第四章 水及水中同位素成分
2018年九年级化学上册 第四单元《自然界的水》4.3 水的组成讲义 (新版)新人教版
二、物质分类
试试看（写出化学式）
铁 二氧化碳
四氧化三铁
氮气 高锰酸钾
氯化钾
二氧化锰
氧气
镁
红磷
硫
二氧化硫
分类:单质：Fe、N2、O2、Mg、P、S
化合物： CO2、Fe3O4、KMnO4、KCl、MnO2、SO2
氧化物 ：CO2、Fe3O4、MnO2、SO2
课题一 水的组成
水的物理性质 水的组成 氢气的性质 单质和化合物 课后练习
自主学习 一、水的组成 （一）电解水的实验 现象: 电极上有气泡产生，正极上产生的气体少，负极上产生
的气体多，体积比为1:2
（二）、检验生成气体
实验操作
实验现象
正 体
极
收
集
的
气
用带火星的木
条
负 极 收 集 的 气 用燃着的木
体
条
木条复燃 气体燃烧
结论
证明是氧气
证明是氢气
（三）实验结论：水是由氢元素和氧元素组成的
（氢气 ），两者的体积比为（1:2 ）。 3.电解水的实验说明了（ D ） A、水是一种常见的元素B、水中含有氢气和氧气 C、水是由氢元素和氧元素组成的混合物 D、水是由氢元素和氧元素组成的化合物
元素组成的。
拉瓦锡
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(2) 电解水实验
实验
注意观察实验现象回答下列问题
a.接通电源后两个电极上有什么现象发生? ?
答:两各电极附近有气泡产生
b.两支试管中的气体体积是否相等?
?
答:不相等,v正:v负=1:2
c.两支试管中各是什么气体?
?
答:1号试管中的是氧气，2号试管中的是氢气。
下一页
水的同位素以及相对质量
水的同位素以及相对质量
水是地球上最重要的化合物之一,由氢和氧两种元素组成。
自然界中存在着多种水的同位素,主要有以下几种:
1. 普通水(H2O)
普通水是最常见的水分子,由两个质子组成的氢原子和一个质子和八个中子组成的氧原子组合而成。
它的相对分子质量是18.015原子质量单位(u)。
2. 重水(D2O)
重水是一种同位素水,由两个重氢原子(氘,D)和一个氧原子组成。
重氢原子由一个质子和一个中子组成,比普通氢原子重一倍。
重水的相对分子质量是20.028u。
3. 半重水(HDO)
半重水是由一个普通氢原子、一个重氢原子和一个氧原子组成的同位素水。
它的相对分子质量是19.022u。
4. 三氧水(H2
18O)
三氧水是由两个普通氢原子和一个含有八个质子和十个中子的18O 同位素氧原子组成。
它的相对分子质量是20.015u。
这些不同的水同位素在自然界中的存在比例不尽相同,其中普通水占绝大多数,重水和半重水的存在量极其微小。
水的同位素对于一些科
学研究领域具有重要意义,如环境示踪、医学诊断等。
九年级化学上册第4单元自然界的水4.3水的组成教案新人教版(2021年整理)
2018秋九年级化学上册第4单元自然界的水4.3 水的组成教案（新版）新人教版编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018秋九年级化学上册第4单元自然界的水4.3 水的组成教案（新版）新人教版）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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课题3 水的组成教学目标知识与技能1。
通过电解水的实验探究活动认识水的组成。
2.能判断单质、化合物、氧化物。
过程与方法1。
认识科学探究的意义和基本过程,进行初步的探究活动。
2。
能主动与他人交流与讨论，清楚表达自己的观点。
情感态度与价值观1.通过电解水的实验对学生进行物质可分解的教育，培养实事求是的态度. 2。
了解人类认识物质世界的过程和方法，培养严谨求实、勇于创新的科学精神.教学重点通过实验活动分析水的组成教学难点单质、化合物、氧化物的定义教学媒体多媒体、实验器材教学内容及问题情境学生活动【板书】1。
水的组成（1）电解水的实验【过渡】水如此重要，今天我们就来探究它的组成.猜测：氢元素和氧元素得出结论：可以将水分解，通过证明产物来判断①水在化学中用H2O表示,大胆猜测水是由哪些元素组成的.②如何来证明一种物质是由不同种元素组成的呢？提供资料：氧化汞→汞＋氧气，告知学生：水在通电的条件下能分解生成氢气和氧气。
【提问】回忆如何检验氧气?指导学生自学教材P79第3自然段学习氢气的性质及检验方法。
