精品19水的组成与净化提高 知识讲解.docx
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精品19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
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（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。
【总结升华】单质由一种元素组成，化合物由两种或两种以上元素组成，且都属于纯净物。
举一反三：
【变式】下图表示的是气体分子的模型，图中
分别表示不同元素的原子，其中表示化合物的模型的是（ ）
【答案】D
水的组成与净化（提高）
【巩固练习】
一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）
1.下列关于水的叙述正确的是（）
①具有可燃性 ②单质 ③化合物 ④无色无味 ⑤在101kPa下凝固点是0℃
⑥纯净物
A．②④⑤⑥ B．③④⑤⑥ C．①②③⑥ D．①③④⑥
2.以氢燃料电池为动力的客车现正在北京的部分公交路线试运行。
跟普通客车不同的是，氢燃料客车运行过程中不排放任何有害气体，称为“零排放”汽车。
其原因是（ ）
A．氢气比空气轻 B．氢气有广泛的来源
C．氢气燃烧时放热多 D．氢气燃烧后只生成水
3.下列有关水的说法正确的是（）
A．海水属于混合物 B．地球上淡水资源非常丰富
C．过滤能除去水中所有杂质 D．水由氢气和氧气组成
4.长期饮用硬水会引起体内结石，下列有关硬水和软水的说法错误的是（ ）
A．过滤不能降低水的硬度 B．使用硬水烧水易产生水垢
C．用肥皂水可以区别硬水和软水D．生活中常用蒸馏的方法降低水的硬度
5.下列说法中正确的是（ ）
A．清澈透明的水一定是纯净物B．活性炭可以吸附掉水中的臭味
C．青少年长期饮用纯净水有益健康D．水由两个氢元素和一个氧元素组成
6.以下关于“爱护水资源”的措施不合理的是（ ）
A．将工业用水重复使用
B．农田灌溉将大水漫灌改为喷灌或滴灌
C．将对污水的处理再使用改为对地下水的大量开采使用
D．将不间断注水的洗衣机换成分段注水的洗衣机
7.下列净化水的单一操作中，净化程度最高的是（ ）
A．蒸馏 B．吸附沉淀 C．过滤 D．静置沉淀
8.水是人类生活不可缺少的物质。
日常生活中不少人喜欢喝纯净水，市售的纯净水有些就是蒸馏水。
有关这类纯净水的下列说法正确的是（ ）
A．纯净水可以通过自来水加热产生的水蒸气冷却而获得
B．纯净水是清洁、纯净的，长期饮用对健康有益而无害
C．纯净水中含有人体所需的矿物质和多种微量元素
D．纯净水是纯天然饮品，不含任何化学物质
9.每个人都应该树立保护水资源的意识，养成节约用水的习惯。
下列节水措施中不正确的是（ ）
A．洗过菜的水用来浇花 B．推广使用节水龙头
C．工业废水处理后循环使用 D．少喝水，不洗澡
二、填空题
10.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）实验室中，静置、吸附、过滤、蒸馏等操作中可以降低水硬度的是。
11.水是生命之源，我国规定饮用水质必须在感官指标、化学指标、病理学指标等方面达标方可成为饮用水。
（1）感官指标的主要要求：
①不得呈现异色；②不得有异味；③不得含有肉眼可见物；④应澄清透明。
净化水时，前两个指标可以利用 （填物质的名称）的吸附作用达到；后两个指标可以通过加入常用的絮凝剂如 （填物质的名称），经沉降、过滤后达到。
（2）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．在我国农村一些地方所饮用的水常常是河水，由于河水中一般含有大量的泥沙、悬浮物和细菌等杂质，因此必须要进行净化处理。
其中可用次氯酸来杀死细菌，即将漂白粉（有效成分是次氯酸钙）投入水中以产生次氯酸。
下列是某户居民在饮用水之前对河水的处理步骤：
河水→A（明矾）→B（沉淀）→C（过滤）→D（漂白粉）→净水
（1）可以除去较大颗粒、悬浮物杂质的步骤是。
（2）能够消毒杀菌的步骤为。
