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第二章 空气与水资源
2. 4 水的组成和净化
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知识点
1
1. 所用电源：直流电。
2. 实验仪器：水电解器。
3. 实验现象：通电一段时间后，看到两个电极上都有气泡产生；与正极相连的玻璃管内收集的气体体积较小，与负极相连的玻璃管内收集的气体体积较大，前者与后者的体积比约为1∶ 2。
水的电解
知1－讲
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记忆口诀：负氢正氧二比一 ( 谐音：父亲正想儿毕业 )
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4. 气体的检验：用带火星的木条检验与电源正极相连的玻璃管内得到的气体，木条复燃，证明该玻璃管内收集的是氧气。用点燃的木条检验与电源负极相连的玻璃管内得到的气体，气体能燃烧，并产生淡蓝色火焰，证明该玻璃管内收集的是氢气。
知1－讲
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5. 实验结论
(1)水在通电条件下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气；
反应为：水 氢气 +氧气
H2O H2 O2
(2)水是由氢元素和氧元素组成的。
知1－讲
通电
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知1－讲
易错提示：
●由于水的导电性很弱，实验中常在水中加入少量硫酸钠或氢氧化钠溶液，目的是增强水的导电性。
●实验中所得氢气与氧气的体积比往往大于 2 ∶ 1，主要原因：(1)相同条件下，氧气在水中的溶解性大于氢气；(2)氧气与电极反应而被消耗。
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考向 电解水实验的现象与结论
[模拟·南京雨花台区] 如图 2是电解水实验的装置图，下列说法错误的是(　　)
A. 在水中可加入少量氢氧化钠以增强导电性
B. 反应一段时间后，a、b玻璃管中产
生的气体体积比约为 2∶1
例1
知1－练
D
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C. 由电解水实验得出结论：水是由氢、氧两种元素组成的
D. 将燃着的木条分别放在两个玻璃管尖嘴口，打开活塞，a管的气体使燃着的木条燃烧更旺，b 管的气体被点燃
知1－练
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解题秘方：根据电解水的要点和口诀“负氢正氧二比一”进行判断。
解析：纯水的导电性弱，在水中可加入少量氢氧化钠以增强导电性，故A正确；由图可知，反应一段时间后，a、b 玻璃管中产生的气体体积比约为2∶1，故B正确；电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的，故 C正确；a、b玻璃管中产生的气体分别是氢气和氧气，所以将燃着的木条分别放在两个玻璃管尖嘴口，打开活塞，a 管的气体被点燃，产生淡蓝色火焰，b管的气体使燃着的木条燃烧更旺，故 D错误。
知1－练
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易错提示：
1. 电解水时测得正负两极气体的体积比约为 1 ∶2，质量比不是 1 ∶ 2。
2. 电解水的结论是：水是由氢元素和氧元素组成的，不能说成：水是由氢气和氧气组成的。若水是由氢气和氧气组成的，则水是混合物，事实上水是纯净物。
知1－练
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知识点
氢气的性质
2
知2－讲
1. 氢气的物理性质
(1)在通常状况下，氢气是一种无色、无味的气体。
(2)在通常状况下，氢气难溶于水。实验室可以采用排水法收集氢气。
(3)在标准状况下，氢气的密度为0. 089 9 g/L，小于空气。实验室可以采用向下排空气法收集氢气。
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知2－讲
2. 氢气的化学性质 氢气具有可燃性。
(1)纯净的氢气在空气中能安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰，放出大量的热。在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，可观察到烧杯壁有水珠出现，说明氢气燃烧生成水。
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(2)氢气在空气中燃烧的反应为
氢气+ 氧气 水
H2 O2 H2O
(3) 氢气燃烧生成水，同样也可以证明水是由氢元素和氧元素组成的。
点燃
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知2－讲
3. 氢气的验纯方法(如图3 所示)。
图3
因氢气密度比空气小
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知2－讲
知识拓展：
●相同条件下，氢气是自然界中密度最小的气体。
●不纯的氢气点燃时极易发生爆炸，因此点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。
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考向 氢气的燃烧
[期中·辽阳] 如图4 是氢气在空气中燃烧的实验图示。
(1)在点燃氢气前，一定要
__________________________。
(2)在空气中点燃纯净的氢气，
