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沪教版（2024）九年级化学上册
第2章 空气与水资源
2.4.1 水的组成
2.4.1 水的组成
一、探究水的组成
02
二、氢气
01
学习目标
（1)能结合电解水实验探究水的组成；
(2) 能运用化学方法对水进行净化，学习
物质分离的实验技能；
(3) 能体会化学在自来水生产过程中的重要作用，认
识水资源综合利用对社会可持续发展的重要意义。
学习重点
学习难点
1.从电解水实验现象推导水的组成，理解 “实验现象→定量
分析→宏观组成” 的逻辑链条。
2.微观层面解释电解水过程，并能区分物理变化与化学变化
的微观本质差异。
学习重难点
1.电解水实验的现象、气体检验方法及实验结论。
2.能用文字表达式表示电解水反应。
一、探究水的组成
新课导入
水是生命之源，不论动植物还是我们都离不开水。
衣食住行都离不开水，水的重要性不言而喻，那你知道水的组成吗？
一、探究水的组成
水在自然界中能以液态、固态、气态三种状态同时存在。与大多数物质不同，固态水（冰）的密度比液态水小，可以浮在水面上（图 2-27）；气态水无色无味。不同状态的水在一定条件下可以互相转化。
图 2-27 初冬的松花江畔
一、探究水的组成
水加热到一定程度会沸腾，沸腾时液态的水会变成水蒸气，水蒸气冷
凝又变成液态的水，降低到一定温度还可以变为固态的冰。上述过程能否
用于研究水的组成？你能提出研究水的组成的实验方案吗？
一、探究水的组成
水加热煮沸产生水蒸气，水蒸气冷凝又变成液态的水，通过这一系列物理变化可以获得较为纯净的水。
日常生活中的水大多不是纯净物，研究水的组成时必须使用纯净的水。利用化学反应在一定条件下使水分解，研究水分解后的产物，可以帮助我们认识水的组成。
一、探究水的组成
一、探究水的组成
【实验 1】根据如下步骤进行水的电解实验，
观察现象并思考。
（1）向图 2-28 所示的装置中加入纯净的水（为增强溶液的导电性，可向水中加入少量氢氧化钠），接通直流电源，观察实验现象。
图 2-28 电解水实验
实验探究：电解水实验
（2）将一根带火星的木条平放在与电源正极相连的玻璃管的尖嘴处，打开活塞，观察实验现象，并推断气体成分。
（3）打开与电源负极相连的玻璃管的活塞，在玻璃管的尖嘴处点燃（或用一支小试管收集生成的气体后移至酒精灯火焰处），观察实验现象，并推断气体成分。
一、探究水的组成
【实验 1】根据如下步骤进行水的电解实验，观察现象并思考。
图 2-28 电解水实验
实验探究：电解水实验
实验探究：电解水实验
实验探究：电解水实验
实验现象：
通电后，两个电极表面都有无色气泡产生，两个玻璃管内液面均下降，与电源正极相连的玻璃管内液面下降较慢，与电源负极相连的玻璃管内液面下降较快，一段时间后与电源正、负极相连的玻璃管内产生气体的体积比约为1:2 （因氧气在水中的溶解能力比氢气强，实验开始阶段，氧气和氢气的体积比小于1:2 ，但最终氧气和氢气的体积比约为1:2 ）
气体检验：
与电源正极相连的玻璃管中的气体：用带火星的木条检验，木条复燃，
证明气体是氧气；
与电源负极相连的玻璃管中的气体：点燃，气体能燃烧，火焰呈淡蓝色，
证明气体是氢气
实验探究：电解水实验
实验分析：
氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据化学反应前后元素种类不变，可以推断水是由氢、氧两种元素组成的。
实验原理：
水
氢气 + 氧气
H2O
H2
O2
实验结论：
①水在通电的条件下能发生分解反应，生成氢气和氧气；
②水是由氢、氧两种元素组成的
实验探究：电解水实验
通电
气体能燃烧，
火焰呈淡蓝色
带火星的木条
复燃
产生气泡少，
液面下降慢
产生气泡多，
液面下降快
左右两级产生气体的体积比为2：1
实验时为增加水的导电性，可向水中加入少量稀硫酸或者氢氧化钠溶液
实验探究：电解水实验
二、氢气
颜色 气味 状态 密度 溶解性
