初三化学同步经典 水的组成与净化(提高) 知识讲解

水的组成与净化（提高）【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：（高清课堂《水的组成与净化》一）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H2O2 H2O3.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。

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（高清课堂《水的组成与净化》）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.下列说法中正确的是（）①电解水时，与电源负极相连的电极上产生气体的质量比正极小，且具有可燃性；②电解水时，正、负两极分别有氢气和氧气，而且体积比约为2：1；③电解水时，与正极相连的玻璃管内汇集的气体比与负极相连的气体体积小。

A.①③B.②③C.①②D.①②③【答案】A【解析】本题考查电解水实验。

电解水时正极产生氧气，负极产生氢气，正极和负极产生气体的体积比约为1∶2，质量比为8∶1。

【总结升华】电解水是化学变化，反应前后原子的种类、个数、质量都不改变。

与正极相连的试管中产生的是氧气，能使带火星的木条复燃；与负极相连的试管中产生的是氢气，能燃烧。

该实验说明水是由氧元素和氢元素组成的。

举一反三：【变式】下图中图a是电解水的简易装置，图b为电解水生成气体的体积与时间的关系图。

试回答下列问题：(1)图a中电源的正极是，负极是。

（填甲或乙）(2)接通电源后，甲管内水位下降的快，其原因是。

(3)若用点燃的火柴检验B气体（如图b），现象是，说明气体B有性质，气体B的名称是。

(4)实际操作中，甲、乙体积比常大于2：1，原因是。

【答案】（1）乙甲（2）甲管内产生的气体多（3）火柴燃烧得更旺支持燃烧氧气（4）氧气比氢气在水中溶解的量多类型二、考查水的净化、硬水和软水2.水是生命之源，应该爱护水资源。

下列净化水的方法中发生了化学反应的是（）A.通过蒸馏来净化水B.通过过滤来净化水C.用活性炭来净化水D.用明矾来净化水【思路点拨】本题考查物理变化和化学变化的区别，记住有关概念及过滤等净水操作方法是解题的关键。

【答案】D【解析】ABC净水过程都没有新物质产生，只有D明矾净水的原理是：明矾溶于水后生成的胶状物对杂质的吸附，使杂质沉降除去。

【总结升华】化学变化的基本特征是有其他物质生成。

3.水是人类生活不可缺少的物质。

有关水的叙述，错误的是（）A.水是最常见的溶剂B.净化水可用吸附、沉淀、过滤和蒸馏等方法C.活性炭能使硬水软化D.节约每一滴水，形成“细水长流”的水资源观【答案】C【解析】本题考查水的相关知识。

硬水软化的方法有煮沸和蒸馏，活性炭只能吸附水中的一些异味或色素等杂质，并不能降低水中可溶性钙、镁离子的含量，所以活性炭不能使硬水软化。

【总结升华】要记住硬水和软水的区分方法。

举一反三：【变式1】用可以区分硬水和软水，生活中常用的方法降低水的硬度。

【答案】肥皂水煮沸【变式2】自来水厂净化过程中要分步加入下列试剂，其中用于除去臭味的是( )A.明矾B.活性炭C.氯气D.漂白粉【答案】B类型三、考查单质和化合物4.下列叙述正确的是（）A．由同种元素组成的物质就是单质 B．由不同种元素组成的物质就是化合物C．单质一定是由一种元素组成的D．化合物一定是由两种元素组成的【思路点拨】此题主要考查同学们对单质、化合物概念的理解程度。

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】C【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。

A、B中忽视了单质和化合物概念中纯净物这一条件的限制，都是错误的。

例如：氧气和臭氧是由氧元素组成的两种不同单质，如果将氧气和臭氧混合后，得到的物质中只有氧元素，但此物质却不是单质，而属于混合物；又如，将氧气和氮气混合在一起得到的物质中有氮元素和氧元素，但此物质不是化合物，而属于混合物。

D不正确，因为组成化合物的元素不一定是两种，还可能是两种以上。