其现象是_____________________，在火焰上方罩一只干燥的冷烧杯，并用手轻轻触摸烧杯外壁，其现象是_________ ______________________________________ 。
例2
知2－练
检验氢气的纯度
产生淡蓝色的火焰
烧杯内壁出现水雾，烧杯发烫
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(3)这个反应属于___________(填基本反应类型)反应，这个实验说明氢气具有的化学性质是______________。
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化合
可燃性
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解题秘方：根据氢气燃烧的注意事项、现象，发生的反应及反应的特点进行分析。
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知识拓展：
氢气燃烧时往往会观察到黄色火焰，这是玻璃尖嘴中的钠元素灼烧时产生的火焰颜色，明亮的黄色火焰掩盖了淡蓝色的火焰。
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知2－练
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知识点
3
1. 实验原理 除去液体中的固体杂质。
2. 实验仪器
铁架台(带铁圈)、烧杯、玻璃棒、漏斗等。
过滤
知3－讲
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3. 实验操作
知3－讲
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注意：1. 制作过滤器时，选用合适的滤纸，滤纸的边缘要低于漏斗边缘，且用水润湿滤纸，使其紧贴漏斗内壁，以免影响过滤速率；
2. 过滤时不能直接将待过滤液倾倒至过滤器中，应用玻璃棒引流，防止液体溅出；
3. 漏斗下端管口要紧靠烧杯内壁，防止液滴飞溅。
知3－讲
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知3－讲
实验提示：
进行过滤实验时：
1. 按要求制作过滤器，固定好实验装置。
2. 倾倒液体时，要注意观察液面不能超过滤纸的边缘，否则会影响过滤效果。
3. 过滤后的滤液若仍然浑浊，分析检查原因后，应重新过滤。
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考向 考查过滤的原理及其实验操作
初中毕业化学实验技能考查中，小波抽到的是“水的净化”，请你与小波一起实验：
(1)过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、
玻璃棒和__________ ，其中玻璃棒的作用是
__________。
例3
知3－练
漏斗
引流
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(2)小波准备按如图6所示装置进行实验时，发现装置存在两处明显错误，请指出：
①______________________________________；
②______________________________________；
纠正错误后，接下来的操作可除去水样中的__________(填“可溶性”或“不溶性”)杂质。
知3－练
没有用玻璃棒引流
漏斗下端管口没有紧靠烧杯内壁
不溶性
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(3)小波将浑浊水样过滤后，得到的水仍浑浊，其原因可能是 _________________________________ ______________________________(写出两点即可)，然后小波进行了有效处理，使水样澄清透明。
滤纸破损，漏斗内液面高于滤纸的边缘(或承接滤液的烧杯不洁净等)
知3－练
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解题秘方：直接根据过滤操作中的“一贴二低三靠”来找错误。
知3－练
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知3－练
解法提醒：
过滤后的滤液仍然浑浊，其原因可从两个方面去分析：
●固体杂质没有除尽：如过滤时，液面高于滤纸边缘，滤纸破损，使固体杂质进入滤液。
●二次污染：如承接滤液的烧杯不洁净，含有不溶性杂质等。
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知识点
4
1. 自然界中的水都属于混合物，蒸馏水、纯净水属于纯净物。
2. 自来水的净化方法 自来水厂净水过程如图7所示：
水的净化
知4－讲
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3. 常见净水方法的比较
知4－讲
净水方法 原理 作用
沉降 静置，使颗粒较大的不溶性杂质在重力的作用下沉淀下来，加入明矾能加速沉降 除去水中较大颗粒物
过滤 使不溶性杂质与水分离 除去水中的不溶性杂质
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知4－讲
净水方法 原理 作用
吸附 利用活性炭除去一些不溶于水的杂质，以及溶于水的有异味或有颜色的物质 除去色素和异味
杀菌消毒 利用杀菌剂的强氧化性 除去水中的细菌等微生物
蒸馏 利用混合物中各种成分的沸点不同将其分离 除去所有杂质
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误区警示：
1. 自然界的水中含有一些难溶、可溶的杂质，自然界中澄清透明、无色无味的水也都是混合物。
2. 自来水净化方法中，过滤、吸附过程中发生物理变化，消毒过程中发生化学变化。
3. 天然水经过净化处理后除去了水中的一些杂质，得到的自来水仍然为混合物。
