2.4水的组成和净化（第1课时） 备课包 -2025-2026学年九年级化学沪教版上册

第4节 水的组成和净化（第1课时） 【目标预览】 认识水资源综合利用对社会可持续发展的重要意义； 能结合电解水实验探究水的组成。 一、水资源的综合利用 1.水资源状况 (1)我国不同时期的年用水总量呈现较明显的增加趋势，对于水资源总的需求量越来 越大。农业用水比例有__________， 进入21世纪后基本稳定；工业用水比例不断 _______，近些年保持稳定且有下降趋势，反映了工业结构调整和用水效率的提高； 生活用水比例持续增加反映了人民生活水平的日益 提高。特别值得指出的是，水 资源节约意识增强，人工生态环境补水量的比例逐渐升高，这说明我国对生态环境 保护的力度逐渐加大，更重视生态环境的可持续发展。 (2)相对于丰富的海水资源，世界上的淡水资源一直处于紧缺状态，淡水仅占地球水 量的约_______。我国水资源的状况分布不均，人均量少，人均水资源占有量仅为 世界人均水平的四分之一；有超过一半的地区处于严重缺水状态。充分利用丰富的 __________，是解决人类水危机的重要途径。 明显下降 增加 2.5% 海水资源 2.保护水资源 运用化学方法，不仅可以提高水资源综合利用价值，还能够检测水资源受污染的程度并将其加以净化，实现水资源的重新利用。每个公民都应该树立保护水资源的意识，养成节约用水、合理用水、防止水污染的良好习惯。要牢固树立“绿水青山就是金山银山”的理念，统筹水资源、水环境、水生态治理，推动社会的可持续发展。 标志由水滴、手掌和地球变形而成，标志留白部分像一只手托起一滴水。手是“节水”二字拼音首字母J、S的变形，象征人人动手来节约每一滴水。手又像一条蜿蜒的河流，寓意滴水汇成江河。绿色的圆形代表地球，象征着节约用水是保护地球生态环境的重要环节。 提醒人们：如果不节约用水，地球上的最后一滴水将会是人类的眼泪。 节水标志 3. 水污染的主要途径：工业废水、农业用水、生活污水。 4. 防止水污染的措施：工业废水、生活污水处理达标后排放；农业上合理使用化肥、 农药。 5. 解决淡水危机的方法：(1)海水淡化；(2)净化被污染的水，实现水资源的重复利用。 注意：海水淡化不同于污水处理。 6. 海水淡化的实质是将海水中的______与_____分离。请你从减少能源消耗和保护环 境的角度，设计一种海水淡化的技术路线，并说明其工作原理。 盐分 水 通过将海水加热，使其蒸发，蒸气再经过冷凝器使水蒸气重新凝结成纯净水。为了节约能源，可以利用太阳能蒸馏器进行海水淡化；得到的盐分也是重要的化工原料。 二、探究水的组成 1.水的物理性质 101kpa条件下，水的凝固点是0℃，沸点是100℃，_____时密度最大1g/cm3，固态水(冰)的密度比液态水的密度____，可以浮在水面上；气态水_____色_____味。不同状态的水在一定条件下可以互相转化。 【温故知新】水加热煮沸产生水蒸气，水蒸气冷凝又变成液态的水，通过这一系列的_____变化可以获得较为纯净的水。日常生活中的水大多_____纯净物，研究水的组成必须使用纯净物。利用化学反应在一定条件下使水分解，研究水分解后的________，可以帮助我们认识水的组成。(化学反应前后，______种类不变) 4℃ 小 无 无 物理 不是 产物 元素 2. 水的电解实验 实验装置：如右图(水电解器) (1)电源：________ (2)水中可以加少量氢氧化钠(NaOH)， 目的是__________________。 实验现象：(1)电极上均有 产生； (2)a、b两试管中气体体积比约为 。 气体验证： (1)a中气体点燃火焰呈 (若气体量少，可能有 )， 证明是氢气； (2)b中气体能使带火星的木条_____，证明是氧气。 直流电 增强溶液的导电性 气泡 2∶1 淡蓝色 爆鸣声 复燃 结论：水在直流电的作用下，发生了 反应，生成了____________。 