内容正文:
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自然界的水
第四单元
第1课时 水资源及其利用 水的组成
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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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知识点1 自然界的水
1.水资源现状
(1)地球上的总水量虽然很大,但淡水很少。
(2)我国水资源总量很大,但人均水量很少。
2.爱护水资源的措施
(1)合理利用水资源;(2)防治水体污染。
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3.节约用水的措施
(1)生活:①提倡一水多用,如淘米水浇花等;②使用节水型器具。
(2)农业:改大水漫灌为喷灌、滴灌;
(3)工业:应用新技术、改进工艺和工业用水重复使用。
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4.水体污染及防治
污染来源 防治措施
生活污染 逐步实现集中处理和排放
工业污染 通过应用新技术、新工艺减少污染物的产生,同时对污染的水体作处理使之符合排放标准
农业污染 提倡使用农家肥,合理使用化肥和农药
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)水体有一定的自净能力,城市生活污水可直接排放( )
(2)天然水为混合物( )
✕
√
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知识点2 水的净化
1.自来水厂的净化过程
天然水 沉降 ________ 吸附 杀菌消
毒 自来水
过滤
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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属于混合物。
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2.常用的净水方法
活性炭
明矾
难溶性杂质
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【归纳总结】
①净化程度由高到低的方法顺序为蒸馏>吸附>过滤>沉降。
②净化方法中沉降、过滤、吸附、蒸馏发生的是物理变化,杀菌消毒是化学变化。
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3.过滤与蒸馏操作
(1)过滤操作要点:“一贴”“二低”“三靠”。
一贴:__________________
二低:a.滤纸边缘略低于___________
b.液面低于_____________
三靠:a.烧杯尖嘴紧靠_____________
b.玻璃棒末端轻轻斜靠在______________的一边
c. ________________紧靠烧杯内壁
图1 过滤 图2 蒸馏
滤纸紧贴漏斗内壁
漏斗边缘
滤纸边缘
玻璃棒
三层滤纸
漏斗下端的尖嘴
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(2)蒸馏操作要点(利用各成分的沸点不同)
a.烧瓶下一定要垫上________,防止烧瓶炸裂;
b.一定要在烧瓶中加入________________,防止暴沸。
陶土网
沸石(或碎瓷片)
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【归纳总结】
制取蒸馏水的简易装置
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不要使液体沸腾得太剧烈,以防液体直接流到试管里。
③弃去开始馏出的部分液体。
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4.净水装置
图1 简易净水器 图2 活性炭净水器
(1)图1净水器中小卵石、石英砂、活性炭和蓬松棉起__________作用,能除去
水中的不溶性杂质;活性炭具有__________性,可除去水中的色素和异味;
纱布主要起隔离作用。
(2)图2中的水的流向是_______水口进水,_______水口出水。
(3)通过以上简易净水器得到的水属于________ (填“纯净物”或“混合物”)。
过滤
吸附
b
a
混合物
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5.硬水与软水
水质 硬水 软水
概念 含有较多可溶性钙、镁化合物的水 不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)过滤后仍浑浊,可能因为滤纸破损等,需重新过滤( )
(2)净化水时,加入明矾可以起到杀菌消毒的作用( )
(3)经过沉降、过滤、吸附、消毒之后的水一定是纯净物( )
√
✕
✕
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知识点3 水的组成
(详见重点实验探究栏目)
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命题点1 水资源及其利用 (2025山东3)
考法❶ 水资源的保护
1.(2024·潍坊)水是宝贵的自然资源。下列对水的认识错误的是( )
A.明矾可用于吸附水中悬浮杂质
B.活性炭用于自来水杀菌消毒
C.合理施用化肥和农药,保护水体环境
D.实施雨污分流,改善城市环境
思维导引:活性炭结构疏松多孔→吸附色素与异味,不能杀菌消毒。
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2.【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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3.【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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考法❷ 水资源的利用
4.(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
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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____________________________。
(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:________________________。
混合物
②③①
吸附水中有颜色、异味的粒子
随时关水龙头(合理即可)
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命题点2 水的组成
1.(2025·郑州一模)某同学利用如图所示创新装置探究水的组成。下列说法正确的是( )
A.b中气体能使带有火星的木条复燃
B.a和b中气体的体积比大约为2∶1
C.滴加氢氧化钠溶液是为了增强水的导电性
D.结合实验现象可知,水由氢气和氧气组成
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.(2025·济南高新一模)氢气是一种清洁、高效、可再生的能源。我国科学家巧妙地把海水蒸发淡化与电解水结合起来,实现了海水的稳定、高效制氢,装置如图所示,其中聚四氟乙烯薄膜只允许水蒸气通过。下列说法中,不正确的是( )
A.导线a端接电源的负极
B.该制氢方法体现了原料来源广的优点
C.该法得到的氢气与氧气的质量比约为2∶1
D.随着反应进行,M、N室中海水含盐的浓度均增大
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实验2 水的组成及变化的探究
方案一 氢气在空气中燃烧(化合法)
1.氢气的性质与用途
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性质 用途
物理
性质 ________色、________臭、_____溶于
水气体,密度比空气的______, 填充气球
化学
性质 可燃性:氢气在空气中燃烧,生成水,放出大量的热 作高能
燃料
还原性:H2+CuO Cu+H2O 冶炼金属
无
无
难
小
