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第四单元 自然界的水
第一板块
2026
内容索引
01
02
基础自主导学
规律方法探究
基础自主导学
一、水
1.水的物理性质
纯净的水是 没有 颜色、 没有 气味的液体。在标准大气压下,水的凝固点是0 ℃,沸点是100 ℃,水在 4 ℃时密度( 1 g·cm-3)最大,水结冰时体积变 大 ,所以冰的密度比水的密度 小 ,能 浮 在水面上。
2.水的电解
实验内容 给水通直流电 实验装置 实验现象 负极端试管中产生气泡的速率大 正极端试管中产生气泡的速率小
负极端气体与正极端气体的体积比约为2∶1 气体检验 用燃着的木条检验负极端产生的气体,现象是 气体能燃烧 (产生淡蓝色火焰),证明该气体是 氢气 用带火星的木条检验正极端产生的气体,现象是
带火星的木条复燃 ,证明该气体是 氧气
结论 ①水是由氢、氧两种元素组成的化合物;②在化学变化中分子可以再分,原子不能再分;③每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成;④水的化学式为H2O;⑤水中氢、氧两种元素的质量比为1∶8 化学 方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
注意 (1)为了增强导电性,有时可在水中加入适量的硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液。
(2)电解水所用电源为直流电源。
(3)氧气在水中的溶解度比氢气在水中的溶解度稍大,氧气有时在电极上与电极发生氧化反应,所以实验中V(O2)∶V(H2)<1∶2。
3.水的净化
(1)净化方法。
①吸附。
a.混凝剂:明矾等物质可以使水中悬浮的杂质较快 沉降 ,使水逐渐澄清。
b.活性炭吸附:能滤去水中的 不溶性 物质,吸附一些 溶解 的杂质,除去 异味 。
②过滤:适用于 不溶性固体 与 液体 的分离。
③蒸馏:能除去水中的杂质,还能降低水的硬度。
(2)自来水厂水的净化过程。
天然水→加 混凝剂 →沉淀→过滤→加活性炭 吸附 →投药消毒→自来水。
4.硬水和软水
(1)定义。
①硬水:含有较多 可溶性钙、镁化合物 的水。
②软水:不含或含较少 可溶性钙、镁化合物 的水。
(2)硬水的危害。
①与肥皂反应,降低洗涤效果。②用锅炉烧水时,易形成 水垢 ,妨碍热传导,严重时可能引起 爆炸 。③饮用硬水,会影响人体健康。
(3)实验室用的蒸馏水是净化程度较高的水,可以通过 蒸馏 自来水制取。
5.保护水资源
(1)合理利用水资源。
应用新技术、改进工艺和改变用水习惯可以大量 节约 工农业和生活用水。
(2)防治水体污染。
①水体污染的危害:不仅影响工农业生产,破坏水生生态系统,还会直接危害人体健康。②水体污染的防治措施:应用新技术、新工艺可以减少污染物的产生;对污水进行处理,可以使之符合排放标准,对污水进行处理也是合理利用水资源的重要方式。
二、氢气
1.性质
(1)物理性质。
氢气是一种无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气的小。
(2)化学性质。
①可燃性。
现象:在空气中燃烧,火焰为 淡蓝 色,放出大量热。
化学方程式: 2H2+O2 2H2O 。
②还原金属氧化物。
氢气还原氧化铜的现象:黑色粉末逐渐变成 红 色,试管口有 水珠 出现。
化学方程式: H2+CuO Cu+H2O 。
(3)验纯。
①原因:混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生 爆炸 。
②方法:收集一试管氢气→用拇指堵住试管口→移近火焰点火
2.用途
作燃料,其优点是:(1) 放出的热量高 ;(2)燃烧产物 不污染环境 ;(3)是理想的可再生能源。
填充气球、冶炼金属、用于合成氨和盐酸工业等。
三、物质的分类
1.物质的分类
2.混合物和化合物的比较
比较项目 混合物 化合物
宏观组成 由多种物质组成 由多种元素组成的一种物质
微观构成 (由分子构 成的物质) 含多种分子 含一种分子
性质 无固定性质,各成分保持原物质的化学性质 有固定性质
表示 不能用专门的化学式表示 能用专门的化学式表示
联系 混合物可以由多种化合物组成 3.单质与化合物的比较
比较项目 单质 化合物
定义 由同种元素组成的纯净物 由不同种元素组成的纯净物
组成 或构成 宏观:由同种元素组成 微观:单质分子由同种元素的原子构成 宏观:由不同种元素组成
微观:化合物分子由不同种元素的原子构成
联系 ①都是纯净物,都有固定的组成 ②单质 化合物 四、化学式
1.化学式的定义
用元素符号和 数字 的组合表示物质组成的式子。
2.化学式表示的意义
(1)由分子构成的物质。
项目 化学式表示的意义 以CO2为例
宏观 表示一种物质 表示 二氧化碳这种物质
表示该物质由哪些元素组成 表示二氧化碳由 氧元素和碳元素 组成
项目 化学式表示的意义 以CO2为例
微观 由分子构成的物质的化学式可表示该物质的一个分子(又叫分子式) 表示 一个二氧化碳分子
表示构成物质的一个分子中所含的原子个数 表示一个二氧化碳分子中含有 两个氧原子 和 一个碳原子
量的 方面 表示物质的相对分子质量; 表示物质中各元素的原子个数比; 表示各元素的质量比 二氧化碳的相对分子质量=12+16×2=44;
二氧化碳中碳、氧元素原子个数比= 1∶2 ;
二氧化碳中碳、氧元素质量比= 12∶(16×2) = 3∶8
(2)由原子构成的物质(以Cu为例)。
微观:表示一个铜原子。
(3)化学式前若出现数字则只能表示微观意义。
例如2O2:表示 两个氧分子 。
3.化学符号a周围数字的含义
a:表示有a个R粒子(原子、分子或离子等)。
b:表示一个粒子中含有b个R原子。
c:表示一个R离子带c个单位正(或负)电荷。
d:表示(某化合物中)R元素为+d价(或-d价)。
4.化学式的读写方法
物质类型 化学式的写法 化学式的读法
单质 金属 用元素符号表示铁—① Fe 氦气—② He 硫—③ S 元素名称:
Fe—⑦ 铁
稀有气体 “某气”:
He—⑧ 氦气
非金属 固态 元素名称:
S—⑨ 硫
气态 在元素符号的右下角写出表示分子中④ 原子个数的数字 。 如:氧气—⑤ O2 、氮气—⑥ N2 “某气”:
O2—⑩ 氧气
物质类型 化学式的写法 化学式的读法
化合物 氧化物 氧元素符号在 右边 ,另一元素符号在 左边 。如CO2、CuO等 从右向左读作“ 氧化某 ”,如CuO—氧化铜;有时需读出原子个数,如Fe3O4— 四氧化三铁
由金属元素和非金属元素组成的化合物 非金属元素符号在 右边 ,金属元素符号在 左边 。如ZnS、KCl等 从右向左读作“ 某化某 ”,如ZnS— 硫化锌 ;FeCl3—氯化铁,也可读出原子个数,读作
三氯化铁
5.有关化学式的计算
(1)求相对分子质量。
相对分子质量=化学式中各原子的相对原子质量的总和。
(2)求组成物质的各元素的质量比。
宏观上组成化合物的各元素的质量比应等于微观上每个分子中各种原子的相对原子质量与原子个数乘积之比。例如,在化合物MaNb中,若M、N的相对原子质量分别为m、n,则M、N两种元素质量比为。
(3)求物质中某一元素的质量分数。
在化合物AxBy中,A元素的质量分数=×100%
(4)求一定量某化合物中某一元素的质量。
某元素质量=化合物质量×化合物中该元素的质量分数
(5)求混合物中某元素的质量。
混合物中某元素的质量=混合物质量×纯度×化合物中该元素的质量分数
纯度=×100%(即纯净物的质量分数)
五、化合价
1.化合价的定义
用来表示元素原子之间相互化合的数目。
2.化合价规则(确定化合物中元素的化合价)
(1)化合价有 正价 和 负价 之分。
(2)在化合物中氧元素通常为 -2 价,氢元素通常为 +1 价。
(3)金属元素与非金属元素化合时,金属元素为 正价 ,非金属元素为 负价 。
(4)一些元素在不同物质中显不同的化合价。
(5)在化合物里各元素正、负化合价的代数和为 0 。
(6)在单质中,元素的化合价为0。
3.化合价的表示方法
化合物中各元素的化合价通常在化学式中元素符号或原子团的 正上方 标出,一般把“+”“-”写在前,价数写在后,例如:。
规律方法探究
归类示例一
水的电解实验
【例1】 右图所示的是电解水实验装置。通电一段时间后,在两个试管中分别收集到气体a和气体b。
请回答下列问题。
(1)电解水时,将 转化为化学能。
(2)气体a为 。
(3)实验室检验气体b的方法是 。
解析:电解水是将电能转化为化学能。从图中可知气体a的体积较大,应是氢气,气体b的体积较小,应是氧气。氧气的检验方法是将带有火星的木条放入试管中,看木条能否复燃。
答案:(1)电能
(2)氢气(或H2)
(3)将带火星的木条伸入盛有气体b的试管中,观察木条是否复燃
归类示例二
水的净化
【例2】 河水净化的主要步骤如图所示。有关说法错误的是( )
A.步骤Ⅰ可除去不溶性杂质
B.X试剂可以是活性炭
C.步骤Ⅲ可杀菌、消毒
D.过滤能使硬水转化为软水
