第08讲 自然界的水-2024年暑假新九年级化学自学预习精品讲义（沪教版）

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2024年暑假新九年级化学自学预习精品讲义

第08讲 自然界的水

【学习目标】

1．通过水的电解实验探究，认识水的组成；

2．使学生知道沉淀、过滤、蒸馏等常用三种净化水的方法，能说出自来水的净化，初步学会过滤的操作及操作过程中要注意的事项。

3．知道纯净水和天然水的区别，学会用肥皂水鉴别硬水和软水，知道硬水的危害及硬水软化的方法。

【重点】

1．通过电解水实验分析水的组成。从元素的角度理解水的组成。

2．水的净化过程，过滤操作的原理和实验。硬水和软水的区别和硬水软化的方法。

【难点】

1．自来水的净化过程。过滤的操作方法和注意事项。

2．硬水软化的方法。

一、水的组成

1、水的电解实验

实验现象：（1）电极上均有气泡产生；（2） 1、2两试管中气体体积比约为2:1。

气体验证：（1）1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）2中气体能使带火星的木条复燃，证明是氧气。

实验结论：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：

水氢气+氧气

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。

【注意】

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，正氧负氢，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能。

2、氢气燃烧

物理性质：氢气是一种无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小（最轻的气体）。

化学性质：纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量热，生成水。

氢气+氧气 水

氢气是理想的能源（原因燃烧产物是水，不污染环境）。

二、水的净化

1、自来水的净化过程：取水→沉淀→过滤→吸附→消毒杀菌→配水

2、明矾：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，能使水中细小的悬浮杂质集结而下沉。

3、活性炭：活性炭具有疏松多孔的结构，能够吸附色素、异味、不溶性杂质和部分可溶性杂质。

4、在净化水的方法中，净化程度由低到高的顺序依次为：静置沉淀、过滤、吸附、蒸馏

5、过滤：把不溶性的固体与液体分开的一种方法叫过滤。

6、蒸馏：给液体加热，使它变为蒸气，再使蒸气冷却，冷凝成液体

蒸馏可以把沸点不同的物质从混合物中分离出来，也可以把挥发性液体与溶解在液体中不挥发性杂质分离开来，达到分离和提纯的目的。蒸馏水就是用蒸馏的方法得到的。

7、硬水和软水

a．硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。泉水、井水等都是硬水。软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。蒸馏水属于软水。

