人教版九年级上化学教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：18【基础】水的组成与净化

水的组成与净化（基础）
【学习目标】
1.掌握水的电解实验和水的组成；掌握过滤、吸附、蒸馏等净化操作和原理。
2.掌握单质和化合物的概念和区别；学会检验氢气纯度的方法。
3.知道硬水与软水的区别，了解硬水的危害及硬水的软化方法；了解防止水污染的方法。
【要点梳理】
要点一、水的电解实验
1.实验装置：
2.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。
3.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。
4.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。
　　　
水氢气+氧气
　　　　　
　　　　H2O　　　
H2　
O2
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。
【要点诠释】
1.电解水时电极上出现的气体可巧记为“正氧负氢、氢二氧一”。
2.理论上水分解产生氢气和氧气的体积比为2:1，但由于氧气比氢气在水中溶解的量多，所以实验中氢气与氧气的体积比往往大于2:1。
要点二、氢气
1.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）。
2.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
　　　　　　　　　　　　　　
H2　　O2　　　　
H2O
3.检验氢气的纯度：
（1）验纯的原因：如果氢气不纯，当空气里混入氢气的体积达到总体积的4.0%-74.2％时，点燃就会发生爆炸，这个范围叫做氢气的爆炸极限。所以点燃氢气前一定要检验氢气的纯度。
（2）验纯的方法：如图所示，收集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下倾斜，接近酒精灯火焰，再移开拇指点火。若听到尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯，需要再收集检验。若声音很小或听到轻微的“噗”声，说明氢气已纯净。
　　　　　　　　
【要点诠释】
1.经检验不纯需要用排空气法再重新收集时，要用拇指按住试管口一会，否则试管内的氢气火焰可能还未熄灭，有可能使气体发生器内不纯的氢气燃烧发生爆炸。
2.点燃任何可燃性气体（如氢气、一氧化碳等）之前都要检验气体的纯度，以防止发生爆炸。
3.氢气是理想的能源（氢气燃烧放热多，燃烧产物不污染环境）。当前发展氢能源所面临的主要问题有：高效、经济的制氢方法；贮存、运输氢气的安全问题等。
要点三、单质和化合物
1.单质：由同种元素组成的纯净物叫做单质，如氧气、氮气、铁、铜等。
2.化合物：由不同种元素组成的纯净物叫做化合物，如水、二氧化碳、高锰酸钾、氧化铁等。
3.氧化物：由两种元素组成的化合物，其中一种元素是氧元素的叫做氧化物，如二氧化碳等。
4.单质、化合物和氧化物的比较：
单质
化合物
氧化物
区别
宏观组成
由同种元素组成
由不同种元素组成
由氧元素和另一种元素组成
微观构成
由同种原子直接构成或由同种元素的原子构成的分子
不同种元素的原子构成的分子
不同种元素的原子构成的分子
化学性质
不能发生分解反应
在一定条件下可以发生分解反应
在一定条件下可以发生分解反应
分类
可分为金属、非金属、稀有气体三类
可分为酸、碱、盐、氧化物等
金属氧化物、非金属氧化物
联系
都是纯净物，都有固定组成，某些单质在一定条件下发生化合反应可以生成化合物，某些化合物在一定条件下发生分解反应可以生成单质
【要点诠释】
“氧化物”与“含氧化合物”不一样，后者包含着前者。化合物中只要含有氧元素，就是含氧化合物，如高锰酸钾属于“含氧化合物”但不属于“氧化物”。
要点四、水的净化
1.自来水的净化过程：
　　　　　　　　
自来水的生产过程可分为以下几个步骤：（1）先加入絮凝剂，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）使沉淀池里较澄清的水，经过滤池和活性炭吸附池，得到更清的滤后水；（3）在滤后水中通入适量氯气（或二氧化氯
）进行消毒灭菌后，得到较纯净的自来水（自来水属于混合物）。
2.纯水与天然水的区别：纯水是无色、无臭、清澈透明的。自然界中的河水、湖水、井水、海水等天然水里含有许多可溶性和不溶性杂质，因此常呈浑浊。