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2.注意事项:混有一定量空气或氧气的氢气遇到明火易发生爆炸,因此在点燃氢气(或其他可燃性气体)前一定要检验其纯度,检验方法如图,发出尖锐爆鸣声表明气体不纯,声音很小则表示气体较纯。
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3.实验原理:_________________。
4.实验装置与现象:纯净的氢气在空气中安静燃烧,放出大量热,罩在火焰上方的烧杯内壁出现无色液滴。
5.实验结论:水由________元素组成。
2H2+O2 2H2O
====
点燃
氢、氧
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方案二 电解水实验(分解法)
1.实验原理:_____________________。
2.实验装置
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________。
4.气体的检验及产物的判断(针对装置一)
(1)正极:将燃着的木条靠近玻璃管尖嘴处,慢慢打开活塞,木条________
______,证明是______。
(2)负极:将燃着的木条靠近玻璃管尖嘴处,打开活塞,气体燃烧,产生
淡蓝色火焰,证明是_______。
负
正
1∶2
燃烧得
更旺
氧气
氢气
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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大。
②氧气的氧化性很强,会与电极发生氧化反应。
氧气
氢气
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为原子,原子结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.(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,管a、管b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
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2.(1)[作图]电解时,水分子分解示意图如下,画出横线上的模型图。
(2)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:
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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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【拓展训练】
3.(2025·潍坊改编)兴趣小组用如图所示装置测定木糖醇中碳、氢、氧元素的质量比。取1.52 g 木糖醇置于装置甲反应管中,充分反应后,测得丙装置增重1.08 g,丁装置增重2.20 g(实验前已排尽装置内空气,装置乙、丙、丁、戊内试剂均足量)。下列说法错误的是( )
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A.装置乙中氧化铜的作用是确保含碳物质全部转化为二氧化碳
B.实验结束,应先熄灭酒精灯再停止通入氧气
C.若缺少装置戊,将导致测得的木糖醇中氧元素含量偏大
D.木糖醇中碳、氢、氧三种元素的质量比为15∶3∶20
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4.(2024·济南节选)如图所示为常见气体制备、净化、干燥、收集和进行实验探究的部分仪器(组装实验装置时,可重复选择仪器),兴趣小组的同学利用其进行下列化学实验。
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请根据题目要求,回答下列问题:
氧气的制取与物质组成的探究
(1)在实验室中以过氧化氢溶液(二氧化锰作催化剂)为原料,制备并收集一瓶干燥的氧气,所选仪器的连接顺序为____________(从左到右填写仪器序号字母)。
BCE(或BFE)
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(2)利用上述装置对某有机物CxHyOz的组成进行探究,所选仪器按“B→C1→A→C2→D→F”的顺序连接(C1、C2为浓硫酸洗气瓶),实验前检查装置气密性。使2.4 g该有机物在氧气中充分燃烧,观察现象,收集有关实验数据(设发生的化学反应都充分反应)。反应后测得装置C1质量增加0.1 g,装置C2质量增加0.9 g,装置D质量增加5.5 g。
通过分析计算可得,此2.4 g有机物中氢元素的质量为_____g(精确至0.1 g),该有机物CxHyOz中x∶y∶z= _________ (填最简整数比)。
0.1
5∶4∶2
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不同实验中水的作用
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____。
⑤⑥
②
①
③
④
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活动3 水质检测及自制净水器
1.(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。完成(1)~(3)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
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2.兴趣小组的同学发现各地都有饮用水源保护区,并对饮用水源保护区内的相关情况等展开了项目式学习。
任务一:水质检测
TDS值是水质的一项重要指标。取一饮用水源保护区水样的TDS值如图,则该水样的水质纯度为______。
一般
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任务二:调查水污染的处理方法
【参观学习】
污水处理的部分流程如图所示,污水通过“格栅”可去除较大的悬浮物、
漂浮物,相当于基本实验操作中的______,该实验操作用到的玻璃仪器
有烧杯、玻璃棒、______。
过滤
漏斗
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任务三:参观自来水厂净水流程
【分析交流】
(1)取水后加入混凝剂明矾的作用是____________________________________
______________________________。
(2)活性炭(主要成分是C)在使用过程中要注意防火,原因是______________
(用化学方程式表示)。
C+O2 CO2
====
点燃
溶于水后生成胶状物对杂质进行吸附,
使杂质沉降(或吸附使杂质沉降)
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任务四:简易净水器的制作
该小组同学决定利用所学知识,自制净水器对湖水进行净化。
【材料准备】
同学们收集到的物品有饮料瓶、棉花、纱布、活性炭、细沙、小卵石、小刀、吸管、烧杯等。
【设计方案】
同学们设计了如图所示净水器。
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【进行实验】
(3)根据方案中的装置,用小刀去掉饮料瓶瓶底,在饮料瓶中从上到下依次放入小卵石、______、________、棉花,每种物质间用纱布隔开,每放一层都稍稍压实。瓶盖上打孔,插入一段吸管。
(4)将湖水从净水器上方倒入,在下方放一个烧杯。
【观察现象】
吸管处有水流下,接在烧杯中的水无色、透明。
细沙
活性炭
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【反思评价】
(5)小卵石、细沙、棉花的作用相当于实验操作中的______。
(6)为了使净水效果更好,你的建议是_________________________________
(写一点)。
(7)地球表面约有71%被海洋覆盖,但可供人类利用的淡水总量却不足1%。
爱护水资源是每个公民的责任和义务,请你说出一条节约用水的行为
________________________。
过滤
将出水口留小一点(或水流慢一点)
用洗衣水拖地(合理即可)
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57
$