2.4 水的组成和净化（知识清单）化学新教材沪教版九年级上册

第二章 空气与水资源 第四节 水的组成和净化 一、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℃，4℃时密度最大1g/cm3，固态水（冰）的密度比液态水的密度不上，可以浮在水面上；气态水无色无味。不同状态的水在一定条件下可以互相转化。 2．基础实验【实验1】水的电解实验 实验装置 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复燃，证明是氧气。 水在直流电的作用下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气。 反应文字表达式： 符号表达式为 实验结论 从上面的实验和发生的化学反应可以说明，水是由氢元素和氧元素组成的。 误差分析 实验中氢气与氧气的体积比往往大于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。 易错提示 ①做水的电解实验时，要在水中加入少量H2SO4或NaOH溶液，其目的是增强水的导电性，提高化学反应速率。 ②所用电源为直流电源，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能。 3．基础实验【实验2】氢气燃烧 物理性质 氢气是无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小。（排水法、向下排空气法收集） （证明氢气密度比空气小的方法：用氢气吹肥皂泡，若肥皂泡上升，则密度比空气小） 化学性质 可燃性 实验操作 实验现象 安静的燃烧，产生淡蓝色火焰。烧杯内壁出现小液滴，触摸烧杯外壁感觉烫。 实验分析 氢气具有可燃性，燃烧放热，生成水 反应表达式 文字表达式为：氢气+氧气 水 符号表达式为： H2　+　O2　 H2O 实验结论 水中含有氢元素和氧元素 注意事项 不纯的氢气(混有一定量空气或氧气)遇明火可能会爆炸，氢气的爆炸极限的体积分数为4%～74.2%。 因此点燃前必须验纯（如图所示操作）。若发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险）；声音很小则表明氢气较纯。 二、水的净化 1．水净化常用方法 （1）沉淀 明矾常用作絮凝剂。它能在水中生成凝胶状的物质，该物质具有很强的吸附能力，能使悬浮在水中的微小颗粒状杂质被吸附凝聚，然后在沉淀池中沉降分离。 （2）过滤 ①定义：把不溶性的固体与液体分开的一种方法叫过滤。 ②过滤器的准备（如图）：用少量水润湿滤纸使滤纸和漏斗壁之间不要留有气泡。 ③操作 （3）吸附：常用的吸附剂活性炭（有疏松多孔的结构，具有吸附性，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。 （市场上出售的净水器，有些就是利用活性炭来吸附、过滤水中的杂质的） （4）蒸馏：利用液体沸点不同将液体分离的方法；可以除去水中所有杂质。得到的水是纯净物。 沸石（碎瓷片）的作用：防止液体暴沸；冷凝管中水下进上出：充分冷凝水蒸气；弃去最先得到的蒸馏水： 可能混有装置仪器中的杂质和低沸点的杂质。 （5）用离子交换树脂净水 离子交换树脂是一种人工合成的多孔性新型高分子材料，能够与水中的阴阳离子交换，起到净化水的作用。利用离子交换树脂还可以获得去离子水。离子交换法常用于处理硬水和海水。 2．硬水与软水 （1）硬水定义：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。 （2）鉴别方法：加入等量的肥皂水，浮渣较多、泡沫较少的是硬水，泡沫较多、浮渣较少的是软水。 （3）硬水软化的方法：实验室——蒸馏；生活中——煮沸；离子交换膜法，。 （4）长期使用硬水的坏处：影响洗涤剂的使用效率；长期饮用硬水对身体健康不利；一些工业生产也不能使用硬水，如锅炉容易结成水垢，浪费燃料，还易使管道变形甚至引起锅炉爆炸。 3．【实验探究】区别蒸馏水和氯化钠溶液 实验操作：从瓶中各取少许液体，用玻璃棒分别蘸取后在酒精灯火焰上灼烧，直至水被蒸干，观察现象。 实现结论：有白色固体析出的是氯化钠溶液，没有的为蒸馏水。 实验拓展：外观上看起来清澈的水，也可能含有某些可溶性物质。如果某个水样加热蒸干后有固体物质析出，则其一定含有可溶性物质。 4．自来水厂净水过程： 三、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。农业用水比例有明显下降，进入21世纪后基本稳定；工业用水比例则不断增加，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。 （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2.5%。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。 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。 1. 误认为电解水实验得到的是氢气和氧气，所以水是由氢气和氧气组成的。正确表述：水是由氢元素和氧元素组成的（宏观角度），或由水分子构成的（微观角度）。水是由氢气和氧气组成的说法是错误的。 2. 误认为电解水时正极产生氢气、负极产生氧气。正确记忆口诀"正氧负氢"（谐音"父亲"），正极产生氧气，负极产生氢气，体积比为1∶2。 3. 误认为电解水实验中氢气与氧气的体积比严格等于2∶1。实际实验中氧气体积往往偏小，体积比往往大于2∶1，原因是氧气溶解性大于氢气，且氧气可能与电极反应而被消耗。 4. 误认为电解水时加入少量稀硫酸或氢氧化钠溶液是为了作反应物。实际加入的目的是增强水的导电性，提高化学反应速率，硫酸或氢氧化钠本身并未被消耗。 5. 误认为电解水实验所用电源可以是交流电。实际必须使用直流电源，若使用交流电会有爆炸危险。电解过程中电能转化为化学能。 6. 误认为点燃氢气前不需要验纯。实际不纯的氢气（混有一定量空气或氧气）遇明火可能爆炸，氢气的爆炸极限体积分数为4%～74.2%，因此点燃前必须验纯。 7. 误认为验纯时听到尖锐爆鸣声说明氢气较纯。实际发出尖锐爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险），声音很小才表明氢气较纯。 8. 误认为水是由氢原子和氧原子构成的。正确表述：水是由水分子构成的；每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。宏观上水由氢元素和氧元素组成，微观上水由水分子构成。 9. 误认为过滤可以除去水中所有杂质。过滤只能除去不溶性固体杂质，不能除去可溶性杂质（如可溶性盐、色素等），也不能降低水的硬度。 10. 误认为过滤后滤液仍然浑浊是因为过滤操作有误，一定是滤纸破损。实际可能原因有多种：滤纸破损、液面高于滤纸边缘、仪器不干净等，需逐一排查。 11. 误认为活性炭净水是利用其化学性质。实际活性炭具有疏松多孔的结构，利用其吸附性（物理性质）吸附色素和异味。 12. 误认为蒸馏是化学变化。蒸馏是利用液体沸点不同将液体分离的方法，属于物理变化；蒸馏得到的水是纯净物。 13. 误认为蒸馏操作中冷凝管水流方向可以随意。正确操作：冷凝管中冷却水应下进上出（逆流冷凝），以充分冷凝水蒸气；加入沸石（碎瓷片）防止暴沸；弃去最先得到的蒸馏水。 14. 误认为蒸馏和煮沸是同一种操作。煮沸是将水加热至沸腾，可部分降低水的硬度；蒸馏是将水蒸发再冷凝，可以除去水中几乎所有杂质，得到纯净水。 15. 误认为硬水一定是有害的，不能饮用。实际日常生活中我们饮用的水大多含有一定量的可溶性钙、镁化合物，适量饮用无害；硬水的危害主要在于工业生产中（如锅炉结垢引发爆炸）和影响洗涤效果。 16. 误认为用肥皂水区分硬水和软水时，泡沫多的是硬水。实际恰好相反：加入肥皂水后，浮渣较多、泡沫较少的是硬水；泡沫较多、浮渣较少的是软水。 17. 误认为软化硬水只有煮沸一种方法。实际生活中用煮沸，实验室中用蒸馏，工业上还可用离子交换法，不同场景适用不同方法。 18. 误认为自来水厂净水过程包含蒸馏。实际自来水厂的净水流程为：沉淀→过滤→吸附→消毒，不包含蒸馏；消毒（如加氯气）属于化学变化，其余步骤属于物理变化。 19. 误认为明矾净水是化学变化所以明矾被消耗了。实际明矾在水中生成的凝胶状物质起到吸附凝聚作用使悬浮杂质沉降，明矾属于絮凝剂，其本身发生了化学变化。 20. 误认为外观清澈透明的水就是纯净水。实际清澈透明的水也可能含有可溶性杂质（如可溶性盐），如果蒸干后有固体析出则证明含有可溶性物质。只有蒸馏得到的水才是纯净物。 21. 误认为水资源的储量丰富就不需要节约用水。实际地球上淡水资源仅占总水量的约2.5%，可直接利用的淡水资源更少，我国人均水资源占有量仅为世界人均水平的四分之一，必须节约用水。 22. 误认为水的净化方法中净化程度最高的是过滤。实际净化程度从低到高为：沉淀＜过滤＜吸附＜蒸馏，蒸馏的净化程度最高，可以除去水中几乎所有杂质。 23. 误认为氢气是密度最小的气体，所以只能用向下排空气法收集。实际氢气难溶于水，既可用排水法收集，也可用向下排空气法收集；但排水法收集的气体更纯。 