初中化学沪教版（2024）九年级上册（2024）第4节 水的组成和净化完美版教学ppt课件

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能结合电解水实验探究水的组成；
通过氢气的燃烧，了解氢气的性质，知道氢气的验纯方法；
培养学生观察探究能力，以及宏观辨识和微观探析的学科核心素养。
那水的组成是怎样的呢？
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?
模块一 探究水的组成
探究水的组成
101kpa条件下，水的凝固点是0℃，沸点是100℃，4℃时密度最大1g/cm3，固态水（冰）的密度比液态水的密度不上，可以浮在水面上；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。
【观看视频】电解水实验
【实验装置和实验步骤】
1. 向图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溶液），接通直流电源，观察实验现象。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。
气体的体积比V正极： V负极＝1 ： 2
能燃烧，发出淡蓝色的火焰
H2O H2 O2
（1）做水的电解实验时，要在水中加入少量H2SO4或NaOH溶液，其目的是增强水的导电性，提高化学反应速率。（2）所用电源为直流电源，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能。（3）实验中氢气与氧气的体积比往往大于2∶1。主要原因：①氧气的溶解性大于氢气；②氧气与电极反应而消耗。
探究氢气燃烧
①氢气的物理性质：氢气是无色无味、难溶于水的气体，密度比空气的小。②点燃氢气前，要先检验氢气的纯度，操作方法如下：
检验方法：收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰移开拇指点火，若发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险）；若声音很小则表明氢气较纯。
【检验氢气燃烧的产物】
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，观察实验现象。点燃氢气前，要先检验氢气的纯度。
①实验现象:氢气燃烧产生　　　　色火焰,干燥的烧杯内壁出现 　　　　。 ②符号表达式:氢气燃烧的符号表达式为③实验结论:通过上述两个实验可知,水是由　　　　　和 组成的。 氢气是理想能源，原因是燃烧产物是水，不产生污染。
④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。
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？
水的煮沸过程是物理变化水的分解过程是化学变化
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，液氢已被广泛用作火箭和航天动力燃料。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。
【利用太阳光分解水】
在浙江河姆渡原始社会遗址发现了水井遗迹，说明六七千年前我国先民就已经开井取水了。先秦时期民歌中就有 “日出而作，日入而息。凿井而饮，耕田而食”的说法。井水滋润孕育了无数的中华儿女，造就了中华民族的辉煌篇章。井水看上去比较干净，为什么？井水是否为纯水？
【自然界中的水是纯净物吗？】
水是纯净物,但自然界中几乎不存在纯净的水
水的净化
(1)沉降:加入絮凝剂,如明矾,其作用是           　　 。 (2)过滤①原理:将不溶于液体的　　　　　与液体分离的一种方法。
1. 将一些浑浊的水倒入烧杯中，向烧杯中加入少量明矾，搅拌使明矾溶解，静置，观察现象。 2. 如图所示，取一张圆形滤纸，折叠后剪成合适的大小，再展开放在漏斗中，用水润湿，作为过滤器。再按照图安装好过滤装置。 3. 将烧杯中的上层液体倒入另一个烧杯中，余下的液体缓慢地沿着玻璃棒注入漏斗中。待液体全部过滤后，取出滤纸，观察滤液和滤纸上的物质。
a.仪器:铁架台(带铁圈)、　　　　、　　　　、玻璃棒。  　　　
如果过滤后的滤液仍然浑浊，可能的原因有哪些？应怎么办？
①滤纸破损;②倾倒液体时漏斗内液面高于滤纸边缘;③盛接滤液的烧杯不干净。
应更换滤纸并清洗仪器重新过滤
吸附:为了除去水中有色物质和有臭味的物质,可以加入活性炭,利用其吸附性达到净水的目的。
（1）概述：蒸馏是根据液态混合物中各成分的沸点不同进行分离的一种方法。蒸馏是物理变化。（2）适用范围：蒸馏适用于分离和提纯液态混合物，或除去混在液体中的杂质，如实验室采用蒸馏的方法制取蒸馏水（是纯净物）。（3）实验室制取蒸馏水实验室里，通常采用特定的蒸馏装置，加热水至沸腾，再将水蒸气冷凝，收集得到蒸馏水。
自来水生产的一般过程:沉降(加絮凝剂)→过滤→吸附→消毒。
（1）离子交换树脂是一种人工合成的多孔性的新型高分子材料，能够与水中的阴阳离子交换，起到净化水的作用，还可以获得去离子水。常用于处理硬水和海水。当硬水通过离子交换树脂时，水中的钙、镁离子被树脂交换除去，变为软水。
（2）溶有较多含钙、镁离子的可溶性物质的水称为硬水，不含或仅溶有少量含钙、镁离子的可溶性物质的水称为软水。用硬水洗涤衣物，加入的肥皂水产生泡沫很少，甚至形成白垢。长期饮用硬水对人体健康不利，一些工业生产中也不能使用硬水。
溶有较多含钙、镁离子的可溶性物质的水。
不含或仅含少量钙、镁离子的水。