③展示电解水装置，开始实验。
引导学生观察实验现象。
引导学生总结实验：正氧负氢,体积比为1∶2，写出此反应文字表达式,说出属于什么基本反应类型.【分析讨论，得出结论】探讨教材中的“讨论"栏。
第四章 生命之源-水4.2_水的组成
的气体比例约为__2__:_1_。
（3）连接电源负极刻度管内的 气体_可___（可/不可）燃烧，产 生火焰，它是__H_2____。
（4）连接电源正极刻度管内的 气体__能____（能/不能）使带火 星 的 木 条 _复__燃__ ， 它 是 _O_2_____ 。
正氧负氢（父亲）
科教版九年级化学上册第四章第二节
4.2 水的组成
一、水的物理性质
1.无色、无味液体 2. 在 101.3kPa 时 ， 凝 固 点 为 0 ℃ ，
沸点为100℃。
3.ρ水=1g/cm3
探究水的组成
1.观察与问题 水由什么元素组成？
2.假设与预测 3.实验与事实 4.解释与结论
探究水的组成
1.观察与问题
4.解释与结论
实验现象
探究水的组成
1.观察与问题
实验原理
2.假设与预测 3.实验与事实
实验方案
4.解释与结论
实验现象
电解水装置
视频
1.观察与问题 2.假设与预测 3.实验与事实 4.解释与结论
探究水的组成
实验原理 实验方案 实验现象
（1）通电后可以发现,两个电 极的表面都有_气__泡____放出。
1.观察与问题
探究水的组成
2.假设与预测 3.实验与事实 4.解释与结论
（1）文字表达式：
水 通电 氧气 + 氢气
H2O O2
H2
（2）水由氢元素和氧元素组成Biblioteka 探究水的微观构成H
O H
H
O H
谁来说说水的构成？
1.构成
水 2.组成 (H2O) 3.分类
4.性质
5.变化
水
目录第一章摘要 (2)第二章水和水分子结构的特异性 (2)2.1水分子的结构 (2)2.2水的特异性 (3)2.3水的同位素组成 (4)第三章水分活度 (4)3.1水分活度定义 (4)3.2 吸湿等温线 (5)3.3 吸湿等温线的分区 (5)3.4 水分活度在生物学中的地位 (6)第四章神奇的水实验 (7)5070729003 徐妍F0707201第一章摘要本文首先结合图片叙述了水和水分子的结构特性以及同位素组成。
然后阐述了水分活度这一性质，着重讲了水的活度的主要表征曲线——吸湿等温线以及水的活度这一性质在生物学方面的运用。
最后引入了一个有趣的关于水的实验的结果。
水充满了神秘，是一个一辈子也探究不尽的课题。
第二章水和水分子结构的特异性2.1 水分子的结构水是地球上最常见的物质，也是维持人类生命所必需的物质。
一个水分子含有两种不同的化学元素：氢和氧。
一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。
每个水分子的直径是4×10-10m 。
它的质量是2.99×10^-29kg。
它的体积是π/6(4×10-10)m3=3 ×10^-29m3。
水是具有V型结构的极性分子，水分子的结构式是H2O，氧原子受到四个电子对包围，其中包括两个与氢原子共享所形成的两个共价键的成键电子对以及由氧原子提供的两个孤对电子对。
根据Poewll提出的价层电子对互斥理论，孤对电子对之间的斥力>孤对电子对与成键电子对的斥力>成键电子对之间的斥力。
因此由于电子对之间的斥力不同，造成了水分子的V型结构。
这种V型结构使水分子正负电荷向两端集中，一端为两个H离子带正电荷，一端为O带负电荷，所以水是极性分子。
正是这种极性使水分子之间存在氢键，并有多个水分子缔合nH2O=(H2O)n。
我们常称之为“水分子团”。
同时也是这种氢键的存在使水分子与同族分子相比具有特异性。
水分子缔合的定义：由于水分子的极性及两种组成原子的电负性差别，导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现缔合状态。
04第四章(氢氧同位素)
1.氢氧同位素概述 2.天然水的氢氧同位素组成及分布特征 3.氢氧稳定同位素的应用
1概 述
1.1 氢、氧同位素的主要地球化学性质
氢和氧是自然界中的两种主要元素，它们 以单质和化合物的形式遍布全球。
冰雪的堆积与融化对海水同位素组成的影响
北极冰的δD值为-160 ‰，δ18O值为-22 ‰ ； 南极雪的δD 值为-440 ‰ ，δ18O为-55 ‰。
当极地有大量冰雪堆积时， 海洋水的同位素组成变重； 若全球冰雪融化，海洋水 的同位素组成变贫。 据计算海水的δ18O将降到 -1‰，δD降到-10‰。
降水线的斜率也是反映分馏程度的一个参数
1965年Craig和Gordon指出，云团的冷凝过程基本上属于平衡过程，没 有明显的动力分馏，分馏系数介于封闭的平衡蒸发和瑞利蒸发之间，因 此，全球降水线的斜率S＝8。
大量的研究证明，海水蒸发形成云团蒸气的过程实际上是一个动力过程， 蒸发速度受水－空气界面的扩散速度控制，而大气中的湿度、风速等因 素都会影响扩散速度。由于氢氧同位素分子有不同的扩散速度，所以得 到的斜率不等于8，而往往在5-6之间。由于受蒸发作用的影响而斜率小 于8。
2.4 地下水
1) 渗入水
不论古代还是现代，由大气降水补给的渗入水的同位素组成与其补给 源的大气降水的同位素组成相近，这是一种普遍的现象。在δD－ δ18O关系图上，数据点都落在世界降水线或地方降水线附近。
利用大气降水的高度效应，可以推测计算地下水补给区的高度和 位置。
穿过起伏较大的大陆边缘加拿大西部山脉降水的δ18O变化
-7.0
-8.0
人教版初三化学第四章水知识点总结
第四单元自然界的水课题1 保护水资源一、水资源1、地球表面71%被水覆盖，但供人类利用的淡水小于1%2、海洋是地球上最大的储水库。
海水中含有80多种元素。
海水中含量最多的物质是 HO，2最多的金属元素是Na ，最多的元素是O 。
3、我国水资源的状况分布不均，人均量少二、爱护水资源：节约用水，防止水体污染1、节约用水即提高水的利用率。
生活中提倡一水多用，使用节水型器具；农业中改大水漫灌为喷灌、滴灌；工业中提倡对水重复利用，循环使用2、水污染A、水污染物：工业“三废”（废渣、废液、废气）；农药、化肥的不合理施用生活垃圾、生活污水的任意排放B、防止水污染：工业三废要经处理达标排放、提倡零排放；生活污水要集中处理达标排放、提倡零排放；合理施用农药、化肥，提倡使用农家肥；加强水质监测。
课题2 水的净化一、净化水的方法：沉淀、过滤、吸附、蒸馏1、沉淀：静置，让水中的不溶性固体颗粒下沉到底部。
2、过滤①适用范围：用于分离难溶性固体与液体②操作注意事项：“一贴二低三靠”“一贴”：滤纸紧贴漏斗的内壁“二低”：（1）滤纸的边缘低于漏斗口（2）漏斗内的液面低于滤纸的边缘“三靠”：（1）漏斗下端的管口紧靠烧杯内壁（2）用玻璃棒引流时，玻璃棒下端轻靠在三层滤纸的一边（3）用玻璃棒引流时，烧杯口紧靠玻璃棒③仪器：铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗玻璃棒的作用：引流④过滤后，如果滤液仍然浑浊，可能原因有:A承接滤液的烧杯不干净 B倾倒液体时液面高于滤纸边缘 C滤纸破损3、吸附常用的吸附剂：活性炭（具有吸附性）：除去水中的难溶性杂质、色素和异味。
4、蒸馏：利用液体沸点不同将液体分离的方法蒸馏的装置：见书P57，图3-21和3-22各种静化方法除去的杂质的种类难溶性杂质可溶性杂质降低水的硬度沉淀√过滤√吸附√√蒸馏√√√二、硬水与软水1、定义硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水。
例：井水。
软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
例：开水，雨水。
第四章 同位素水文地球化学
2．零点能的概念：不同的同位素组成的分子具有一 些不连续的能级，其中最低的能级称之零点能。在 化学式相同的分子中，由轻同位素组成的分子的零 点能较大，而由较重同位素组成的分子的零点能较 小。这意味着含重同位素分子的基本振动频率较低， 要破坏一个含重同位素分子需要更多的能量。 一般来说，同位素的分馏效应与分子的平动能、转 动能和振动能都有关，但与温度有关的同位素分馏 效应却只取决于分子的振动能。
2．同一元素的同位素质量数不同，由它的形成 的不同化合物之间的物理化学性质存在差异。 例如：水由氢、氧同位素可以组成9种同位 素水分子类型，分子量为18的H216O分子在天然 水的含量中占绝对优势，而其它相对较重的同 位素水分子则以不等的痕量形式存在。H2O和 D218O的物理性质和分子量，密度、粘度以及一 些热力学性质，如：蒸汽压、熔点、沸点、生 成热、焓等）都存在明显的差别。
4. δ值：样品中两种稳定同位素的比值相对于某种 标准对应比值的千分差值：
δ(‰)=｛ （Rx—Rs）/ Rs ｝× 1000