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1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 空气与水资源 第四节 水的组成和净化 一、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℃，4℃时密度最大1g/cm3，固态水（冰）的密度比液态水的密度不上，可以浮在水面上；气态水无色无味。不同状态的水在一定条件下可以互相转化。 2．基础实验【实验1】水的电解实验 实验装置 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复燃，证明是氧气。 水在直流电的作用下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气。 反应文字表达式： 符号表达式为 实验结论 从上面的实验和发生的化学反应可以说明，水是由氢元素和氧元素组成的。 误差分析 实验中氢气与氧气的体积比往往大于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。 易错提示 ①做水的电解实验时，要在水中加入少量H2SO4或NaOH溶液，其目的是增强水的导电性，提高化学反应速率。 ②所用电源为直流电源，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能。 3．基础实验【实验2】氢气燃烧 物理性质 氢气是无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小。（排水法、向下排空气法收集） （证明氢气密度比空气小的方法：用氢气吹肥皂泡，若肥皂泡上升，则密度比空气小） 化学性质 可燃性 实验操作 实验现象 安静的燃烧，产生淡蓝色火焰。烧杯内壁出现小液滴，触摸烧杯外壁感觉烫。 实验分析 氢气具有可燃性，燃烧放热，生成水 反应表达式 文字表达式为：氢气+氧气 水 符号表达式为： H2　+　O2　 H2O 实验结论 水中含有氢元素和氧元素 注意事项 不纯的氢气(混有一定量空气或氧气)遇明火可能会爆炸，氢气的爆炸极限的体积分数为4%～74.2%。 因此点燃前必须验纯（如图所示操作）。若发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险）；声音很小则表明氢气较纯。 二、水的净化 1．水净化常用方法 （1）沉淀 明矾常用作絮凝剂。它能在水中生成凝胶状的物质，该物质具有很强的吸附能力，能使悬浮在水中的微小颗粒状杂质被吸附凝聚，然后在沉淀池中沉降分离。 （2）过滤 ①定义：把不溶性的固体与液体分开的一种方法叫过滤。 ②过滤器的准备（如图）：用少量水润湿滤纸使滤纸和漏斗壁之间不要留有气泡。 ③操作 （3）吸附：常用的吸附剂活性炭（有疏松多孔的结构，具有吸附性，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。 （市场上出售的净水器，有些就是利用活性炭来吸附、过滤水中的杂质的） （4）蒸馏：利用液体沸点不同将液体分离的方法；可以除去水中所有杂质。得到的水是纯净物。 沸石（碎瓷片）的作用：防止液体暴沸；冷凝管中水下进上出：充分冷凝水蒸气；弃去最先得到的蒸馏水： 可能混有装置仪器中的杂质和低沸点的杂质。 （5）用离子交换树脂净水 离子交换树脂是一种人工合成的多孔性新型高分子材料，能够与水中的阴阳离子交换，起到净化水的作用。利用离子交换树脂还可以获得去离子水。离子交换法常用于处理硬水和海水。 2．硬水与软水 （1）硬水定义：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。 （2）鉴别方法：加入等量的肥皂水，浮渣较多、泡沫较少的是硬水，泡沫较多、浮渣较少的是软水。 （3）硬水软化的方法：实验室——蒸馏；生活中——煮沸；离子交换膜法，。 （4）长期使用硬水的坏处：影响洗涤剂的使用效率；长期饮用硬水对身体健康不利；一些工业生产也不能使用硬水，如锅炉容易结成水垢，浪费燃料，还易使管道变形甚至引起锅炉爆炸。 3．【实验探究】区别蒸馏水和氯化钠溶液 实验操作：从瓶中各取少许液体，用玻璃棒分别蘸取后在酒精灯火焰上灼烧，直至水被蒸干，观察现象。 实现结论：有白色固体析出的是氯化钠溶液，没有的为蒸馏水。 实验拓展：外观上看起来清澈的水，也可能含有某些可溶性物质。如果某个水样加热蒸干后有固体物质析出，则其一定含有可溶性物质。 4．自来水厂净水过程： 三、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。农业用水比例有明显下降，进入21世纪后基本稳定；工业用水比例则不断增加，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。 （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2.5%。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。 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。 1. 误认为电解水实验得到的是氢气和氧气，所以水是由氢气和氧气组成的。正确表述：水是由氢元素和氧元素组成的（宏观角度），或由水分子构成的（微观角度）。水是由氢气和氧气组成的说法是错误的。 2. 误认为电解水时正极产生氢气、负极产生氧气。正确记忆口诀"正氧负氢"（谐音"父亲"），正极产生氧气，负极产生氢气，体积比为1∶2。 3. 误认为电解水实验中氢气与氧气的体积比严格等于2∶1。实际实验中氧气体积往往偏小，体积比往往大于2∶1，原因是氧气溶解性大于氢气，且氧气可能与电极反应而被消耗。 4. 误认为电解水时加入少量稀硫酸或氢氧化钠溶液是为了作反应物。实际加入的目的是增强水的导电性，提高化学反应速率，硫酸或氢氧化钠本身并未被消耗。 5. 误认为电解水实验所用电源可以是交流电。实际必须使用直流电源，若使用交流电会有爆炸危险。电解过程中电能转化为化学能。 6. 误认为点燃氢气前不需要验纯。实际不纯的氢气（混有一定量空气或氧气）遇明火可能爆炸，氢气的爆炸极限体积分数为4%～74.2%，因此点燃前必须验纯。 7. 误认为验纯时听到尖锐爆鸣声说明氢气较纯。实际发出尖锐爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险），声音很小才表明氢气较纯。 8. 误认为水是由氢原子和氧原子构成的。正确表述：水是由水分子构成的；每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。宏观上水由氢元素和氧元素组成，微观上水由水分子构成。 9. 误认为过滤可以除去水中所有杂质。过滤只能除去不溶性固体杂质，不能除去可溶性杂质（如可溶性盐、色素等），也不能降低水的硬度。 10. 误认为过滤后滤液仍然浑浊是因为过滤操作有误，一定是滤纸破损。实际可能原因有多种：滤纸破损、液面高于滤纸边缘、仪器不干净等，需逐一排查。 11. 误认为活性炭净水是利用其化学性质。实际活性炭具有疏松多孔的结构，利用其吸附性（物理性质）吸附色素和异味。 12. 误认为蒸馏是化学变化。蒸馏是利用液体沸点不同将液体分离的方法，属于物理变化；蒸馏得到的水是纯净物。 13. 误认为蒸馏操作中冷凝管水流方向可以随意。正确操作：冷凝管中冷却水应下进上出（逆流冷凝），以充分冷凝水蒸气；加入沸石（碎瓷片）防止暴沸；弃去最先得到的蒸馏水。 14. 误认为蒸馏和煮沸是同一种操作。煮沸是将水加热至沸腾，可部分降低水的硬度；蒸馏是将水蒸发再冷凝，可以除去水中几乎所有杂质，得到纯净水。 15. 误认为硬水一定是有害的，不能饮用。实际日常生活中我们饮用的水大多含有一定量的可溶性钙、镁化合物，适量饮用无害；硬水的危害主要在于工业生产中（如锅炉结垢引发爆炸）和影响洗涤效果。 16. 误认为用肥皂水区分硬水和软水时，泡沫多的是硬水。实际恰好相反：加入肥皂水后，浮渣较多、泡沫较少的是硬水；泡沫较多、浮渣较少的是软水。 17. 误认为软化硬水只有煮沸一种方法。实际生活中用煮沸，实验室中用蒸馏，工业上还可用离子交换法，不同场景适用不同方法。 18. 误认为自来水厂净水过程包含蒸馏。实际自来水厂的净水流程为：沉淀→过滤→吸附→消毒，不包含蒸馏；消毒（如加氯气）属于化学变化，其余步骤属于物理变化。 19. 误认为明矾净水是化学变化所以明矾被消耗了。实际明矾在水中生成的凝胶状物质起到吸附凝聚作用使悬浮杂质沉降，明矾属于絮凝剂，其本身发生了化学变化。 20. 误认为外观清澈透明的水就是纯净水。实际清澈透明的水也可能含有可溶性杂质（如可溶性盐），如果蒸干后有固体析出则证明含有可溶性物质。只有蒸馏得到的水才是纯净物。 21. 误认为水资源的储量丰富就不需要节约用水。实际地球上淡水资源仅占总水量的约2.5%，可直接利用的淡水资源更少，我国人均水资源占有量仅为世界人均水平的四分之一，必须节约用水。 22. 误认为水的净化方法中净化程度最高的是过滤。实际净化程度从低到高为：沉淀＜过滤＜吸附＜蒸馏，蒸馏的净化程度最高，可以除去水中几乎所有杂质。 23. 误认为氢气是密度最小的气体，所以只能用向下排空气法收集。实际氢气难溶于水，既可用排水法收集，也可用向下排空气法收集；但排水法收集的气体更纯。 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1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $