内容正文:
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2
探秘水世界
第四讲
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知识体系建构
知识全面梳理
核心考点突破
目
录
重点实验探究
跨学科实践活动
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【主干知识】
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【物质网络】
以H2O为核心的网络图(注:“—”表示可相互反应,“→”表示转化关系,后同)
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①___________________________;
②_________________________;
③2H2+O2 2H2O; ④H2O+CO2=== H2CO3;
⑤__________________________________;
⑥CaO+H2O=== Ca(OH)2;
⑦________________________________________;
⑧_______________________________________________。
====
MnO2
====
通电
2H2O2 2H2O+O2↑
2H2O 2H2↑+O2↑
Ca(OH)2+CO2=== CaCO3↓+H2O
Ca(OH)2+Na2CO3=== CaCO3↓+2NaOH
Na2CO3+2HCl=== 2NaCl+H2O+CO2↑(合理即可)
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知识点1 水的三态变化及天然循环
1.水的三态变化
(1)本质:水分子本身没变,变化的是水分子之间的________和____________,
属于__________变化。
(2)原因:水分子的__________导致水的三态变化。温度升高,分子获得能量,
运动加快,分子间的间隔________,水能发生固态→液态→气态的变化;温度
降低,分子失去部分能量,运动减慢,分子间隔__________,水能发生气态→
液态→固态的变化。
间隔
排列方式
物理
运动
变大
变小
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2.水的天然循环
水的天然循环是通过水的三态变化实现的,太阳为水分子提供能量,水的天然循环只涉及物理变化。大自然通过水分子的运动,既实现了水的自身净化,又完成了水资源的重新分配。
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)自然界中水的循环是通过水的三态变化实现的( )
(2)水的三态变化,能实现水的自身净化和水资源的重新分配( )
√
√
10
知识点2 天然水的人工净化
1.自来水生产过程
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【易错提醒】
①自然界的水为混合物。
②自来水厂净化得到的自来水仍然为混合物。
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2.常用的净水方法
方法 作用 变化
类型
沉降 静置沉降:使天然水中较大的泥沙颗粒在重力作用下沉
降下来;
吸附沉降:加入__________可以加速水中悬浮杂质的沉降 物理
变化
过滤 分离颗粒大小不同的混合物(如分离水和泥沙),除去
________________
吸附 利用____________的吸附作用除去水中的色素和异味
明矾
难溶性杂质
活性炭
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方法 作用 变化
类型
杀菌
消毒 用氯气、二氧化氯或漂白粉等给水消毒,杀灭水中的病毒、细菌 化学
变化
蒸馏 利用各组分沸点的不同,除去水中的可溶性杂质,可得到净化程度最高的水 物理
变化
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【易错提醒】
净水方法中净化程度由高到低的顺序为蒸馏>吸附>过滤>沉降。
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)净化水时,加入明矾可以起到杀菌消毒的作用( )
(2)蒸馏水是纯度最高的水,适宜长期饮用( )
✕
✕
16
知识点3水的组成
1.水的分解
(1)水在直流电作用下的变化(详见本讲重点实验探究栏目)
(2)从微观视角比较水蒸发和水电解:水受热蒸发时水分子没有改变,改变
的是水分子间的间隔,属于________变化;水通电分解,水分子本身发生了
改变,属于________变化。
(3)分解反应:由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应叫作分解
反应(由一变多)。
物理
化学
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2.水的合成
纯净的氢气在空气中安静地燃烧。
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3.氢气
(1)物理性质:通常状况下,是__________、__________的气体,
________溶于水,密度比空气________。
(2)化学性质
①可燃性:氢气属于可燃性气体,与空气混合可能发生爆炸,因此在
点燃氢气之前一定要__________。
无色
无味
难
小
验纯
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【易错提醒】
点燃H2、CH4、CO等可燃性气体前都需要先验纯。
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②还原性:可用于冶炼金属,如氢气还原氧化铜等。
(3)用途——作为燃料
优点:①燃烧热值高;②燃烧产物无污染;③原料来源广泛。
缺点:①制取氢气的成本高;②氢气的储存和运输既不方便也不安全。
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)电解水实验中,正、负极产生气体的质量比为1∶2( )
(2)电解水实验生成氢气和氧气,说明水是由氢气和氧气组成的( )
(3)点燃任何可燃性气体之前一定要验纯( )
(4)氢气燃烧实验和电解水实验都能证明水的组成( )
✕
✕
√
√
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命题点1 爱护水资源
1.【核心素养·科学态度与责任】(2025·济南)2025年“世界水日”的主题是“冰川保护”。下列有关水的认识不正确的是( )
A.水是一种重要的溶剂
B.水和冰是同一种物质
C.水是由氢分子和氧原子构成的
D.水的天然循环是通过其三态变化实现的
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2.【核心素养·化学观念】(2025·山东)下列有关水和溶液的说法正确的
是( )
A.河水经静置、过滤后所得液体属于纯净物
B.电解水实验说明水由氢气和氧气组成
C.物质溶于水形成溶液时,溶质以分子或离子形式存在
D.均一、稳定的无色液体一定是溶液
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3.(2024·齐齐哈尔)每年的3月22日是“世界水日”。水是人类生命活动最重要的物质之一,合理利用和保护水资源具有重大的意义。
(1)城市污水、工业废水和饮用水在深度净化处理时都要用到活性炭,主要是利用了活性炭的哪一种性质?