例如：硫同位素以迪亚布洛峡谷铁陨石中陨 硫 铁 的 硫 为 标 准 (CDT) ， 这 个 标 准 硫 的 34S/32S=0.0450045。它的同位素组成相当于整个地 球的平均同位素组成。样品的δ34S为“+”时，表示 样品比标准富34S，相反表示贫34S。 定义δ值的目的在于： ① 因为自然界的稳定同位素组成的变化很微，用 δ值可以明显表示变化的差异； ② 便于全世界范围内数据大小的对比。
–
二、稳定同位素分类：
1．轻质量稳定同位素：氢、氧、碳、硫 特点：（1） 同位素组成变化大； （2） 同位素分馏的原因：在于元素 的物理化学和生物作用。 2．重质量数稳定同位素：锶、钕、铅等 特点：（1）同位素组成的变化相对小些； （2）同位素组成变化的原因，主要 是由于它们的放射性母体同位素的衰变所引起 的。
九年级化学上册第四章生命之源 水 水的组成课件科学版
总结
物理性质：无色、无气味的透明液体,有三态变化。
通电
水 化学性质： 水
氢气＋氧气
实验仪器： 水电解器、直流电源
探究水 的组成
实验药品： 水、烧碱或硫酸
实验现象： 正极产生的气体使带火星的木条复燃,负极产生的气 体能燃烧,且负极与正极产生的气体体积比为2﹕1。
实验结论
①水是由氢元素和氧元素组成。 ②每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。 ③在化学反应里,分子可分而原子不可分。
程。下列说法错误的是( D )
A．氢气、氧气和水都是由分子构成的 B．氢气和氧气燃烧生成水的过程中,分子种类发生了改变 C．氢气和氧气燃烧生成水的过程中,原子种类没有发生改变 D．氢原子和氧原子保持水的化学性质。
10. 实验是化学学习的一种重要手段,如利用电解水实 验可探究水的组成。请思考回答下列问题： 通电后,电极上出现 气泡,一段时间后正负两极试管内 收集的气体体积比为 1:2；正极产生的气体能 使__带_火__星__木_条__复__燃_,负极产生的气体能 燃烧,产生淡蓝色火焰。 结论： （1）正极产生的气体是_氢_气__,负极产生的气体是___氧气； （2）水发生 化学 变化,其文字表达式为：
7.小兰通过计算知道,电解水时生成氢气和氧气的体积 比为2:1,但通过实验所得的数据是氢气和氧气的体积比 略大于2:1。针对这一发现,你认为下列做法中不可取的 （ ）B A. 反复多次实验查找原因 B. 实验的数据和理论上的差不多,可以认为实验已经成 功 C. 大胆提出假设：氧气比氢气易溶于水 D. 查找实验装置是否漏气
探究水的组成
➢ 探究问题 • 水分子是由什么原子构成的？ • 水是由哪些元素组成的？怎样证实？
➢ 问题假设 • 水分子是由氢原子和氧原子构成的。 • 水是由氢元素和氧元素组成的。
2021年水文地球化学题库—
第一章地下水无机化学成分一、名词解释1、侵蚀性CO 2 ：当水中“游离CO2 ”，不不大于“平衡CO2 ”时，多余某些CO2对碳酸和金属构件等具备侵蚀性，这某些CO2 ，即为“侵蚀性CO2 ”。
2、游离CO 2溶解于水中CO2统称为游离CO2.3、平衡CO 2与HCO3-相平衡CO2 ，称为平衡CO2 。
4、 Ph5、去硝化作用在缺氧条件下，异养型去氮菌把NO3-、NO2- （还原）分解为气态氮（N2O 和N2 ）过程。
6、硝化作用在自养型亚硝化菌和硝化菌作用下，NH4+被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐作用。
7、微量组分不决定水化学类型8、大量组分决定水化学类型，普通含量不不大于100mg/L9、组分二、填空题1、地下水中化学组分可以分为四组：（大量组分），（微量组分），（放射性组分），和（气体组分）；水中性点 pH 值随温度升高而（）。
2 、Cl - 具备很强迁移性能，其因素在于：（不形成难溶化合物），（不被胶体所吸附），（不被生物所吸附））。
碳酸衍生物存在形式与水 pH 值关于，当 pH>8 时，以（）占优势：当 pH<5 时，则以（）占优势。
3、细菌按呼吸方式分有和两大类。
三、简答题1、地下水中氟来源简况。
2、地下水中重要气体成分及来源。
3、何谓地下水中微量元素？研究它有何意义？4、什么是硝化作用或去硝化作用，它们各在什么环境中进行？四、阐述题试论地下水中二氧化碳来源及其水文地球化学意义。
第三章水及水中元素同位素成分（一）名词解释1、同位素效应由于某种元素一种同位素被另一同位素所替代，从而引起物质在在物理、化学性质上浮现差别现象，称之为同位素效应。
同位素效应是导致同位素分馏主线因素。
2、同位素分馏3、温度效应大气降水中δ18O和δD 随处面或云层温度升高而增大，反之，则减少。
4、纬度效应大气降水中δ18o和δD值随纬度增长而减少。