反应的文字表达式：___________________ 符号表达式：________________ 分解 氢气和氧气 水 氢气 + 氧气 H2O H2 + O2 通电 通电 注意：电解水生成O2、H2的体积比是1∶2，质量比是8∶1 实验结论：氢气由氢元素组成 氧气由氧元素组成 化学反应前后 ________不变 水是由_______________组成的 【注意】电解水生成了氢气和氧气，但是不能说“水是由氢气和氧气组成的”。 【拓展】在电解水的实验中，氢气与氧气的体积比往往会大于 2∶1。主要原因： ① ； ② 。 【学以致用】 ①电解水的过程中，____能转化为_____能。 ②水在煮沸过程中会变成水蒸气，水蒸气在一定条件下可以部分分解产生氢气和氧 气，上述两个过程中，水的煮沸过程是_____变化，水的分解过程是_____变化。 元素种类 氢元素和氧元素 氧气在水中的溶解性比氢气强 电极氧化消耗了少量氧气 电 化学 物理 化学 2、氢气 (1)物理性质：氢气是一种 的气体， 溶于水， 密度比空气的 (___________)。 (2)化学性质：氢气有_____性 ①现象：纯净的氢气在空气中___________，产生 的火焰，放出 ， 倒置在火焰上方的干冷烧杯内壁有 。 ②反应的文字表达式为：___________________ 反应的基本类型：_____反应 符号表达式为：_________________ ③结论：氢气在空气中燃烧的实验也能说明水是由________________组成的。 无色无味 难 小 最轻的气体 可燃 安静的燃烧 淡蓝色 大量的热量 水雾 氢气 + 氧气 水 化合 H2 + O2 H2O 氢元素和 氧元素 ④因为氢气有_____性，且燃烧后生成物仅是_____，所以氢气是一种理想的燃料(绿 色能源)。 a. 氢气作为一种理想能源，优点有：热值高；燃烧产物是水，不产生污染，生成的 水____________；原料是水、来源广。 b. 一旦解决了氢气的_____、_____和________等瓶颈问题，就能真正打开“氢能时代” 的大门，实现能源的可持续发展。 c. 除了电解水生成氢气和氧气，还能用______等物质作为催化剂，利用_______可以 直接将水分解为氢气和氧气；我国科研人员发现，用___________________等材料 作为催化剂，在太阳光下分解水的效果良好。 可燃 水 又可循环使用 制取 分离 安全储运 TiO2 太阳光 纳米级的硅、石墨烯 【注意】 不纯的氢气点燃时有可能发生爆炸，所以点燃氢气前一定要先检验____________(验 纯)。 方法是：用排水法收集一试管氢气，拇指堵住管口，管口向下移近火焰，移开拇指 点火，如果听到______________，表明氢气不纯；如果听到_________，表 明氢气纯净。 氢气的纯度 尖锐的爆鸣声 声音很小 【思考】 1. 电解水实验中产生气体的体积与反应时间的关系如图所示。 下列分析正确的是 A. 与电源负极相连的电极上产生的气体是N B. 检验气体M、N可证明水的组成 C. 气体M、N的质量比为1∶2 D. 通电后气体产生的速率相同 2. 化学变化前后______的种类不会发生改变。如石蜡燃烧生成水和二氧化碳，石蜡 的组成中一定有_______元素，可能有____元素。 3. 碘与锌在常温下反应速度很慢，若滴入几滴水则 反应剧烈，则水的作用是______________。 B 元素 碳和氢 氧 石蜡 + O2 CO2 + H2O C H O C H O 加快反应速率 $ “唯美课堂” 初三化学导学案(第2章) 编制人：王建伟 第2章 空气与水资源 第4节 水的组成和净化1 【目标预览】认识水资源综合利用对社会可持续发展的重要意义；能结合电解水实验探究水的组成。 【基础知识梳理】 一、水资源的综合利用 1.水资源状况 (1)我国不同时期的年用水总量呈现较明显的增加趋势，对于水资源总的需求量越来越大。