自然界的水主讲人黄冈中学高级教师王学兵。
一、第三单元内容提要。
1.认识水的组成，认识电解水的实验装置，记住实验的现象和反应产物。
2.了解单质、化合物的区别。
3.认识物质是由分子、原子等微小粒子构成的。
4.认识分子、原子的特征，并能解释一些生活中的现象。
5.认识分子是保持物质化学性质的最小粒子，原子是化学变化中的最小粒子。
6.了解纯水与自然水、硬水与软水的区别。
7、了解吸附、沉淀、过滤和蒸馏等净化水的方法。
8、初步掌握过滤、蒸馏等混合物分离的实验操作技能。
9、了解水体污染的成因及其防治措施。
10、了解氢气的性质，初步学会实验室制取氢气。了解氢气的用途。
二、重点难点内容讲解 (一)水的组成。
实验3—1]接通电源，观察电极上和试管内发生的现象。水的电解实验如下图：
现象：通电后，电极上出现气泡，一段时间后，试管1和试管2收集到的气体体积比：约1:2。
试管1的气体(与电源+极相连)，可使带火星的木条复燃，说明是氧气。
试管2的气体(与电源－极相连)，被点燃产生淡蓝色火焰，说明是氢气。氢气难溶于水。
水在通直流电条件下，发生了分解反应，生成氢气和氧气，发生了化学变化。
这说明水中含有氢(h)、氧(o)两种元素。
氢气的的验证方法：气体能够燃烧，火焰呈淡蓝色，如气体量少，可能发出爆鸣声，这是氢气。
二)单质和化合物举例学过的由同种元素组成的纯净物， 如：o[等都是单质。
化合物是指含有不同元素组成的纯净物。
物质分类物质根据一种物质所含物质的种类不一样，可分为纯净物和混合物。
如果一个物质当中仅含有一种物质，那么就为纯净物，如果有两种或两种以上即有多种物质，这样的物质就为混合物；
纯净物当中，又可以按照其中所含有的元素的种类不一样，可以分为单质和化合物；单质就是同种元素，也就是仅有一种元素，而化合物就有不同元素，也就是有两种或两种以上元素；单质一定是要同时具备两个条件，就是既是同种元素，而且还应该是纯净物，不能简单的认为只有一种元素组成的物质是单质。
三)水的物理性质纯水(h[是无色、无嗅、清澈透明的液体。
自然界中的天然水，由于含有许多可溶性和不溶性杂质，因此常呈浑浊。
四) 净化水的方法： 沉淀、吸附、过滤、蒸馏。
1.静置沉淀法：利用明矾溶于水后生成的胶状物对杂质的吸附，使杂质沉降，来达到净水的目的。
2.吸附沉淀法：用具有吸附作用的固体过滤液体，可以滤去液体中的不溶性物质，还可以吸附一些溶解的杂质，除去臭味。如：活性炭净水器示意图如下：
但是经过净化后的水虽然变澄清了，但所得的水仍然不是纯水。
3.过滤：把不溶于液体的固体物质跟液体分离的一种方法。
操作要点：一贴、二低、三靠一贴：滤纸紧贴漏斗壁，且无气泡。
二低：滤纸边缘低于漏斗边缘，漏斗里液面低于滤纸边缘。
三靠：烧杯靠紧引流的玻璃棒，玻璃棒的一端斜靠在三层滤纸的一边，漏斗下端紧靠烧杯内壁。
此处有**，详见附件。
一贴：滤纸紧贴漏斗壁，且无气泡。
二低：滤纸边缘低于漏斗边缘，漏斗里液面低于滤纸边缘。
三靠：烧杯靠紧引流的玻璃棒，玻璃棒的一端斜靠在三层滤纸的一边，漏斗下端紧靠烧杯内壁。
4.蒸馏把相互溶解的液体物质，根据沸点不同的原理进行分离的方法。
操作要点1)加沸石防爆沸。 (2)装置要检查气密性。
3)沸腾不能太剧烈。 (4)开始馏出的液体弃去。
制取蒸馏水的过程是物理变化。蒸馏水是纯度较高的水。
五)软水和硬水。
1.硬水：水壶长时间烧水后，内壁形成一层水垢，这是因为水中溶有较多的可溶性钙和镁的化合物，这样的水叫硬水。
2.软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。
3.如何鉴别软水、硬水？肥皂水加到软水中产生较多的泡沫，加到硬水中产生的泡沫很少，但有较多的浮渣。
4.使用硬水会给生活带来哪些麻烦？(1)洗衣服时，不但浪费肥皂，也洗不净衣服，长时间使衣服变硬。
2)锅炉用硬水形成锅垢，浪费燃料，使锅炉局部过热，引起变形，甚至引起**。
5.怎样使硬水软化： (1)加入化学试剂，除去钙、镁离子2)加热煮沸。
天然水都不是纯净水，通过沉淀、吸附、过滤、蒸馏等方法可以使水不同程度地得到净化。
对于水的净化方法，单一操作相对净化程度由低到高的顺序是：静置沉淀、过滤、吸附沉淀、蒸馏，综合运用上述四项操作效果更好，其先后顺序是相反的。
六) 人类拥有的水资源1.地球上哪些地方有水？
地球表面积的3/4,地球又称为水球，从遥远的太空看地球，地球是一个蔚蓝的美丽的水球，但大部分是海水，海水含盐量高，淡化海水成本高。可利用的淡水资源有限，只占全球水储量的2.5％,其中大部分是难以利用的两极冰川与积雪。
2、水污染的成因： (1)、工业污水的任意排放。
2)、农业上农药、化肥的任意施用3)、生活污水的任意排放以上这些原因都造成的水体的污染，污染的水如饮用则对人体和动物产生巨大的损害。
3、防止水体污染的措施1)加强水质监测。
2)工业污水处理后达标再排放3)农业。
业上合理使用农药和化肥。
七) 分子1.分子的质量和体积都很小。
1个水分子质量为： 3×10[
1滴水大约有：167×10[个水分子。
2.分子在不断地运动实验：碘的扩散如下图：
过一段时间后，湿润的浸有淀粉溶液的滤纸，自下而上逐渐变蓝。
碘使淀粉变为蓝色。利用碘的这个特性，可以鉴定碘的存在。
实验：氨水的挥发(如下图)
结果发现烧杯a中的酚酞溶液变红，b中的酚酞溶液不变色。
是由于c中的浓氨水具有挥发性，产生的氨分子不断运动，扩散到a当中，溶入水以后，使酚酞液变红。
由于c被一个大烧杯所倒扣，因此氨分子不能运动到烧杯外壁，不能进入b 烧杯，所以不能使b中的酚酞溶液变红。
以上两个实验说明分子总是在不断运动着。氨气在空气中的扩散，水在常温下的挥发，碘的扩散等都是分子运动的结果，在受热情况下，分子能量增大，运动速率增大， 就是水受热蒸发快的原因。
3.分子间是有间隔的
为什么混合后水和酒精的总体积明显减小呢？
这是由于分子间相互穿插和相互作用所致。可知分子间有一定的空隙。如果分子间的空隙大，分子间作用力小，所占体积大，物质小呈气态，所以气态物质分子间的空隙大，而液态和固体物质的分子间空隙都很小。
那么物质的三态变化，主要是分子间的空隙发生变化。
十)分子与原子的区别与联系分子是由原子构成的，例如：
分子是由同种或不同种原子构成的。
从分子的角度看，水的蒸发与电解水，水的分解两种变化有什么不同呢？
水的蒸发仅是水分子运动而不断扩散到空气中，并没有生成其他物质，是物理变化。
而水的分解是水分子分解成氢原子和氧原子，然后每两个氢原子组合成一个氢分子，许多氢分子聚集成氢气每两个氧原子结合成一个氧分子，许多氧分子聚集成氧气，生成了其他物质，是化学变化。
可用下图表示：(水分子分解示意图)
十一)氢气的性质、用途与制取氢气的性质与用途：
氢气的物理性质：在通常状况下，氢气是无色、无味所气体，极难溶于水，是密度最小的气体。
氢气的化学性质：①可燃性：氢气能在氧气中燃烧，产生淡蓝色火焰，放热有水珠生成。
如果点燃不纯的氢气可能发生**，因此点燃氢气等可燃性前都要验纯。
还原性：氢气还原氧化铜现象：黑色的氧化铜变成光亮红色，试管口有水珠生成。
步骤：氢气早出晚归，酒精灯迟到早退。
原因：实验前：先灯后氢会**，实验后，先氢后灯会氧化。
氢气的用途：任何物质的用途可以联系它的性质。就像朽木不可雕也。是由于朽木的性质已经变。
了，所以不能用来雕刻，只能用硬木雕刻。那就说明任何物质都是性质决定用途，那么我们了解氢气的用途就可结合氢气的性质。
比如：氢气密度最小，可以充灌探空气球。利用氢气燃烧产生大量的热，可以作高能燃料；用于焊接、切割金属。
利用氢气还原性，可以冶炼金属，用作保护气。利用氢气和多种物质直接反应，可以作化工原料。
氢气的制取；(1)原理：锌(zn)+硫酸(h[ →硫酸锌(znso[氢气(h[
2)装置：固液反应不需加热的类型。
三、中考链接例1:英国科学家道尔顿于19世纪初提出了近代原子学说，他认为①物质都是由原子构成；②这些原子是微小的不可分割的实心球体。如果从现代科学的角度看，你认为上述哪几点存在明显的不足。
(a)① b)② c)①②d)①②都正确说明：①在这个“物质都是由原子构成”,那么水就是由水分子构成的，以这一点就明显存在不足也就是说原子可以构成物质，但物质不全是原子构成的。
“这些原子是微小的不可分割的实心球体”。原子在化学变化过程中不可再分，再利用其他的方法还是可以把它分为细小微粒。如：