5、高程效应大气降水中δ18O和δD随海拔高度增长而下降现象6、大陆效应大气降水中δ18O和δD由沿海到大陆内部逐渐减少得现象7、季节效应降水δ18D和δD值随气温，湿度，蒸发和降水季节变化而发生周期变化。
人教版九年级上册化学《第四单元 自然界的水 课题3 水的组成 课题3 水的组成》教学课件
课题3 水的组成
九年级化学·人教版
导入新课
观察与思考
水是生命的源泉，哪里有水，哪里就有生命。对于我们熟悉的水，你知道它的组成 吗？
导入新课
认知与了解
学习目标
1.认识水的组成 2.了解氢气的性质 3.知道单质、化合物的概念，能区分常见的物质中哪些
属于单质，哪些属于化合物
讲授新课
讲授新课
观察与思考 思考：物质该怎么分类？
物质
纯净物 混合物
单质 化合物
氧化物 非氧化物
课堂小结
一、氢气的性质 1.物理性质：无色、无味的气体，难溶于水
点燃
2.化学性质：氢气+氧气 水 二、水的组成
1.实验现象：电源正极产生的气体与负极产生的气体体积比为1∶2 2.实验结论：水是由氢元素和氧元素组成的 三、单质、化合物、氧化物
正极端玻璃管
现象
能使带火星的木条
复燃
解释
产生的气体是氧气
负极端玻璃管
能燃烧，发出淡蓝色的 火焰 产生的气体是氢气
讲授新课
归纳与小结
水电解后，生成
氢和气
： 氧气
与电源正极相连的试管内收集到的气体是
。
与电源负极相连的试管内收集到的气体是
。
V（H2）∶V（O2）=
。2∶1
通电
水
氢气 + 氧气
H2O
H2
O2
氧气 氢气
讲授新课
观察与思考
水分子分解示意图
讲授新课
交流与讨论
Ø水是由 氢元素 和
氧元组素成的；
Ø水是由 水分子 构成的；
Ø化学变化的实质是
分分子解为原子；
第四章水及水中同位素成分
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4.1 同位素基础知识
一、同位素及分类 1、概念 同位素是指周期表中占有同一位置，其原子核 中质子数相同而中子数不同的某一种元素的原子。 如：11H、21H、31H，即具有相的质子数，但具 有不同的质量数的原子。
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4.1同位素基础知识
三、同位素分馏与同位素效应 3、同位素的效应
（1）热力学同位素效应
指由于各种同位素原子和分子能态不同所引起的热力 学性质上的差异。它是发生在热力学平衡系统中，与化 学平衡和相平衡有关的同位素效应。
（2）动力学同位素效应
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
2．动力同位素分馏 （3）分子的扩散作用
VC16O2 = Vc18o16o = Vc16o2／Vc16o18o==1.022 即：C16O2比C16O18O分子的平均速度大22‰，
当气体分子扩散时，就会引起同位素分馏。 动力学效应一般比热力学效应大得多。
NaCl
溶液
进行氯同位素交换反应，
发现在NaCl溶液中速度最慢，在KCl 溶液中速度最快。
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
1、同位素交换反应
(2) 影响因素
同离子效应: 一种矿物溶解于水中，若水溶 液有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶 解度降低。
AB
RA RB
式中： AB —A，B 物质或相中的同位素分馏系数，
RA, RB —A，B 物质或相中的同位素比值
例如：
水文地球化学讲解
天然同位素：在自然界中天然 存在的
人工同位素：人工合成的
按结构 稳定性
稳定同位素：原子核稳定，其本身 不会自发进行放射性衰变或核裂变 的同位素
放射性同位素：原子核不稳定，能自 发进行放射性衰变或核裂变，而转 变为其它一类核素的同位素
• 核素的稳定性是相对的，它取决于现阶段的实验 技术对放射性元素半衰期的检出范围，目前一般 认为，凡是原子存在的时间大于1017年的就称稳 定同位素，反之则称为放射性同位素 。
元素---原子核中质子数相同的一类原子的总称。
核素----同一种元素由于其原子核中中子数不同可 存在几种质量不同的原子，其中每一种原子称为 一种核素。
同位素---周期表中占有同一位置，其原子核中质 子数相同而中子数不同的某一种元素的原子，即 具有相同的质子数，但具有不同的质量数的原子。
2、同位素分类