（3）A中加明矾的作用是。
（4）该农户得到的净水是 （填“纯净物”或者“混合物”）。
其原因是。
13．某一水域中发现鱼类大面积死亡，经调查得到可能的结论有如下几条：
①居民向该水中排放含有磷元素的洗涤剂 ②有大量的运输船舶在水里航行
③水中有适量的水草④上游有一化工厂向水中排放废水
你认为可能的原因是（填序号）。
14.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）取水口处的河水呈浑浊状，是因为水中含有较多；
（2）加絮凝剂的目的是；
（3）通过过滤池，可除去；
（4）活性炭吸附池，可除去；
（5）清水池里的水不是纯水，若要制得纯水，可采用的净化方法是。
三、综合题
15.自然界中的水含有各种杂质，可以用不同的方法进行净化。
（1）图甲所示是用空塑料饮料瓶、带导管的单孔胶塞、蓬松棉、纱布、活性炭、小卵石、石英沙等材料自制的一个简易净水器。
①根据上述净化材料的特性，B层放置的材料最好是 ；
②该净水器不同位置的纱布所起的主要作用不同，其中第二层纱布的主要作用是 ；
③你认为上述简易净水器（填“可以”或“不可以”） 将硬水变成软水。
（2）实验室为了配制溶液；常用图乙所示装置制取净化程度较高的蒸馏水。
①在连接好装置后，应先进行的操作，再加入水和沸石进行蒸馏；
②在蒸馏烧瓶中加入沸石的目的是 。
【答案与解析】
1．【答案】B
【解析】水可以灭火，不具有可燃性；水是由氢、氧两种元素组成的化合物，不是单质。
2．【答案】D
【解析】氢气燃烧的产物只有水，不会污染环境，即“雾排放”，被称为绿色能源。
3．【答案】A
【解析】过滤只能除去水中不溶性杂质。
4．【答案】D
【解析】生活中常用煮沸的方法降低水的硬度。
5.【答案】B
【解析】清澈透明的水中可能含有一些可溶物；长期饮用纯净水，对人有害无益，因为纯净水中缺少人体必需的微量元素；元素只讲种类不讲个数。
6．【答案】C
【解析】将对污水的处理再使用改为对地下水的大量开采使用，不利于防止水体污染和节约用水。
7．【答案】A
【解析】过滤只能将水中不溶性杂质除去，不能除去水中可溶性杂质；蒸馏不仅可以除去水中可溶性杂质和不溶性杂质，而且能使硬水软化。
8．【答案】A
【解析】根据蒸馏水的制取方法，可知A是正确的；蒸馏水是比较纯净的水，它几乎不含矿物质和微量元素，长期饮用对人有害；D不正确，因为水就是一种化学物质。
9．【答案】D
【解析】洗过菜的水用来浇花和工业废水处理后循环使用，均属于水的二次利用，都是节水措施；推广使用节水龙头也可以节水；少喝水，不洗澡也可以节水，但这会影响人体健康，所以不可行。
10．【答案】
（1）吸附杂质 明矾
（2）蒸馏
【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。
11．【答案】活性炭明矾 蒸馏
12．【答案】
（1）B
（2）D
（3）产生胶状物吸附水中悬浮杂质形成较大颗粒而沉降
（4）混合物 该水中一定含有一些可溶性的物质
【解析】过滤可以除去不溶物；漂白粉可以杀菌消毒；明矾具有絮凝作用，可产生胶状物吸附水中的悬浮颗粒形成较大颗粒而沉降；净化水的操作中只有蒸馏得到的蒸馏水是纯净物。
13．【答案】①②④
【解析】水中适量的水草通过光合作用产生氧气，对鱼类生长是有利的。
14．【答案】
（1）不溶性杂质
（2）吸附水中悬浮杂质（3）大颗粒不溶性固体（4）水中异昧（5）蒸馏
【解析】河水的净化程序是先除杂质，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。
分析净水流程图可知，经过一系列净化的水只除去了水中的不溶性杂质，而可溶性杂质需经蒸馏才能除去。
15．【答案】
（1）石英沙 可将活性炭和石英沙两种材料隔开 不可以
（2）检查装置的气密性 防止水发生暴沸
【解析】
（1）活性炭具有吸附性，应放在最后A处。
第二层纱布可将A和B两种材料隔开。
此法不能除去水中的可溶性钙、镁离子，因此仍属于硬水。
（2）蒸馏烧瓶中放入沸石的目的是防止加热时水暴沸。
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