b．硬水软化的方法：生活中常用煮沸的方法降低水的硬度，实验室常用蒸馏的方法得到蒸馏水以降低水的硬度，在工业上常用离子交换法和药剂软化法来得到软水。

c．区别方法：在水中滴加肥皂水，搅拌，产生泡沫较多的是软水，泡沫较少或浮渣出现的是硬水。

三、水资源的综合利用

1、水污染的来源：

（1）工业生产中“三废”（废水、废渣、废气）的任意排放；

（2）农业生产中农药、化肥的不合理施用；

（3）生活污水的任意排放。

2、防止水污染的主要措施：

（1）提高环保意识，加强水质的监测。

（2）工业“三废”要进行综合利用和经处理后再排放。

（3）农业上提倡使用农家肥，合理使用化肥和农药。

一、选择题

1．用如图所示装置完成电解水的实验并收集产生的气体（U形管中预先加入少量的氢氧化钠，c、d两支试管容积相等），下列说法不正确的是（   ）

A．U形管的a管应连接电源的正极

B．试管c中的气体先收集满

C．U形管中加入少量氢氧化钠的目的是增强水的导电性

D．该实验说明水中含有氢、氧两种元素

2．用如图所示装置进行电解水实验（水中加入少量硫酸钠溶液以增强导电性），反应一段时间。下列说法正确的是（   ）

A．球形容器内液面下降

B．液体中硫酸钠的浓度不变

C．与电源正极相连的玻璃管内产生的气体质量约为负极的八倍

D．与电源负极相连的玻璃管内产生的气体能使带火星的木条复燃

3．2023年“中国水周”主题是“强化依法治水，携手共护母亲河”，下列做法不符合这一主题的是（   ）

A．对饮用水水源的环境质量进行实时监测

B．铺设透水路面增加地下水储量

C．革新工艺提高工业用水重复利用率

D．水体有自净能力，生活污水可任意排放

4．某海水淡化系统（如下图）工作时，蒸发腔中的水在光热作用下变为水蒸气，太阳能风扇将水蒸气吹到冷凝腔冷凝，实现海水淡化。下列说法错误的是（   ）

A．光热作用下，水分子运动速率加快

B．液态水变为水蒸气，水分子间的间隔变大

C．水蒸气冷凝为水，水分子本身变小

D．海水变为淡水，水分子化学性质不变

5．水是生命之源。下列有关说法正确的是（   ）

A．经自制简易净水器净化后的山泉水是纯净物

B．过滤除去水中含有的少量泥沙，其中玻璃棒的作用是搅拌

C．地球上总水储量很大，淡水却很少

D．电解水实验中水分子的化学性质没有改变

6．2024年世界水日的主题是“以水促和平”。下列有关水的说法不正确的是（   ）

A．硬水蒸馏后可转化为软水

B．过滤可以除去水中所有杂质

C．水通电生成氧气和氧气的体积比为2：1

D．可用肥皂水区分硬水和软水

7．水通电一段时间后如图所示，相关分析正确的是（   ）

A．a管电极与电源的正极相连

B．b管中产生的气体能使带火星木条复燃

C．a管产生的气体与b管产生的气体质量比约为2：1

D．该实验证明每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成

8．2024年3日22日是第32届“世界水日”，下列有关“水”的说法及做法不正确的是（   ）

A．电解水的实验可以证明水是由氢元素和氧元素组成的

B．用肥皂水可以区分硬水和软水

C．明矾用于自来水杀菌、消毒

D．水分子是保持水化学性质的最小微粒

9．如图所示的生命吸管是一种将污水净化为饮用水的吸管装置。其中加碘树脂主要起杀菌消毒的作用，可以除去99.3%的细菌和病毒。下列说法正确的是（   ）

A．生命吸管的活性炭能够降低水的硬度

B．经过生命吸管净化后的水属于纯净物

C．经过生命吸管净化后的水不含病毒和细菌

D．生命吸管净水过程中发生了物理变化和化学变化

10．节约用水是每个公民的义务，下列做法中不正确的是（   ）

A．农业和园林浇灌用喷灌、滴灌

B．工业用水循环利用

C．将生活污水排放在江河中

D．利用家庭洗菜水、洗衣水等冲洗马桶

11．某直饮水机水处理的过程如图所示，步骤②对应的作用是（    ）

A．过滤                            B．吸附杂质                     C．杀菌消毒                     D．蒸馏

12．扬州被誉为“中国运河第一城”，保护水资源是每个公民的责任。下列说法正确的是（   ）

A．电解水时正极得到的是氢气

B．河水中加入明矾可使水软化

C．生活污水可直接排放入运河

D．蒸馏水是净化程度较高的水

13．近代以来，科学家通过对水的分解和生成实验的研究认识了水的组成。

（1）1783年，拉瓦锡研究水的组成，装置示意图如图1，将水加热成蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口处收集全部生成的气体，冷却至室温，测得铁管质量增加。

注：拉瓦锡实验中铁管内发生反应；水+铁四氧化三铁+氢气

①通过拉瓦锡的实验，可以得出有关水的结论是_______（填字母）。

a．水由氧，氢两种元素组成

b．一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成

c．水分子是由氢分子和氧分子构成

②该反应若生成1g氢气，则理论上铁制枪管应增重______g。实验发现铁管实际增重比理论数值大，其可能的原因是_______________。

（2）1800年，英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气，某兴趣小组向水中加入少记氢氧化钠溶液，用图2所示装置进行电解水实验。

①实验结束时发现注射器II中活塞停留在10 mL刻度线处，则理论上注射器1中活塞停留在______mL刻度线处。

②电解水的过程中加入少量氢氧化钠溶液以增强水的导电性，从微观角度看是因为溶液中存在自由移动的_______（填“分子”或“离子”）。

14．水质监测五参数：pH、温度、溶氧量、电导率、浊度。各地区应对地下水和湖泊水质进行定期检测。检测方法，按国家《生活饮用水标准检验方法》执行。

（1）冬天的溶氧量一般比夏天高的原因_______。

（2）湖泊水电导率在125～250μs/cm之间，能导电是由于湖泊水中含有可溶性的钙镁化合物等，即水样中含钙、镁离子，其中钙离子的符号为_______。

（3）水样的浑浊度是由水中含有的泥沙、枯土、有机物、微生物等微粒悬浮物质所致，在实验室要除去水中的泥沙可以通过______操作（填操作名称）。

1．水和空气是人类宝贵的自然资源。下列有关说法正确的是（   ）

A．水电解得到氢气和氧气的质量比为2：1

B．水能灭火是因为可以降低可燃物的着火点

C．空气中氧气的质量分数约为21%

D．稀有气体在通电时能发出不同颜色的光

2．水是地球上最普通、最常见的化学物质之一，下列关于水的说法错误的是（   ）

A．海水、河水等天然水是混合物                 

B．生活中通过煮沸可降低水的硬度

C．用水灭火的原理是降低可燃物着火点       

D．水中的一些可溶性杂质可用活性炭吸附

3．李时珍《本草纲目》中“烧酒”写道：“自元时始创其法，用浓酒和糟入甑，蒸令气上，用器承取滴露。……其清如水，味极浓烈，盖酒露也”。这种方法是（   ）

A．过滤                      B．蒸发                      C．蒸馏                      D．升华