【答案】 吸附性。
(2)节约用水是保护水资源的一种有效方式,请写出一种生活中节约用水的具体做法。
【答案】 淘米水浇花(合理即可)。
(3)保护水资源人人有责,请你向环保部门提出防治水体污染的一条建议。
【答案】 工业上,通过新技术、新工艺减少污染物的产生(合理即可)。
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命题点2 水的净化(2025山东3)
1.如图是自来水厂净水过程示意图。有关说法正确的是( )
A.吸附沉降和消毒是物理变化
B.过滤可以除去水中的所有杂质
C.活性炭可以去除色素和异味
D.净化后的水是纯净物
思维导引:活性炭具有吸附性→可除去水中的色素和异味。
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2.【教材素材改编】 过滤是混合物分离的一种常用方法,下列关于过滤操作的说法不正确的是( )
A.滤纸不能选的太小,会影响过滤效率
B.滤纸放入漏斗后,要用蒸馏水润湿一下
C.过滤后得到的滤液依然是混合物
D.在进行过滤操作时,应将浑浊液直接快速倒入漏斗中
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3.【新考法·项目式学习】(2025·青岛)水是宝贵的自然资源,“筑梦”小组进
行“保护水资源”主题研学活动。
(1)了解水资源分布
由图一可知,地球上的水主要存在于____________________,跟人类关系
最密切的淡水约占地球总水量的________%,可供人类直接利用的河流、
湖泊淡水及浅层地下水,仅约占淡水总量的________%。
海洋和咸水湖中
2.5
13
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(2)海水淡化
从海水中获取淡水是将混合物分离提纯的过程。分离提纯混合物一般
有两种思路:
①直取所需 ②除去杂质保留所需。
蒸馏法淡化海水采用的思路是______(填序号)。
图二是实验室模拟蒸馏法淡化海水的实验,
为使水蒸气冷凝效果更好,可________(填“增加”
或“减少”)玻璃导管长度。
①
增加
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(3)净化天然水
水的天然循环给我们带来了淡水。天然淡水中往往含有泥沙、悬浮物和
细菌等杂质,饮用前需要经过净化处理。从物质分类的角度看,天然水属于
____________。图三是小组同学制作的简易净水器,主要的净水物质有①
活性炭 ②小卵石 ③石英砂,水流经它们的顺序为__________(填序号),
其中活性炭的作用是 ________________________________。
混合物
②③①
吸附水中有颜色、异味的粒子
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(4)水是生命之源,节水护水是每个公民应尽的责任和义务。请列举一条生
活中节约用水或防止水污染的具体做法:___________________________。
随时关水龙头(合理即可)
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命题点3 水的组成(2025山东3)
1.(2025·云南)利用分解和合成探究水的组成的过程,对形成研究物质组成的思路与方法具有重要意义。下列说法不正确的是( )
A.图1中,a管、b管产生气体的体积比约为2∶1
B.图2中,观察到干燥烧杯内出现水雾,可知水中
一定含有氢元素
C.两个化学变化过程中,分子、原子种类均
发生改变
D.本探究得出的结论是水由氢、氧元素组成
思维导引:电解水实验→“正氧负氢,氢2氧1”,水由氢元素和氧元素组成。
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2.如图是水电解的微观过程,微粒运动变化的先后顺序是 (填字母)。
A.①②③④⑤ B.①②⑤④
C.①②⑤③ D.①④③②
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3.下列是两个关于水的实验。
(1)实验1在接通电源前,需要向水中加入少量硫酸钠溶液,其作用是
____________________。
(2)下列说法正确的是__________(填序号)。
①实验1,试管a中得到的气体能燃烧
②实验1,反应前后原子的种类、个数均改变
③实验2,水变化前后分子的种类不变
④实验2,玻璃片上滴下来的水是蒸馏水
⑤两个实验都可验证水的组成
增强水的导电性
①③④
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实验1 水的电解
1.实验原理:________________________。
2.实验装置(如图)
2H2O 2H2↑+O2↑
====
通电
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3.实验现象
(1)两个电极上均有气泡产生,且________极产生气泡的速率比________极快。
(2)一段时间后,正、负两极产生气体的体积比约为__________。
(3)通电后中间球形容器内液面上升,其原因是________________________
_________________________________________。
负
正
1∶2
水电解后产生的气体聚
于两端,容器内气压逐渐增大,将水往中间压
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4.气体的检验及产物的判断
电极 操作 现象 结论(正氧负氢)
正极 将带火星的木条靠近与正极相连的玻璃管尖嘴处,打开活塞 带火星的木条