• 一般来说质量数A＜209的同位素大部分是稳定的， 只有少数是放射性的,如3H，14C，40K，87Rb等； 而质量数大于209的同位素绝大部分属于放射性 同位素。
按进入环 境的方式
人工施放同位素：专指在研究 过程中通过有目的人为投放而 进入环境的部分人工同位素
环境同位素：包括自然环境中原 本存在的天然同位素和在各种 人工核反应过程中，自然进入 天然环境的人工同位素
δD（V-SMOW）‰
-64.0 -66.1 -63.6 -61.1 -61.7 -52.6 -56.5 -60.5 -62.2 -62.4
δ18O(V-SMOW)‰
-8.82 -9.05 -8.99 -8.67 -8.30 -6.53 -7.52 -8.30 -8.40 -8.86
样品的δ值可通过质谱仪直接测得，但δ值的大小与选 用的标准样品直接相关。
水及水中同位素成分PPT幻灯片89页PPT
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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❖ 知识路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
第四章自然界的水.docx
第四章自然界的水第2节水的组成预习新知1．元素是质子数（即核电荷数）相同的一类原子的总称。
2．能使带火星的木条复燃的气体是氧气。
3．根据组成物质的种类可以把物质分为混合物和纯净物。
4．保持水的化学性质的最小粒子是水分子，其化学符号为H2O课程导学【例1】水在生活、生产和化学实验中起着十分重要的作用。
Ⅰ．某自来水厂生产的主要步骤为：河水→A（明矾）→B（沉淀）→C（过滤）→D（加液氯）→净水。
这一过程中加明矾[化学式为KAl(SO4)2·12H2O]的作用是__________，明矾中含有的原子团名称为___________；加液氯的目的是__________________。
Ⅱ．电解水实验如图所示，a玻璃管中生成的气体是______________，检验该气体的方法是_________________________。
电解水发生化学反应的示意图如下：从示意图中可获得的正确信息是________________（填写编号）。
A．反应前后共有6种原子，4种分子B．反应前后元素种类不变，都为3种C．化学变化的实质是原子的重新组合D．化学变化中分子是最小的微粒E．该化学反应中，氢、氧两种分子的个数比是2:1F．水是由氢气和氧气组成电解水的化学方程式为______________________。
解析：（1）加明矾的作用是：溶于水形成胶状物，除去悬浮物（2）明矾中含有的原子团SO42-，名称为：硫酸根（3）加液氯的目的是：消毒杀菌（4）电解水实验，与电源正极相连产生的是氧气，与电源负极相连产生的是氢气，氢气体积是氧气体积的2倍，故a玻璃管中生成的气体是氧气（5）检验氧气的方法是：将带火星的木条放在玻璃管口，若木条复燃，则说明有氧气产生（6）A.反应前后共有2种原子，3种分子，错误；B.反应前后元素种类不变，都为2种，错误；C.化学变化的实质是原子的重新组合，正确；D.化学变化中原子是最小的微粒，而不是分子，错误；E.该化学反应中，氢、氧两种分子的个数比是2:1，正确；F.水是由氢元素和氧元素组成，错误。
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2、分类 （1）按同位素产生的条件 天然同位素, 如：3H，14C，18O等 人工同位素, 如：人工3H，60Co，82Br
（2）按结构稳定性
稳定同位素, 如：D , 13C, 放射性同位素, 如：3H,
12C
14C, 238U
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
3、国际标准 表4-1 O、H、S、C国际标准
元素 标准 代 号 同位素的组成
18O/16O=(1993.4 ±2.5)×
O
标准平均海水
SMO W SMO W
CDT
H
标准平均海水
10-6 δ 18O=0‰ D/H=(157.6±0.3)×10-6 δ D=0‰
若δ(‰)>0，表示样品比标准富含重同位素 δ(‰)<0 ，表示样品比标准富含轻同位素
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
3、国际标准
为了准确的比较不同样品间同位素比值的变化，国