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考向 自来水的净化原理
[中考·玉林]自来水厂净水过程示意图如图 8所示，有关说法正确的是( )
A. 加混凝剂是为了消毒杀菌
B. 过滤可除去水中的可溶性杂质
C. 活性炭主要起到吸附作用
D. 配水泵出来的水是纯净物
C
例4
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解题秘方：结合过滤、吸附、消毒的净水原理来分析解题。
解析：加混凝剂是为了使水中悬浮杂质沉降；过滤只能除去水中不溶性杂质，不能除去可溶性杂质；吸附可以除去水中色素、异味等，常用的吸附剂是活性炭；投药的作用是杀菌消毒；经过上述处理后得到的水仍然含有一些可溶性杂质，不是纯净物，A、B、D 均不正确。
知4－练
感悟新知
知4－练
知识链接：
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知识点
5
1. 概念
(1)硬水：含有较多含钙、镁离子的可溶性物质的水。
(2)软水：不含或仅含少量钙、镁离子的水。
2. 检验
水样
图 10
硬水和软水
知5－讲
加肥皂水
振荡
产生泡沫较多的是软水
产生泡沫较少，浮渣较多的是硬水
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3. 硬水的危害
(1)生活中，用硬水洗衣物，不仅浪费肥皂，而且也洗不干净，时间长了，衣物还会变硬；
(2)长期饮用硬水，会影响身体健康；
(3)锅炉用水硬度过高，会形成大量水垢，浪费燃料，严重时会引起锅炉爆炸。
4. 硬水的软化 生活中常用煮沸的方法，实验室用蒸馏的方法，还可以选择适当的离子交换树脂进行处理。
知5－讲
感悟新知
知5－讲
易错提示：
1. 无色、清澈、透明的水不一定是软水。
2. 沉淀、吸附、过滤不能使硬水软化。
3. 硬水软化的方法因环境条件而异，如蒸馏法适用于实验室。
4. 蒸馏是硬水软化的方法之一，是净化程度最高的净水方法，得到的蒸馏水属于纯净物。
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考向 硬水、软水的鉴别和转化方法
(1)小红和小明周末一起去森林公园玩耍，见到澄清透明的泉水，都激动不已。小红说：“这泉水澄清透明，肯定是软水。”
你认为她的说法正确吗？____________ 。
若要检验泉水是硬水还是软水，可向水中加 ___________。
例5
知5－练
不正确
肥皂水
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(2)小明通过查阅资料得知：长期饮用硬水不利于人体健康，易患结石病；用硬水洗衣服会浪费肥皂等。他告诉家人，在生活中可采用__________的方法将硬水转化为软水。
煮沸
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解题秘方：可直接利用硬水、软水的相关知识，如检验、转化方法来解答。
解析：(1)硬水、软水不能采用观察法来区分，可加入肥皂水来检验，产生大量泡沫的是软水，产生大量浮渣的是硬水。
(2)生活中可将硬水煮沸，使其中的Ca2+、Mg2+ 沉淀下来，转化为软水。
知5－练
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知5－练
误区警示：
解答有关硬水、软水的问题时，需注意：
1. 硬水中含较多的可溶性钙、镁化合物，软水中含较少或不含有可溶性钙、镁化合物，因此硬水是混合物，软水可能是混合物，也可能是纯净物。
2. 用肥皂水来检验硬水、软水，不是直接用 “肥皂”。
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感悟新知
知识点
6
1. 水资源现状
世界上的淡水资源一直处于紧缺状态，淡水仅占地球水量的约 2. 5%。我国的人均水资源占有量仅为世界人均水平的四分之一，有超过一半的地区处于严重缺水状态。
水资源的综合利用
知6－讲
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2. 应对措施
(1)探寻新方法与新技术，提高海水的淡化效率与综合利用价值。
(2)运用化学方法，检测水资源受污染的程度，净化被污染的水，实现水资源的重新利用。
(3)养成节约用水、合理用水、防止水污染的良好习惯。
知6－讲
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知6－讲
易错提示：
●误以为地球上的淡水取之不尽，用之不竭。
●误认为防治水污染就要禁止使用农药和化肥，正确做法：合理使用农药和化肥。
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考向 考查对水资源的认识
水是生命之源，既普通又宝贵。下列对水的“多”与“少”的描述错误的是( )
A. 我国水资源总量多，人均水量少
B. 地球上可利用的淡水多，难以利用的淡水少
C. “南水北调”工程说明我国南方水的储量多，北方水的储量少
D. 生活中接触的“水”多是混合物，极少是纯净水
B
例6
知6－练
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解析：地球上的水资源总量多，但淡水资源较少，可利用的淡水资源更少，B不正确；我国水资源总量多，但人均水量少，且分布不均衡，如“南水北调”就说明了这一点；生活中的水如井水、河水、雨水、海水、江水等大多为混合物，只有纯净水、蒸馏水为纯净物，A、C、D 均正确。
知6－练
感悟新知
知识链接：
对我国水资源的认识，既要从大至小，即水总量多，人均水量少，可用的淡水资源少；又要从点到面，从小到大，如不能因为某些地方不缺水就认为水量充足。
知6－练
课堂小结
水 水资源的综合利用
水的
净化
方法 沉淀
过滤
吸附
蒸馏
水的
组成 电解水 原理：水 氢气 +氧气
现象、结论
氢气燃烧 原理：氢气+氧气 水
现象、结论
通电
点燃

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