3.明矾的净水作用：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。
4.活性炭的净水作用：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。
【要点诠释】
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。
要点五、过滤和蒸馏
1.过滤：把不溶性的固体与液体分开的一种方法叫过滤。
（1）过滤器的准备（如图甲）：取一张圆形滤纸，对折两次，然后打开，使滤纸成为圆锥形（一边是一层滤纸，另一边是三层滤纸），放入漏斗内，使之紧帖漏斗壁，用少量水润湿滤纸使滤纸和漏斗壁之间不要留有气泡。
　　　　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
乙
（2）安装过滤器（如图乙）：使漏斗的下端管口紧靠烧杯内壁。
（3）过滤操作：将浑浊的液体混合均匀后，沿玻璃棒慢慢倒入漏斗内进行过滤。
2.蒸馏：给液体加热，使它变为蒸气，再使蒸气冷却，冷凝成液体，这种方法叫蒸馏。
　
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的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。蒸馏装置如图所示：
　　　　　　　　
【要点诠释】
过滤的操作要点是“一贴，二低，三靠”：
一贴：制作过滤器时，滤纸要紧贴漏斗内壁（中间不要留有气泡，否则会影响过滤速度）。
二低：（1）滤纸边缘低于漏斗边缘；（2）过滤器中液面低于滤纸边缘（否则，液体就会从滤纸和漏斗壁之间流下，达不到过滤的目的）。
三靠：（1）盛待过滤液的烧杯口要紧靠玻璃棒，使液体沿玻璃棒流入过滤器；（2）玻璃棒下端轻轻斜靠在三层滤纸的一边，以免弄破滤纸；（3）漏斗下端要紧靠在下面烧杯的内壁，使滤液沿烧杯壁流下（否则滤液会向四周飞溅，而且影响过滤的速度）。
要点六、硬水和软水
1.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。
2.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。
3.硬水的危害：硬水除对生活(如洗涤)和生产(如锅炉)有危害外，长期饮用硬度很高的水，对人体的健康也有不利的影响。
4.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。
【要点诠释】
硬水和软水的区别方法：在水中滴加肥皂水，搅拌，产生泡沫较多的是软水，泡沫较少或有浮渣出现的是硬水。
要点七、爱护水资源
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）石油、重金属离子对水体的污染；（4）生活污水的任意排放。
2.水体污染的危害：
（1）工业废水及农药等含有毒物质影响人类和水生植物生长，危害人类健康。
（2）含磷洗涤剂、化肥及生活污水含有大量植物营养物质，大量排放，引起水的富营养化。
3.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。
【要点诠释】
地球上水的储量是丰富的，但淡水资源短缺且分布不均匀。再加上近年来水污染现象的加重，所以我们必须爱护水资源，一方面要节约用水，另一方面要防止水体污染。
【典型例题】
类型一、考查水的电解实验
1.下图所示是电解水的简易装置，请回答下列问题：
　(1)电源的A为
极，B为
极。
　(2)C试管中收集到的气体是
，可以用
检验；D试管中收集到的气体是
。
　(3)根据上述实验事实可以得出：水是由
组成的。
【答案】(1)正
负　
(2)氧气
带火星的木条
氢气
(3)氢元素和氧元素　　
【解析】观察图示知D试管中收集的气体的体积大约是C试管中气体体积的2倍，可推知：D试管中收集到的气体是氢气，C试管中是氧气；A为正极，B为负极。
【总结升华】记住电解水时“正氧负氢、氢二氧一”八字要点。
举一反三：
【变式】下图是电解水的简易装置，试回答下列问题：
　(1)电源正极连接的试管是
。（填甲或乙）
　(2)甲中收集的气体是
，乙中收集的气体是
。
【答案】（1）乙　　（2）氢气
氧气
类型二、考查水的净化、硬水和软水
2.（2019 汕尾市中考）下列净化水的方法中，净化程度最高的是（　　）
A．吸附
B．沉降
C．过滤
D．蒸馏
【思路点拨】根据吸附会除去异味和杂质，沉降会除去颗粒较大的杂质，过滤操作的原理，蒸馏可以将水转化成水蒸气，然后再液化得到纯净的水进行分析解答。
【答案】D
【解析】
A、吸附只会除去水中的异味和色素，不会除去其他可溶性的杂质；
B、沉降只会除去颗粒较大的杂质，不会除去其他的杂质；
C、过滤可以除去不溶性颗粒较小的杂质，不会除去细菌和可溶性的杂质；
D、蒸馏是将水转化成水蒸气，然后再液化的一种操作，得到纯净的水；故净化程度最高的净水方法是蒸馏。
【总结升华】首先分析各种操作的净水效果，然后结合具体的情况进行分析解答。
3.蒸馏水、矿泉水均为无色液体：
　　(1)加入
(填序号)，根据产生泡沫的多少来区分。
①肥皂水
②活性炭　
③食盐水
　　(2)蒸馏水属于
（填单质或化合物）。
【答案】(1)①
(2)化合物　
【解析】向两种水中滴加肥皂水，泡沫较少有浮渣出现的是矿泉水(矿泉水属于硬水)，泡沫较多的是蒸馏水。
【总结升华】要记住硬水和软水的区分方法。
举一反三：
【变式1】（2019 台州中考）2019年底，浙江省委、省政府发出了“治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水”的五水共治动员令。下列做法与“五水共治”行动相符合的是（
）
A．围湖造田
B．随意倾倒生活垃圾
C．及时拧紧水龙头
D．工业废水直接排人河流
【答案】C
【解析】围湖造田是指将湖泊的浅水草滩由人工围垦成为农田，过度围垦往往会损害湖泊自然资源，破坏湖泊生态环境和调蓄功能，故A不合题意；B、D的做法会污染水体，也不合题意。C可防止水的滴漏，节约用水，符合题意。
【变式2】城市中的生活用水是经自来水厂净化处理的。其处理过程可表示为：天然水沉降过滤吸附消毒配水。其中发生化学变化的是（
　）
　　A．过滤　　B．沉降　　　C．吸附　　　
D．消毒
【答案】D
类型三、考查单质和化合物
4.下列叙述正确的是（
）
A．水属于单质
B．水属于化合物
　　C．水中含有氧气
　D．水中含有氢气　
【思路点拨】此题主要考查同学们对单质、化合物、混合物及纯净物概念的理解程度。解题的关键是深刻理解有关概念的内涵和外延，了解常见物质的成分，明确物质的分类标准。
【答案】B
【解析】由同种元素组成的纯净物叫做单质；由不同种元素组成的纯净物叫做化合物。水是由氢元素和氧元素组成的纯净物，属于化合物。
【总结升华】水是纯净物，不可能含有氧气或氢气。
举一反三：
【变式】下列物质中，属于单质的是（
）
A.水
B.二氧化碳
C.红磷
D.高锰酸钾
【答案】C
水的组成与净化（基础）
【巩固练习】
选择题
(每小题只有一个选项符合题意)
1.我们的生活每天都离不开水，下列有关水的说法正确的是(
　)
A.硬水比软水洗衣服的效果好
B.常用肥皂水来检验硬水和软水
C.自来水属于硬水
D.实验室里最好用自来水配制溶液
2.下列做法不正确的是( )
A.生活污水处理达标后再排放
B.用洗洁精清洗餐具上的油污
C.用食盐水检验硬水和软水
D.用氮气充入食品包装袋防腐
3.水是生命之源，既普通又宝贵。下列有关水的说法正确的是( )
A.水通电生成氢气和氧气，因此水是由氢元素和氧元素组成的
B.自然界的水经过滤后就得到软水
C.为了节约用水，可以用工业废水直接浇灌农田
D.水蒸发时水分子不断运动，水结冰时水分子静止不动
4.除去水中的异味，选用的物质是(　　)
A.明矾
B.石蕊
C.活性炭
D.肥皂水
5.下列有关水的叙述中，不正确的是（　
）
A.水汽化时分子间隔发生了变化
B.用明矾溶液可以区分硬水和软水
C.工业废水处理后可以循环使用
D.水是能溶解多种物质的常用溶剂
6．（2019·南宁中考）下列做法中，不利于节约用水的是（
）
A．用淘米水浇花
B．用洗过衣服的水冲厕所
C．将隔夜的白开水直接倒掉
D．洗澡擦沐浴露时暂时关闭水龙头
7．（2019·苏州中考）我国将于2019年1月1日起实施《国家卫生城市标准（2019版）》。为此，苏州市已采取下列相应措施建设卫生城市，其中属于保障饮用水水源地水质达标的是（
）
A．在太湖渔洋山水源地一级保护区设置蓝藻监测、卫星浮标和人工巡视三道防线
B．市容市政管理局发布公开征集对《苏州市生活垃圾分类促进办法》意见的公告
C．将停建燃煤电厂和陆续关停30万千瓦以下的小电厂，如关闭拆除苏州热电厂
D．秸秆综合利用率达100％以杜绝秸秆焚烧现象，建设工作、学习等无烟公共场所
8.电解水时所得H2和O2的体积比为（
）
A.1：2
B.2：1
C.8：1
D.1：8
9.电解水的反应属于(
　)
A.化合反应
B.分解反应
C.物理变化
D.混合物分离
10.关于水的组成正确的说法是(
　)
A.由两个氢元素和一个氧元素构成
B.由一个氢分子和一个氧原子构成
C.由氢气和氧气组成
D.由氢、氧两种元素组成
二、填空题
11.净化水时，常用到静置、吸附、过滤、蒸馏等操作，其中净水程度最高的是