际上采用统一标准。 例 如 ： 某 水 样 测 得 1 8 O/16O = 1973.4×10-6 ， 水 样 δ18O=-10‰，说明该样品比标准富16O 10‰
1、同位素分馏 某元素的同位素，由于质量差异，使其在物理-化学过 程中，以不同比例分配于不同的物质或不同相之间的现 象，称之为同位素分馏。
原因：质量差引起物理性质和化学反应速度的差异
例如： H2O
蒸发相中富含16 O H2 O 蒸发 18 液相中富含 O 18
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4.1 同位素基础知识
一、同位素及分类 1、概念 同位素是指周期表中占有同一位置，其原子核
中质子数相同而中子数不同的某一种元素的原子。
如：11H、21H、31H，即具有相的质子数，但具
有不同的质量数的原子。
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4.1 同位素基础知识
34S/32S=0.0450045
S
美国亚理利桑娜州卡杨迪亚布峡谷陨硫 铁 美国南卡罗娜州白垩系皮狄组的美洲似 箭石
δ
34S=0‰
C
PBD
13C/13C=1123.72 ×10-5
δ
13C=0‰
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4.1同位素基础知识
三、同位素分馏与同位素效应
Vc16o2 → Vc16o18o
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4.1同位素基础知识
三、同位素分馏与同位素效应 3、同位素的效应
（1）热力学同位素效应
指由于各种同位素原子和分子能态不同所引起的热力 学性质上的差异。它是发生在热力学平衡系统中，与化 学平衡和相平衡有关的同位素效应。 （2）动力学同位素效应
C16O2 + H218O
CO
R CO 2
2
C18O2 + H
(18O /16O) CO2
2O
2
16O
2 H 2O
＝ R H O ＝ (18O /16O) H
co2 H2O =1.0407，说明CO2比与其平衡的水 25℃时， 富含40.7‰的18O，富集程度的求法：
δ（‰）=（αA-B-1）×1000 δ（‰）=(1.0407-1) ×1000=40.7
Hydrogeochemistry
水文地球化学
第四章 水及水中同位素成分
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本章内容
4.1 同位素基础知识
4.2 氢氧稳定同位素 4.3 氢的放射性同位素—氚 4.4 碳同位素 4.5 硫同位素 4.6 同位素在水文地质学中的应用
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用 1、同位素交换反应
(2) 影响因素
C、交换溶液的性质：由于有些同位素交换反应是经 过溶解→再沉淀的机理来实现的，因此交换反应受到盐 效应的影响。 例如：钠长石
纯水 KCl 溶液 NaCl溶液
238U→206pb,
Th →207pb
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4.2 氢氧稳定同位素
一、 同位素交换效应
1、氢氧同位素分馏 （1）水－岩同位素交换反应
Si18O2 + H216O
其结果是水中富集18O。
① 氧漂移
Si16O18O + H2O
由于岩石中的δ8O值大，水岩同位素交换的 结果使水富含 氧漂移。
进行氯同位素交换反应，
发现在NaCl溶液中速度最慢，在KCl 溶液中速度最快。
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
1、同位素交换反应 (2) 影响因素 同离子效应: 一种矿物溶解于水中，若水溶 液有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶 解度降低。 盐效应: 矿物在纯水中的溶解度低于矿物在 高含盐量的容液中的的溶解度，这种含盐量升 高使矿物溶解度增大的现象。
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用 (2) 影响因素 A、温度：lnα ＝A/T2 + B/T + C（反比关系）
B、化学成分：重同位素先富集在化学键最强的 分子中。 石 英→斜长石→辉石→橄榄石