核外电子和原子核 ,原子核也可以重新再分，那么由此可见，当时道尔顿提出的两个观点都存在明显不足。标准答案：(c)
例2、分子和原子的主要区别是( )
a、分子质量大，原子质量小b、分子能直接构成物质，原子不能直接构成物质。
c、分子间有空隙，原子间无空隙d、在化学反应中，分子可分、原子不可分提示：从分子和原子的概念及两者的区别与联系考虑正确答案。
说明：比如a、分子质量大，原子质量小。这个不对。比如：水分子和汞原子相比 ,汞原子大得多。
因此要说只能同种物质，对于不同的原子和分子没有比较的价值。
b、分子能直接构成物质，原子不能直接构成物质。也是不对的，分子可以构成物质，是对的，原子也可以构成物质。比如：稀有气体、金属都是直接由原子构成的。
c、分子间有空隙，原子间无空隙 。这个也不对，分子和原子都有间隔，它的本质区别是存在的。
d、在化学反应中，分子可分，原子不可分。原子是化学变化中最小粒子。标准答案：d
例3、利用所学习过的氢气实验室制法的有关知识解决以下问题：
实验室常利用石灰石(主要化学成份为caco[固体与稀盐酸溶液混合发生反应来制取二氧化碳气体(co[
又知道二氧化碳气体是一种无色无味能溶于水，且密度大于空气的气体。
请你依据上述信息来分析一下：
1) 实验室制备二氧化碳气体时，应该选用下列哪套装置？为什么？它与你学过的哪种气体的发生装置类似？
1)(a)需要加热，是不对的。应选择装置(b)。 b)采用加入固体石灰石和盐酸溶液，从而发生反应，制取二氧化碳。
2)若想收集一瓶纯净的二氧化碳气体，应采用下列哪种收集方法？为什么？
那么因为其密度大于空气，所以可以采用向上排空气法收集。答案(b)
2)实验室收集气体方法的选择，主要依据制取气体的物理性质，其中水溶解性决定了是否可采用排水取气法，二氧化碳能溶于水，所以不能采用排水取气法；与空气的密度比决定是采用哪种排空气取气法，二氧化碳比空气密度大，所以可采用口向上排空气取气法。
例4(1)实验室制取氢气时，一般选用的药品是( )和( )反应( )加热。标准答案：(1)稀硫酸锌粒不需要。
2)利用铁架台、试管、单孔塞、导气管组装发生装置制取氢气时，还存在一些缺限，请你指出这些缺限，并写出解决方法(可以用装置图表示其它合理答案均可，提供以下设计方案供参考。
2)不能随时加酸 ,不能随时停止反应，制取氢气比较少。
例5自然界中水污染主要来自生产中废渣、废液的任意排放雨水和土壤接触。
农业生产中农药、化肥的过量施用 ④城市生活污水的任意排放。
a)① b)① c)① d)① 答案：(c)正确例6从人类长远的角度考虑，未来最理想的燃料是a、煤 b、氢气 c、天然气 d、酒精分析： 煤、天然气、酒精等都是含碳元素的物质。
当它们不充分燃烧时都会产生一氧化碳而造成环境污染，且这些燃料有限，h[与它们相比较具有**广，热值高，燃烧产物是水，不污染环境等优点。
因此氢气是未来最理想的燃料答案：b
例7利用氢气还原灼热氧化铜的实验测定水的组成实验记录如下：
实验前氧化铜cuo和玻璃管的总质量65.6克，实验后59.2克；
而氯化钙cacl[和u型管的总质量，实验之前100.8克，实验之后108.0克。
请你根据实验前后的实验数据确定水由哪些元素组成，水中各元素的质量比。
提示：这是一个利用氢气还原氧化铜测定水的组成的实验。首先，我们必须掌握氢气还原氧化铜的实验原理，即有水生成。
然后，分析实验记录的数据。虽然我们已经知道了水的组成和水中各元素的质量比，但解本题时不能把它当做已知条件，要学会利用实验数据分析确定未知物组成的方法。
先由反应物的变化推断水由哪些元素组成，然后由氧化铜减轻的质量和生成水的质量推断出生成的水中氢、氧元素的质量，计算出水中氢、氧元素质量比。
生成水的质量=108.0克-100.8克=7.2克生成的水。
氧的质量=65.6克-59.2克=6.
4克则生成水中氢的质量=7.2克-6.4克=0.
8克水中氢元素和氧元素的质量比=0.8克：6.
4克=1:8
1)答案：氢气+氧气铜→铜+水，说明水是由氢气元素、氧元素组成。
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