。
12.可以除去河水中泥沙、悬浮物杂质的净化操作是
。
13.（2019·邵阳中考）端午节期间，邵阳地区大雨不断，资江河水猛涨，河水浑浊，水质受到一定程度的污染，人们的生活用水必须经过一系列净化才能使用。
（1）取资江水样，经静置、沉淀、________等操作除去水中不溶性杂质，浑水变清水，然后加人活性炭，利用其________性，除去异味，再消毒杀菌得到生活用水。
（2）判断生活用水是硬水还是软水，可加入________进行检验。生活中常用
的方法降低水的硬度。
（3）爱护水资源人人有责。请你提出一条保护资江河水的合理化建议：________。
14.某自来水厂用“源水”处理成自来水的流程如下图所示：
　　　　
　
(1)加入活性炭的作用是　　　
；在乡村没有活性炭，常加入　　　　
来净水。
　
(2)在上图中，最后经过过滤池得到的水是
（填纯净物或混合物）。
15.下图是某自来水厂净化水过程示意图。根据图示回答问题：
　　　　　　　
　(1)通过
，可除去水中异味。
(2)以上净水步骤中，发生化学变化的是
。　　
【答案与解析】
1.【答案】B
【解析】洗衣服时，硬水容易浪费肥皂，并且洗不干净。常用肥皂水来检验硬水和软水，肥皂水加入硬水中，泡沫较少，并有浮渣生成，加入软水中，泡沫丰富，没有浮渣。自来水属于硬水，含有较多可溶性钙镁化合物等杂质，实验室里最好用蒸馏水配制溶液。
2.【答案】C
【解析】检验硬水和软水应用肥皂水，而不能用食盐水。氮气的化学性质稳定，可以把氮气充入食品包装袋防腐。
3.【答案】A
【解析】本题考查水的有关知识。水通电生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据反应前后元素的种类不变，可推知水是由氢元素和氧元素组成的，A为正确选项。自然界的水经过滤后只是除去了不溶性杂质，其中可能还含有较多的可溶性钙、镁化合物，是硬水，煮沸后才可得到软水，故B为错项。工业废水中含有大量污染物，直接浇灌农田对作物生长有害，从而影响人体健康；节约用水指的是不浪费水，提高水的利用效益，C为错项。水不论是在气态还是固态，都是由许许多多的水分子构成的，水分子都是在不断运动的，只是运动的速率不同而已，故D为错项。
4.【答案】C
【解析】活性炭具有吸附作用，能吸附水中的异味。
5.【答案】B
【解析】区分硬水和软水可用肥皂水而不是明矾溶液。
6．【答案】C
【解析】隔夜的白开水可以用来洗衣服、冲厕所等，直接倒掉就白白浪费了，不利于节约用水。
7．【答案】A
【解析】A项措施涉及水质监测及水源地的保护，符合题意；B项可防止资源浪费和环境污染，但并不特别针对水资源保护，不合题意；C、D项有利于防止空气污染，不合题意。
8.【答案】B
【解析】在电解水时，同学们只要记住“氧正氢负，氢二氧一”就可以了，前半句说的电极，后半句说的是体积比。
9.【答案】B
【解析】分解反应可用“一变多”来形容。而水分解正是由反应前一种物质生成两种新物质，符合分解反应的定义。
10.【答案】D
【解析】水是纯净物，不能由氢气和氧气两种单质组成；同样，水中只能存在水分子，而不能存在氢分子，所以Ｂ、Ｃ不正确。而Ａ显然是说一个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，组成是宏观概念，对应的是元素这个宏观概念；而水分子是微观概念，对应的是原子和构成等微观概念，所以Ａ也不正确。
11．【答案】蒸馏
12．【答案】过滤
【解析】过滤可以除去水中不溶物。
13．【答案】（1）过滤
吸附
（2）肥皂水
煮沸
（3）禁止向河水中排放污水等（合理即可）
【解析】（1）可通过过滤操作除去水中不溶性杂质；活性炭有吸附性，可吸附水中的色素和异味。（2）可用肥皂水区别硬水和软水；生活中可通过煮沸使水中部分可溶性钙镁化合物转化为沉淀（水垢），从而降低水的硬度。（3）保护资江河水的建议可从防止河水污染角度考虑，如禁止向河水中排放污水等。
14.【答案】(1)吸附杂质　
明矾　
(2)混合物
　
【解析】活性炭具有吸附作用，可用来吸附杂质，明矾溶于水形成胶状物吸附水中悬浮物沉淀到水底，可作净水剂。最后到“用户”中的水中还含有一些可溶性的物质，仍是混合物。
15．【答案】(1)活性炭吸附池
(2)投药消毒
【解析】净化水的程序是先除杂质，后消毒杀菌。净化时先在水中加入絮凝剂(如明矾)，可使悬浮在水里的不溶性杂质逐渐的沉降，并过滤除去固体杂质；然后加活性炭吸附水中的异味和小颗粒固体杂质；最后加入杀毒剂(如漂白粉、氯气等)进行杀菌消毒。
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