Ｓ i –O Al-O Mg-O
18Ｏ↓
键强↓
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
2、同位素组成表示方法
（1）同位素丰度
指在自然界或物质中某一元素的各种同位素在该元素 中的所占的百分比。 如氢在自然界的平均丰度：11H = 99.9844%，
2 1H
= 0.0156%。
指由于同位素原子或分子的质量和能态不同引起的反
应速度（包括化学的、物理的和生物化学的）上的差异。 它是发生于非常平衡系统中，与不可逆过程有关的同位
素效应。
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4.1同位素基础知识
三、同位素分馏与同位素效应 3、同位素的效应
（3）物理化学同位素效应
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4.2 氢氧稳定同位素
一、 同位素交换效应
② 影响氧漂移的因素
A、温度是影响同位素交换反应的主要因素，一般 温度越高，交换反应的速度就越快，氧漂移的速度就越 明显； B、水及岩石的初始δ18O含量。这两者的初始δ18O 差值越大，氧漂移越明显；
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
2．动力同位素分馏 （3）分子的扩散作用
VC16O2 = Vc18o16o = Vc16o2／Vc16o18o==1.022
即：C16O2比C16O18O分子的平均速度大22‰，
当气体分子扩散时，就会引起同位素分馏。
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
2、同位素组成表示方法 （3）δ值（千分偏差值） 指物质中某一元素的两种同位素的比值相对于某一 种标准比值的千分差值：
δ(‰)=(R样—R标)/R标×1000‰
式中 ： R样—样品中的同位素比值 R标—标准中的同位素比值
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4.1同位素基础知识
三、同位素分馏与同位素效应 3、同位素的效应 由于某种元素的一种同位素被另一同位素所 替换，从而引起物质在物理、化学性质上出现差 异的现象，称之为同位素效应。 同位素效应是造成同位素分馏的根本原因。
C16O2 → C16O18O
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
3、物理过程引起的同位素分馏 即物质在溶解与结晶，蒸发与浓缩，吸收与解吸等 过程中，所发生的同位素分馏。 如：100℃时，H2O的蒸气压为105Pa， D2O的蒸汽
压为9.5×105Pa蒸发时，显然H2O更容易进入气相。
4、放射性衰变及核反应
如蒸发和凝结，结晶和溶解，吸附和解吸等，是与 同位素分子密度、蒸气压、热学性质、电磁学性质等物 理化学性质上的差异有关的同位素效应。它既可以发生 在平衡系统中，也可以发生在非平衡系统中。
（4）生物化学同位素效应
指有生物参与的各种同位素效应。多数生物化学同 位素效应属于动力学同位素效应。
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4.1同位素基础知识
一、同位素及分类
2、分类
（3）按进入环境的方式
人工施放同位素，专指在研究过程中通过有目的人 为投放而进入环境的部分人工同位素。如测定地下水流 速流向的131I。 环境同位素，包括自然环境中原本存在的天然同位 素和在各种人工核反应过程中，自然进入天然环境的人 工同位素，如：核反应堆。
4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用 １、同位素交换反应 (1) 定义 不同的化合物之间，不同相之间或不同的分 子之间，只发生同位素的再分配，而不发生化学 变 化 的 反 应 ， 称 为 同 位 素 交 换 反 应 ： C16O2 + H218O
C18O2 + H216O
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
2、同位素组成表示方法 （2）同位素比值 指物质中某一元素的两种同位素含量之比
R=CA/CB
式中， C—同位素含量 A—重同位素
B—轻同位素
例如，RD =D/H R18O =18O/16O R34S =34S/32S 等
16
H2 O
18
0/