解析:过滤能除去河水中不溶性固体杂质,A项正确;活性炭具有吸附性,能除去水中的色素和异味,B项正确;液氯能杀菌、消毒,C项正确;过滤只能除去不溶性固体杂质,不能除去水中可溶性的钙、镁化合物,因此不能使硬水转化为软水,D项错误。
答案:D
归类示例三
保护水资源
【例3】 我们应倡导保护水环境、珍惜水资源。请回答下列问题。
(1)不论是自来水还是纯净水,你认为保持水的化学性质的最小粒子是
。下列选项中能确认水是由氢元素和氧元素组成的实验是
。
A.水的蒸馏 B.水的蒸发
C.水的电解 D.水的净化
(2)如图是我国部分地区人均水资源量图,从中可以看出一些地区水资源短缺。下列做法符合节约用水的是 (填字母)。
我国部分地区人均水资源量
A.使用节水龙头
B.用淘米水洗碗
C.用喷灌、滴灌方法给农作物浇水
D.使用不间断地边注水边冲洗、排水的家用洗衣机漂洗衣物
解析:(1)水是由水分子构成的,保持水的化学性质的最小粒子是水分子;通过电解得到H2和O2,证明水是由氢元素和氧元素组成的。(2)节约用水的措施有:①使用节水龙头;②水循环利用,如用淘米水洗碗、浇花和冲厕所等,农业上提倡喷灌、滴灌给农作物浇水;③用淋浴洗澡等。洗衣机不间断地边注水边冲洗、排水,会造成水资源浪费。
答案:(1)水分子 C (2)ABC
归类示例四
化学式的意义
【例4】 我国自主研发的抗肿瘤新药西达本胺(化学式是C22H19FN4O2,相对分子质量为390),填补了我国T细胞淋巴瘤新药的空白,下列说法不正确的是( )
A.西达本胺由5种元素组成
B.西达本胺不属于氧化物
C.1个西达本胺分子的质量是390 g
D.1个西达本胺分子由48个原子构成
解析:西达本胺由碳、氢、氟、氮、氧5种元素组成,故A项正确;西达本胺是由5种元素组成的化合物,不属于氧化物,故B项正确;分子属于微观粒子, 1个分子的质量是非常小的,故C项不正确;1个西达本胺分子是由22个碳原子、19个氢原子、1个氟原子、4个氮原子和2个氧原子构成的,则1个西达本胺分子由48个原子构成,故D项正确。
答案:C
归类示例五
单质、化合物与氧化物
【例5】 化学概念在逻辑上可能存在如图所示的关系,例如:纯净物与混合物属于并列关系。
下列说法正确的是( )
A.单质与化合物属于包含关系
B.化合物与氧化物属于并列关系
C.氧化反应与化合反应属于交叉关系
D.中和反应与复分解反应属于并列关系
解析:纯净物按含有元素种类的异同,可分为化合物与单质,所以单质与化合物是并列关系,A项错误;由两种元素组成的化合物中,其中一种元素是氧元素的叫作氧化物,两者属于包含关系,B项错误;化合反应是由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应,氧化反应一般是指物质与氧气发生的反应,有氧气参加的化合反应属于氧化反应,生成物只有一种的氧化反应是化合反应,两者属于交叉关系,C项正确; 中和反应属于复分解反应的一种,两者属于包含关系,D项错误。
答案:C
归类示例六
根据元素化合价确定化学式
【例6】 “笑气”是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一,“笑气”是氮的一种氧化物,该氧化物中氮元素为+1价,则“笑气”的化学式为( )
A.N2 B.N2O
C.N2O3 D.NO2
解析:“笑气”是一种氮的氧化物,则由氮元素和氧元素组成,其中氮元素为+1价,氧元素为-2价,设其化学式为NaOb,则a+b×(-2)=0,a∶b=2∶1,故“笑气”的化学式为N2O。
答案:B
归类示例七
有关化学式的计算
【例7】 低钠盐适合患有高血压、肾病、心脏病的患者服用,苹果酸钠盐(C4H5O5Na)是低钠盐的一种。请回答下列问题。
(1)苹果酸钠盐的相对分子质量是 。
(2)苹果酸钠盐中各元素的质量比为m(C)∶m(H)∶m(O)∶m(Na)= 。
(3)若某患者每天食用5.85 g苹果酸钠盐,比食用相同质量的食盐(NaCl)少摄入钠元素多少克 (计算结果保留一位小数)
解析:(1)由苹果酸钠盐(C4H5O5Na)的化学式,可求出其相对分子质量为12×4+1×5+16×5+23=156;(2)苹果酸钠盐中m(C)∶m(H)∶m(O)∶m(Na)=(12×4)∶(1×5)∶(16×5)∶23=48∶5∶80∶23;
(3)5.85 g NaCl中钠元素的质量为5.85 g××100%=2.3 g,5.85 g C4H5O5Na中钠元素的质量为5.85 g××100%≈0.86 g,5.85 g NaCl比等质量的C4H5O5Na多出的钠元素的质量为2.3 g-0.86 g≈1.4 g。
答案:(1)156
(2)48∶5∶80∶23
(3)1.4 g