净物一定由同种分子构成；⑧电解水实验中负极与正极收集到的气体质量比为1：2。以上归纳正确的个数是（） A．2 B．3 C．4 D．5 13． “宏观—微观—符号”建立联系是化学学科重要的思维方法，结合图示分析正确的（） A． 从物质类别上看：图示物质中有1种氧化物 B． 从微观个数上看：参加反应的原子个数比为1:2 C． 从元素价态上看：反应前后氧元素化合价没有改变 D．从反应类型上看：该反应属于化合反应 14． 下列四个图像，分别对应四种操作，其中正确的是（） A. 将一定质量的水通电电解一段时间 B. 在一定量过氧化氢溶液中加入少量的二氧化锰 C. 用红磷测定空气中氧气含量 D. 加热一定量的氯酸钾和二氧化锰固体混合物 A．A B．B C．C D．D 15. 写出符号的意义或用符号表示。 （1）Fe表示：_____，还表示______，也表示______。 （2）3H+______。 （3）2C______。 （4）保持水的化学性质的微粒______(填符号)。 16. 研究小组开展了“设计和制作净水器”的研究活动。 （1）回顾 ①图1混①凝剂的作用是___________。 ②图2的a仪器可以替换成生活中的___________(填物品名称)。 ③自来水属于硬水，含有较多的___________(填离子符号)。 （2）设计 初步设计时，研究小组了解了不同净水材料的情况并设计了净水装置。 名称 组成及形态 结构 性能 脱脂棉纱布 片状、孔隙大 平面交织网状结构 能拦截较大颗粒、有吸水性 高密度pp棉 片状、孔隙较大 立体交织网状结构 过滤细小难溶物、有吸水性 活性炭 颗粒状、孔隙小 多孔隙结构 ①将上表空白的地方补完整：___________(任写一点)。由图3可知，造成脱脂棉纱布、高密度棉和活性炭的功能不同的原因是：___________。 ②图3中，净水时水流的方向最好是___________(填“自下而上”或“自上而下”)。 17. 我国科学家发明了一种甲烷催化制取氢气的工艺。通入的甲烷(化学式CH4)和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气。其转化流程如图1所示。 （1） 甲烷和水蒸气反应制氢气的符号表达式为_____。 （2） 在理想状态下，小组同学设计了图2的实验，将测得的实验数据绘制成图像(如图3)，由图3可得，氢气作为燃料的优点是_____。从安全角度考虑，点燃两种气体前，一定要检查其_____。 （3） 氢气储运成本较高，原因之一是氢气易逸散，对储运容器密封性要求极高。从微观粒子视角分析，氢气易逸散的原因是_____。 （4） 水热分解可得氢气，高温下水分解体系中微观粒子含量与温度的关系如图所示。 ①此法制取氢气的不足之处是_____。 ②图中曲线B对应的微观粒子是______(填符号)。 （5） 我国化学家研究出一种新型催化剂，可用水煤气在120℃的条件下制备氢气，该反应的微观过程如图所示： ①该反应的符号表达式为______。 ②用CaO可以提高反应后混合气体中氢气的体积分数，CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1开始，单位时间内CaO消耗率_____(填“升高”“降低”或“不变”)。 （6） 有研究认为，一定条件下电解水的过程中，某电极上发生的变化如图所示。 ①“阶段一”中，生成的“”是一种阴离子，其离子符号为_____。 ②“阶段三”中，气泡从电极表面脱离后，在溶液中向上运动时，所受压强逐渐减小，体积逐渐增大。从微观粒子的视角，对气泡体积增大进行解释：______。 ③相同条件下，若电极表面的气泡难以脱离，则不利于氢气的产生。原因是_____。 18. 戊二醛是一种广谱高效的消毒剂，其分子结构如图所示（注“-”“===”表示原子之间相互连接）。试计算： （1） 戊二醛分子中碳原子、氢原子、氧原子的个数比为________。 （2） 戊二醛中碳元素和氧元素的质量比为________（填最简整数比）。 （3） 多少克戊二醛中含碳元素的质量为30克？（计算过程） 学科网（北京）股份有限公司 $