4．水和空气是人类宝贵的自然资源。下列有关说法正确的是（   ）

A．水电解得到氢气和氧气的质量比为2：1

B．水能灭火是因为可以降低可燃物的着火点

C．空气中氧气的质量分数约为21%

D．稀有气体在通电时能发出不同颜色的光

5．水是地球上最普通、最常见的化学物质之一，下列关于水的说法错误的是（   ）

A．海水、河水等天然水是混合物                 

B．生活中通过煮沸可降低水的硬度

C．用水灭火的原理是降低可燃物着火点       

D．水中的一些可溶性杂质可用活性炭吸附

6． 2024年3月22日是第三十二届“世界水日”，其主题为“以水促和平”。

（1）地下水是___________（填“混合物”或“纯净物”）。

（2）实验室制取蒸馏水时，在烧瓶中加入几粒沸石或碎瓷片的目的是___________。实验结束，可加入___________比较水蒸馏前后的硬度变化。

（3）宇航员一部分生活用氧可通过电解水制得。如图是电解水的实验示意图，玻璃管___________（填“a”或“b”）中的气体能使带火星的木条复燃。该实验说明水是由___________组成的。

（4）机场、车站等公共场所设有许多直饮水机，能将自来水进一步净化处理得到可直接饮用水，其处理水的过程如下图所示。

吸附罐中固体颗粒的主要作用是吸附杂质，固体颗粒可选用___________，紫外线灯管照射的作用是___________。

（5）如图是我国“国家节水标志”，用一句话谈谈你对该标志的理解或得到的启示___________。

7．某实践小组参观本地矿泉水厂，该厂矿泉水含钙、钾等矿物质，其生产流程示意图如下，回答下列问题。

（1）矿泉水中的钙、钾指的是______（填“元素“或“单质”）。

（2）活性炭过滤器中活性炭的作用是______。

（3）超滤是利用薄膜（仅允许小分子和离子通过）进行物质分离的技术。若水源中含有下列物质，推测该流程中“超滤”的主要作用是除去______（填字母序号）。

A．难溶性大颗粒      B．可溶性无机盐      C．可溶性高分子化合物

（4）臭氧的化学式O₃的微观意义是______（写出1点即可）。

（5）生活中，你提倡饮用白开水还是矿泉水，理由是______。

8．水是一种宝贵的自然资源。一种净水机可以将水厂原水直接净化为饮用水，其中处理流程如下图所示：

（1）净水机中，PP棉净水原理和化学基本实验操作中___________的原理相似，实验室进行该操作时所需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗（含滤纸）和___________（填仪器名称）。

（2）颗粒活性炭可去除异味和余氯，这是因为活性炭具有良好的___________性。

（3）日常生活中，常用___________区分硬水和软水。

（4）请写出一条生活中节约用水的措施___________。

9．2022年4月16日，在太空中“出差”长达183天的神舟十三号航天员乘组成功返回地球，创下了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录。

（1）电解水是太空舱供氧的一种方式。如图为电解水的装置，b管内气体是______。

（2）航天员在空间站内呼吸产生的二氧化碳和水都需要及时处理。目前可通过一种叫“分子筛”的设备（CDRA系统）将它们分离出来。“分子筛”起到的作用类似于化学实验中的______操作。

（3）航天器中的二氧化碳、水还可以通过如下反应除去。反应的化学方程式为：4KO₂+4CO₂+2H₂O=4X+3O₂，X是______。

（4）航天员王亚平等在太空给虎年元宵晚会出灯谜，他们用墨书写的灯谜能长时间保存的原因是______。

…………

参考答案

基础与提升

一、选择题

1．A

A、c试管通过向下排空气法收集气体，则收集的是氢气，所以U形管的a管应连接电源的负极，选项错误；

B、电解水时，生成的氢气与氧气的体积比约为2：1，c、d两支试管容积相等，则试管c中的气体先收集满，选项正确；

C、U形管中加入少量氢氧化钠的目的是增强水的导电性，加快反应的速率，选项正确；

D、水电解后生成氢气与氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，化学反应中元素的种类不变，所以由电解水实验可知，水中含有氢、氧两种元素，选项正确，故选A。

2．C

【解析】

A、电解水时，由于两边玻璃管中有气体生成，则球形容器内液面上升，该选项说法不正确；

B、电解过程中，水电解生成氢气和氧气，则溶剂减少，而溶质质量不变，则硫酸钠的浓度变大，该选项说法不正确；

C、电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，且根据方程式，可知生成的氧气和氢气的质量比为（16×2）：（2×1×2）=8：1，则与电源正极相连的玻璃管内产生的气体质量约为负极的八倍，该选项说法正确；

D、负极产生的为氢气，氢气不能使带火星的木条复燃，该选项说法不正确。

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