农业用水比例有___________，进入21世纪后基本稳定；工业用水比例不断________，近些年保持稳定且有下降趋势，反映了工业结构调整和用水效率的提高；生活用水比例持续增加反映了人民生活水平的日益提高。特别值得指出的是，水资源节约意识增强，人工生态环境补水量的比例逐渐升高，这说明我国对生态环境保护的力度逐渐加大，更重视生态环境的可持续发展。 (2)相对于丰富的海水资源，世界上的淡水资源一直处于紧缺状态，淡水仅占地球水量的约_______。我国水资源的状况分布不均，人均量少，人均水资源占有量仅为世界人均水平的四分之一；有超过一半的地区处于严重缺水状态。充分利用丰富的_____________，是解决人类水危机的重要途径。 2.保护水资源 运用化学方法，不仅可以提高水资源综合利用价值，还能够检测水资源受污染的程度并将其加以净化，实现水资源的重新利用。每个公民都应该树立保护水资源的意识，养成节约用水、合理用水、防止水污染的良好习惯。要牢固树立“绿水青山就是金山银山”的理念，统筹 水资源、水环境、水生态治理，推动社会的可持续发展。 3.水污染的主要途径：工业废水、农业用水、生活污水。 4.防止水污染的措施：工业废水、生活污水处理达标后排放； 农业上合理使用化肥、农药。 5.解决淡水危机的方法：(1)海水淡化；(2)净化被污染的水，实现水资源的重复利用。 注意：海水淡化不同于污水处理。 6.海水淡化的实质是将海水中的_______与______分离。请你从减少能源消耗和保护环境的角度，设计一种海水淡化的技术路线，并说明其工作原理。 二、探究水的组成 1.水的物理性质 101kpa条件下，水的凝固点是0℃，沸点是100℃，_____时密度最大1g/cm3，固态水(冰)的密度比液态水的密度____，可以浮在水面上；气态水_____色_____味。不同状态的水在一定条件下可以互相转化。 【温故知新】水加热煮沸产生水蒸气，水蒸气冷凝又变成液态的水，通过这一系列的_______变化可以获得较为纯净的水。日常生活中的水大多_______纯净物，研究水的组成必须使用纯净物。利用化学反应在一定条件下使水分解，研究水分解后的________，可以帮助我们认识水的组成。(化学反应前后，________种类不变) 2. 水的电解实验 实验装置：如右图(水电解器) (1)电源：_____________ (2)水中可以加少量氢氧化钠(NaOH)，目的是_________________。 实验现象：(1)电极上均有气泡 产生； (2)a、b两试管中气体体积比约为2:1 。 气体验证：(1)a中气体点燃火焰呈蓝色 (若气体量少，可能有爆鸣 声 )，证明是氢气； (2)b中气体能使带火星的木条_________，证明是氧气。 结论：水在直流电的作用下，发生了分解反 反反应， 生成了氢气 和氧气—————。 反应的文字表达式：____________________________ ( 化学反应前后_______种类不变 )符号表达式：____________________________ ( 水是由_______ ________ 组成的 )实验结论：氢气由氢元素组成 氧气由氧元素组成 【注意】电解水生成了氢气和氧气，但是不能说“水是由氢气和氧气组成的”。 【拓展】电解水的实验中，氢气与氧气的体积比往往会大于2∶1。 主要原因：①氧气的溶解性大于氢气 ；②氧气与电极反应而消耗 。 【学以致用】①电解水的过程中，_____能转化为_______能。 ②水在煮沸过程中会变成水蒸气，水蒸气在一定条件下可以部分分解产生氢气和氧气，上述两个过程中，水的煮沸过程是_______变化，水的分解过程是_______变化。 2、氢气 (1)物理性质：氢气是一种无色、无味的气体，难溶于溶于水，密度比空气的小 (最轻的气体)。 (2)化学性质：氢气有_________性 ①现象：纯净的氢气在空气中安 燃烧，产生淡蓝色火的的火焰，放出放出大量热___，倒置在火焰上方的干冷烧杯内壁有生成水 。 ②反应的文字表达式为：________________________ 反应的基本类型：_______反应 符号表达式为：氢气的纯度氢气的纯度 ③结论：氢气在空气中燃烧的实验也能说明水是由_____________________组成的。 ④因为氢气有________性，且燃烧后生成物仅是______，所以氢气是一种理想的燃料(绿色能源)。 a.氢气作为一种理想能源，优点有：热值高；燃烧产物是水，不产生污染，生成的水_____________；原料是水、来源广。 b.一旦解决了氢气的_______、________和___________等瓶颈问题，就能真正打开“氢能时代” 的大门，实现能源的可持续发展。 c.除了电解水生成氢气和氧气，还能用________等物质作为催化剂，利用__________可以直接将水分解为氢气和氧气；我国科研人员发现，用____________________________等材料作为催化剂，在太阳光下分解水的效果良好。 【注意】不纯的氢气点燃时有可能发生爆炸，所以点燃氢气前一定要先检验_____________(验纯)。 方法是：用排水法收集一试管氢气，拇指堵住管口，管口向下 移近火焰，移开拇指点火，如果听到___________________， 表明氢气不纯；如果听到_________________，表明氢气纯净。 【思考】1.电解水实验中产生气体的体积与反应时间的关系如图 所示。下列分析正确的是 A．与电源负极相连的电极上产生的气体是N B．检验气体M、N可证明水的组成 C．气体M、N的质量比为1：2 D．通电后气体产生的速率相同 2.化学变化前后______的种类不会发生改变。如石蜡燃烧生成水和二氧化碳，石蜡的组成中一定有___________元素，可能有_______元素。 3.碘与锌在常温下反应速度很慢，若滴入几滴水则反应剧烈，则水的作用是______________。 学科网（北京）股份有限公司 $ “唯美课堂” 编制人：王建伟 《第2章 空气与水资源》课时作业 第4节 水的组成和净化1 姓名___________ 【基础题】 ( )1.在水电解器的玻璃管中注满水,接通直流电源一段时间后的情况如图所示。 下列叙述错误的是 A．通电过程中，观察到 b 中液面下降 B．a和c中收集气体的方法均为排水法 C．可用带火星的木条检验 a 中的气体 D．通过水通电生成的两种物质可以确定水由氢、氧元素组成 ( 第1题图 )( )2．如图为电解水实验示意图。下列说法中正确的是 A．与负极相连的试管内收集的气体是氧气 B．产生氢气和氧气的质量比为2:1 ( 第 2 题图 )C．与正极相连的试管内收集的气体能燃烧 D．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的 ( )3．H2的燃烧和水的电解实验如图所示。下列说法正确的是 A．点燃H2前不用检验纯度 B．干冷烧杯内壁无明显变化 C．a管内的气体是H2 D．a、b两管内气体的体积比约为1:2 ( 第 3 题图 )( )4．电解水实验如图所示。下列说法正确的是 A．a玻璃管上方产生的气体是氢气 B．产生氢气和氧气的体积比为1：2 C．往水中加入适量的氢氧化钠是为了增强水的导电性 D．该实验说明水是由氢气和氧气组成的 ( 第 4 题图 )( )5．如图是教材中两个实验，下列有关说法错误的是 A．实验①点燃氢气之前要检验其纯度 B．实验②a，b两管上方生成气体的体积比的为2：1 ( 第 5 题图 )C．两个实验中发生的反应都是分解反应 D．两个实验均可证明水的组成 ( )6.图1是电解水的装置，图2是甲、乙试管中收集到的气体体积与时间的关系图。若甲试管中生成气体N，下列说法不正确的是 A．a应接电源正极 B．气体 M 能使带火星的木条复燃 C．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的 D．8min时产生的H₂和O₂的体积比是2:1 ( )7.某同学进行水的组成及变化的探究，其中操作错误的是 A． 检验氧气 B． 氢气验纯 C． 点燃氢气 D． 熄灭酒精灯 ( )8.如图是电解水及其相关实验，下列说法正确的是 A．与b管相连的是电源正极 B．a管中产生的气体可做燃料 C．如图两个实验均可证明水是由氢气和氧气组成的 D．图2中“干燥氧气”的目的是除去水蒸气，防止对生成物 的检验产生干扰 9.某兴趣小组用如图装置完成电解水实验并收集产生的气体。 (1)试管c收集到的是氢气，根据图示收集方法可推测出氢气的密度 (填“大于”或“小于”)空气，a端连接电源的 (填“正”或“负”)极，检验氢气的方法和现象是 。 (2)试管d中气体收集方法的名称是 。 (3) (填“c”或“d”)管中的气体先收集满，请说明理由 。 【提高题】 10.如图1为某同学进行电解水实验的装置图，试回答下列问题：   (1)图1中A端为电源的 (填“正”或“负”)极。 (2)在电解水实验中，将两极产生的气体的体积与时间的关系 绘制成如图2所示的图像。 由图2看出，a气体是 ，b气体是 。 (3)如果管C中气体的体积为10mL，则管D中气体的体积约 为 。实验操作中发现二者体积比偏小，造成体积比偏小的原因可能是 。 (4)实验中用 检验管C中气体，观察到的现象是 。 (5写出水在通电条件下反应的文字表达式 ，该反应的基本类型是 。 11.某兴趣小组进行电解水实验研究水的组成。 Ⅰ．研究水的组成 用回形针作电极进行电解水实验，装置如图所示，电解一段时间，收集两极 产生的气体。 (1)用燃着的木条分别靠近两试管口，试管a中气体被点燃，产生淡蓝色火焰， 说明收集的气体为H2；试管b中， ，说明收集的气体 为O2. 。得出结论为：水由 元素组成。 (2)收集的H2与O2体积比为2：1，结合查阅的资料得出结论，两气体的分子数目比为2：1. 上述结论得出，试管内两种气体分子的 (填“间距”或“大小”)相同。 Ⅱ．研究电解水反应速率的影响因素 小组研究电解水反应速率的影响因素，实验数据如下表： 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ 蒸馏水/mL 350 350 350 350 350 NaOH质量/g 0 2 4 4 4 回形针的间距/cm 1 3 3 2 1 回形针上产生气泡的速度 几乎无气泡 较慢 较快 快 很快 (3)实验①中几乎不产生气体的原因是 。 (4)对比实验 (填实验序号)可知，其它条件相同时，加入NaOH越多，电解速率越快。对比实验③④⑤，可以得出的结论是 。 (5)你认为影响水电解速率的因素还有 (写一种)。 学科网（北京）股份有限公司 $ “唯美课堂” 编制人：王建伟 《第2章 空气与水资源》课时作业 第4节 水的组成和净化1 姓名___________ 【基础题】 ( )1.在水电解器的玻璃管中注满水,接通直流电源一段时间后的情况如图所示。 下列叙述错误的是 A．通电过程中，观察到 b 中液面下降 B．a和c中收集气体的方法均为排水法 C．可用带火星的木条检验 a 中的气体 D．通过水通电生成的两种物质可以确定水由氢、氧元素组成 ( )2．H2的燃烧和水的电解实验如图所示。下列说法正确的是 A．点燃H2前不用检验纯度 B．干冷烧杯内壁无明显变化 C．a管内的气体是H2 D．a、b两管内气体的体积比约为1:2 ( )3.图1是电解水的装置，图2是甲、乙试管中收集到的气体体积与时间的关系图。若甲试管中生成气体N，下列说法不正确的是 A．a应接电源正极 B．气体 M 能使带火星的木条复燃 C．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的 D．8min时产生的H₂和O₂的体积比是2:1 ( )4.如图是电解水及其相关实验，下列说法正确的是 A．与b管相连的是电源正极 B．a管中产生的气体可做燃料 C．如图两个实验均可证明水是由氢气和氧气组成的 D．图2中“干燥氧气”的目的是除去水蒸气，防止对生成物 的检验产生干扰 5.某兴趣小组用如图装置完成电解水实验并收集产生的气体。 (1)试管c收集到的是氢气，根据图示收集方法可推测出氢气的密度 (填“大于”或“小于”)空气，a端连接电源的 (填“正”或“负”)极，检验氢气的方法和现象是 。 (2)试管d中气体收集方法的名称是 。 (3) (填“c”或“d”)管中的气体先收集满，请说明理由 。 【提高题】 6.如图1为某同学进行电解水实验的装置图，试回答下列问题：   (1)图1中A端为电源的 (填“正”或“负”)极。 (2)在电解水实验中，将两极产生的气体的体积与时间的关系 绘制成如图2所示的图像。 由图2看出，a气体是 ，b气体是 。 (3)如果管C中气体的体积为10mL，则管D中气体的体积约 为 。实验操作中发现二者体积比偏小，造成体积比偏小的原因可能是 。 (4)实验中用 检验管C中气体，观察到的现象是 。 (5写出水在通电条件下反应的文字表达式 ，该反应的基本类型是 。 7.某兴趣小组进行电解水实验研究水的组成。 Ⅰ．研究水的组成 用回形针作电极进行电解水实验，装置如图所示，电解一段时间，收集两极 产生的气体。 (1)用燃着的木条分别靠近两试管口，试管a中气体被点燃，产生淡蓝色火焰， 说明收集的气体为H2；试管b中， ，说明收集的气体 为O2. 。得出结论为：水由 元素组成。 (2)收集的H2与O2体积比为2：1，结合查阅的资料得出结论，两气体的分子数目比为2：1. 上述结论得出，试管内两种气体分子的 (填“间距”或“大小”)相同。 Ⅱ．研究电解水反应速率的影响因素 小组研究电解水反应速率的影响因素，实验数据如下表： 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ 蒸馏水/mL 350 350 350 350 350 NaOH质量/g 0 2 4 4 4 回形针的间距/cm 1 3 3 2 1 回形针上产生气泡的速度 几乎无气泡 较慢 较快 快 很快 (3)实验①中几乎不产生气体的原因是 。 (4)对比实验 (填实验序号)可知，其它条件相同时，加入NaOH越多，电解速率越快。对比实验③④⑤，可以得出的结论是 。 (5)你认为影响水电解速率的因素还有 (写一种)。 【拓展题】 8. 化学兴趣小组以“认识水”为主题开展项目式学习。 【任务一】认识水的蒸发 (1)如图是两杯等体积的水在不同温度下放置时发生变化的微观示意图，已知两杯水的水温分别是20℃和50℃，则温度为20℃的水为 (填序号) 【任务二】探究水的电解 (2)兴趣小组A自制如图1所示装置，兴趣小组B则采用如图2所示装置完成探究水的组成 步骤一：检查装置气密性，用烧杯向广口瓶中加入500mL1%的氢氧化钠溶液，将导线穿过橡胶塞与自制红铜电极连接，将塑料管套在红铜电极上，上端插入橡胶塞上。塞紧胶塞，将橡胶管与50mL的注射器3连接好。 步骤二：取下注射器1，用注射器3向瓶中打气，使溶液进入塑料管中，直到刚有溶液溢出再安上注射器1：取下注射器2，进行同上操作后，安装注射器2。 步骤三：将导线与24V的学生电源相连，打开开关，大约2min后可观察到注射器1与注射器2收集到的气体体积比约为 ，电源正极 (填实验现象)，关闭电源。 步骤四：取下注射器2，点火，推动注射器2的活塞，产生的现象是 。 【任务三】探究不同电压和不同浓度NaOH溶液对电解水速率的影响 (3)电解纯水速率较慢，小组同学进行多次实验，测得产生 20mL氢气所需时间如图，电解5%的NaOH溶液时， 改变电压对电解水速率的影响是 。 上述实验中，电解水速率最快的条件是 、 。 学科网（北京）股份有限公司 $