__________ 正极产生的气体是
________________
负极 将燃着的木条靠近与负极相连的玻璃管尖嘴处,打开活塞 气体被点燃,有
爆鸣声,产生
__________色
火焰 负极产生的气体是
________________
复燃
氧气(或O2)
淡蓝
氢气(或H2)
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5.实验结论
(1)水在直流电的作用下正极产生_____________,负极产生_____________。
(可简记为“正氧负氢”)
(2)水是由____________________组成的。
6.误差分析
通常情况下,氧气和氢气的体积比会略小于1∶2,其主要原因:
(1)氧气在水中的溶解度比氢气的大。
(2)氧气的氧化性很强,会与电极发生氧化反应。
氧气(或O2)
氢气(或H2)
氢、氧两种元素
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7.注意事项
(1)电源使用的是直流电。
(2)在水中预先加入少量硫酸钠或氢氧化钠溶液以增强导电性。
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8.实验结论的推广
(1)电解水产生气体的体积和质量的坐标曲线如图:
体积比:V(H2)∶V(O2)=__________。
质量比:m(H2)∶m(O2)=__________。
(2)能量变化:电解水是将________能转化为__________能的过程。
2∶1
1∶8
电
化学
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(3)微观角度:
①水分子由____________和____________构成。
②在化学变化中,__________可以再分,而__________不可再分。
③在化学变化前后,原子的__________和__________不发生改变。
④化学反应的实质是分子分裂成原子,原子重新组合成新的分子的过程。
⑤微观反应示意图:
氢原子
氧原子
分子
原子
种类
数目
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【思路与方法】
测定纯净物的元素组成
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【基础训练】
1.电解水实验装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A.水中可加入少量硫酸钠以增强导电性
B.a玻璃管中的电极与直流电源的负极相连
C.将燃着的木条放在b玻璃管尖嘴口,开启活塞,木条燃烧更旺
D.a、b两玻璃管中产生的气体质量之比是8∶1
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【能力训练】
2.电解水,反应一段时间后,用燃着的木条检验生成的气体,记录的现象如下表。相关说法错误的是( )
装置 两电极 正极端的玻璃管 负极端的玻璃管
现象 有气泡 体积为5.15 mL,木条燃得更旺 体积为10.38 mL,气体燃烧
A.通电前应将玻璃管内空气排尽
B.两电极产生气泡的速率不相同
C.正极气体为氧气,负极气体为氢气
D.结合气体密度可计算水中氢、氧原子个数比
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【拓展训练】
3.【新题型】 作图题
电解时,水分子分解示意图如下,补全横线上的模型图。
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4.【新考法】 考查影响电解速率的因素
电解纯水速率较慢,为探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的
影响,小组同学进行多次实验,测得产生20 mL 氢气所需时间如图:
(1)电解溶质质量分数为5%的NaOH溶液时,改变电压对电解水速率的影响是
__________________________________。
(2)上述实验中,电解水速率最快的条件是___________________________。
随着电压的增大,电解水速率增大
10%NaOH溶液、12 V电压
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【实验串联】
初中化学有关水的实验
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上述实验中,水作反应物的是________(填序号,后同),水作溶剂的是
________,水作指示剂便于观察气压变化的是__________,水作冷却剂的是
________,水用于提供能量并隔绝空气(或氧气)的是________,水作吸收剂的
是________,水作润滑剂的是________。
⑤⑥
②
①⑧
③
④
⑨
⑦
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活动1 自制简易净水器
(2024·成都)某学习小组开展“自制简易净水器”的实践活动,作品如图。
回答下列问题。
(1)任务一:学习净水原理。下列净水过程涉及化学变化的是( )
A.静置沉降 B.砂石过滤
C.活性炭吸附 D.投药消毒
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(2)任务二:设计并制作净水器。下列说法合理的是( )
A.用聚氯乙烯塑料制作外壳,安全环保
B.小卵石和石英砂主要除去可溶性杂质
C.用活性炭净水是因为其结构疏松多孔
D.蓬松棉的主要作用是提高净水的速率
(3)任务三:展示并评价作品。下列评价不合理的是( )
A.净化水硬度变得更小 B.制作材料廉价易得
C.制作简单,操作简便 D.作品设计简洁美观
50
51
$