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第九讲水的组成、净化及爱护水资源
考点直击
一、电解水实验
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2H2
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。
【特别注意】
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。
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2H
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。
【特别注意】
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。
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
【特别注意】
“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”。
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。
【特别注意】
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。
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。
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