标准状况下，氢气的密度为0.089g/L，是密度最小的气体
可用向下排空气法收集
可用排水法收集
（1）氢气的物理性质
二、氢气
无色
无臭
气体
比空气小
难溶于水
氢气的验纯
安全警示
不纯的氢气遇明火会发生爆炸，因此点燃前必须验纯。点燃氢气前，要先检验氢气的纯度，操作方法如图2-29 所示。
点燃氢气时，声音很小说明气体较纯，发出尖锐爆鸣声说明气体不纯。
图 2-29 氢气的验纯
氢气的验纯
【实验 2】在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一个干燥的烧杯（图 2-30），观察实验现象。
从实验 2 中，你观察到什么现象？可以推断出什么结论？
图 2-30 检验氢气
燃烧的产物
实验探究：氢气的燃烧
在实验 2 中，纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色的火焰，放出大量的热，烧杯内壁凝结有水雾，说明氢气与空气中的氧气发生化合反应生成了水。
氢气 + 氧气 水
H2 O2 H2O
上述实验说明水是由氢元素和氧元素组成的。
点燃
实验探究：氢气的燃烧
冷而干燥的烧杯
现象 结论
安静的燃烧，产生淡蓝色火焰 氢气具有可燃性
烧杯内壁有水雾 生成水
用手轻触烧杯，烧杯发烫 放出热量
实验分析：纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色的火焰，放出大量的热，烧杯内壁凝结有水雾，说明氢气与空气中的氧气发生化合反应生成了水。
实验探究：氢气的燃烧
氢气是一种理想的能源：
液氢燃烧的产物是水，不产生污染，生成的水又可循环
使用。液氢已被广泛用作火箭和航天动力燃料。
氢分子医学用于医疗与健康：
氢气治疗研究进展有限，临床应用仍处于早期阶段。
日本2023年启动首个氢气吸入治疗脑卒中的II期临床试验（日本国立癌症研究中心）。中国正在研究氢气雾化吸入技术用于慢性阻塞性肺病（COPD）研究（《中华医学杂志》2023）。
（3）氢气的应用
二、氢气
利用太阳光分解水
20 世纪 70 年代，科学家通过大量研究表明，用 TiO2 等物质作为
催化剂，利用太阳光可以直接将水分解为氢气和氧气。氢气是一种理想的能
源，液氢已被广泛用作航天动力燃料。液氢燃烧的产物是水，不产生污染，
生成的水又可循环使用。上述方法为不消耗电能而制得大量氢气提供了可
能，这将引发一场针对太阳能开发利用的科技革命。近年来，中国科学技术大学研究人员的一系列研究表明，采用纳米级的硅、石墨烯等材料作为催化剂，在太阳光下分解水的效果良好。该研究为水分解实现工业化制氢提供了新思路。一旦解决了氢气制取、氢气分离和安全储运等瓶颈问题，就能真正打开“氢能时代”的大门，实现能源的可持续发展。
拓展视野
水在煮沸过程中会变成水蒸气，水蒸气在一定条件下可以部分
分解产生氢气和氧气。上述两个过程各发生了什么变化？
二、氢气
学以致用：思考讨论
第一个过程是水煮沸变成水蒸气。这是物理变化，因为只是状态的改变，没有新物质生成。
第二个过程是水蒸气分解成氢气和氧气。这是化学变化，因为水分子分解成了新的物质。
1.下列有关"水"的变化过程，属于化学变化的是( )
A．滴水成冰
B．水的沸腾
C．水的蒸馏
D．水的电解
随堂小测
D
2. (2021河北石家庄期中)水是宝贵的自然资源。下列说法
正确的是（ ）
A. 自来水属于纯净物
B. 水广泛用于工农业生产
C. 为了节约用水,可以用工业废水直接浇灌农田
D. 水在自然界中不断循环,取之不尽、用之不竭
随堂小测
B
D
随堂小测
3.电解水的实验时，能够看到的现象是（ ）
A.两极处都有气体生成，正极产生气体多
B.正极产生氧气，负极产生氢气
C.可以看到生成气体的体积比为氢气:氧气＝2:1
D.两极处都有气泡产生，与正极相连的玻璃管内收集的
气体可以使带火星的木条复燃
谢 谢

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