模块三 水资源的综合利用
水资源的综合利用
水资源短缺的主要原因：一方面人类用水量不断增加， 另一方面水体污染使可利用的水减少。
缓解水资源短缺的措施：（1）探寻新方法和新技术，从海水中提取多种物质，对海水进行淡化处理，以提高海水资源综合利用的价值。（2）运用化学方法，检测水资源受污染的程度并将其加以净化，实现水资源的重新利用。（3）每个公民都应该树立保护水资源的意识，养成节约用水、合理用水、防止水污染的良好习惯。
例1、科学家通过水的生成和水的分解来认识水的组成。电解水的实验如下图所示。下列说法正确的是（ ）A．a管与电源正极相连B．b管中的气体能燃烧C．c中液面实验过程中会下降D．该实验可证明水是由氢、氧元素组成的
【答案】D【详解】A、根据图示，电解水装置中a管生成的气体为氢气，b管生成的气体为氧气，a管与电源负极相连，说法错误；B、b管中的气体是氧气，氧气具有助燃性，本身不能燃烧，说法错误；C、a、b两管产生了气体，压强增大，导致c管的液面上升，说法错误；D、该实验电解水生成氢气和氧气，化学反应前后元素种类不变，证明水是由氢、氧元素组成的。
例2、如图是兴趣小组设计的电解水实验装置，下列有关说法错误的是（ ）A．M、N两导管口处收集的气体体积比为1：2B．将带火星的木条放在N导管口处，木条会复燃C．M处收集的气体可以供给呼吸D．在水中加入少量硫酸钠溶液，可增强水的导电性
【答案】B【详解】A、由电解水实验结论“正氧负氢、氢二氧一”可知，与正极相连的M处产生的是氧气，与负极相连的N处产生的是氢气，氧气和氢气的体积比为1：2，说法正确；B、与负极相连的N处产生的是氢气，将带火星的木条放在产生氢气的N处，木条不会复燃。C、M处收集的气体是氧气，可以供给呼吸，说法正确。D、纯水几乎不导电，在水中加入少量硫酸钠溶液，增加水中可自由移动的离子，可增强水的导电性，说法正确。
【答案】B【详解】直接向漏斗中倾倒待过滤的液体，易导致液体溅出或冲坏滤纸，B做法错误。
例3 、下列是某同学进行过滤操作时的一些做法，其中错误的是( )
A.让滤纸边缘低于漏斗边缘B.直接向漏斗中倾倒待过滤的液体C.让漏斗末端的尖嘴部分紧靠烧杯内壁D.让漏斗中液面始终低于滤纸边缘
【答案】D【详解】自来水的生产过程中没有蒸馏这一过程。
例4 、由河水生产自来水的过程及部分处理过程如下。有关说法不正确的是( )
A.河水和自来水都是混合物B.通过过滤能够除去水中的不溶性物质C.吸附过程中主要利用活性炭除去水中的颜色和异味D.自来水的生产过程还有消毒和蒸馏等过程
1．关于课本中用加入少量硫酸钠的水进行电解水实验，说法错误的是（ ）A．硫酸钠可以增强水的导电性 B．该反应属于分解反应C．正极产生的气体能燃烧 D．说明水由氢元素和氧元素组成
【答案】C【详解】A、硫酸钠在水能离解出可自由移动的离子，水中可加入少量硫酸钠以增强水的导电性，，说法正确，不符合题意；B、水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，该反应是由一种物质生成两种物质的反应，属于分解反应，说法正确，不符合题意；C、在电解水实验中，“正氧负氢”，正极产生的是氧气，氧气具有助燃性，没有可燃性，不能燃烧，说法错误，符合题意；D、电解水生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，化学反应前后，元素的种类不变，可得水是由氢元素和氧元素组成，说法正确，不符合题意；
2．如图所示装置能快速测定水的组成，己知气球容积远大于Y形管容积，实验开始时Y形管和气球中均充满水。下列说法正确的是( )A．电解水是一种净水的方法B．Y形管右边生成的气体可以使带火星的木条复燃C．该实验说明水由氢气和氧气组成D．实验时可在水中加少量硫酸钠或氢氧化钠
【答案】D【详解】A、电解水是在通电的条件下使水发生分解，不是净水方法，不符合题意；B、Y形管右端是负极，根据“正氧负氢”可得，右端生成的气体是氢气，不能使带火星木条复燃，不符合题意；C、电解水的实验结论是水是由氢、氧元素组成的，不符合题意；D、电解水时在水中加少量硫酸钠或氢氧化钠，可以增强导电性，符合题意；D、碱式碳酸铜在空气中不能燃烧，不会产生耀眼的强光，故该现象与铜绿无关。
3．18世纪末，人们就开始了对水的组成的研究。(1)英国科学家普利斯特里把“易燃空气”(氢气)和空气混合后盛在干燥、洁净的玻璃瓶中，当用电火花点火时发出震耳的爆鸣声，且玻璃瓶内壁上出现了液滴。不久，卡文迪许用纯氧代替空气进行上述实验，确认所得液滴是水。基于卡文迪许实验，可得出的关于水的组成的结论是_______(填字母)。A．水是由氢气和氧气组成的B．水是由氢元素和氧元素组成的C．水是由2个氢元素和1个氧元素构成的(2)后来，科学家进一步利用电解水实验(如图甲所示)证明水的组成。 实验中得到氧气的试管是_______(填“1”或“2”)，电解水过程中，发生变化的粒子名称是_______。(3)图乙是氢气验纯的方法，点燃前试管口朝下的原因是_______。
【答案】(1)B(2) 2 水分子(3)氢气的密度比空气小，防止氢气散逸【详解】（1）A. 元素组成物质，水是由氢元素和氧元素组成的，此选项错误；B. 水是由氢元素和氧元素组成的，此选项正确；C. 元素没有数量的概念，分子由原子构成，一个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，此选项错误。故选B。（2）电解水时，正氧负氢，氢二氧一。所以实验中得到氧气的试管是2。发生化学变化时，分子分解为原子，原子再重新结合为新的分子，则电解水过程中，发生变化的粒子名称是水分子。（3）图乙是氢气验纯的方法，点燃前试管口朝下的原因是氢气的密度比空气小，防止氢气散逸。