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1、 第四单元 自然界的水 第一节 爱护水资源 一、水 资源现状 1.地球表面约 71%被水覆盖着。但淡水只约占全球水储量的 2.53%,其中大部分还分布在两极和高 山的冰雪及永久冻土,难以利用;可利用的只约占其中的 30.4%。2.海水中含量最多的物质是 水,含量最多的元素是 0 元素,最多的金属元素是钠元素。3.我国水资源的现状是分布不均,人均不足。4.水资源紧张的原因:一方面人类生活、生产的用水量不断增加,另一方面未经处理的废水、废物和生 活污水的任意排放及农药、化肥的不合理施用等造成的水体污染,加剧了可利用水的减少,使原本已 紧张的水资源更显短缺。二、爱 护水资源 一方面要节约用水,另一方
2、面要防止水体污染 1.节约用水的一些具体措施:a 提高水的利用效率。b 使用新技术,改革工艺和改变习惯。c 污水处理之后,循环利用。d“一水多用”,如使用“中水”(生活污水处理后,达到一定水质标准的非饮用水洗车、使用淘 米水浇花等。2.防止水体污染的一些具体措施:a 不使用含磷洗衣粉。b 工业“三废”要进行综合利用和经处理后再排放。c 农业上提倡使用农家肥,合理使用化肥和农药。d 以预防为主,治理为辅。第二节 水的净化 一、水 的净化方法 1.过滤:把不溶于液体的固体物质与液体分离。具体操作见“二、过滤”。2.吸附沉降:常用明矾、活性炭对水中的杂质吸附而沉降。的。活性炭具有疏松多孔的结构,但需
3、要 注意的是,活性炭不能吸附钙、镁化合物,活性炭不能降低水的硬度。活性炭净水器的入水口在净水器的下面,可以使净水效果更好。3.蒸馏:除去水中可溶性杂质的方法,净化程度相对较高,得到的蒸馏水可以看成是纯净物。4.杀菌:在水中加入适量的药物进行杀菌、消毒。如漂白粉、氯气(Cl 2、二氧化氯(ClO 2 等。5.自来水厂净水时,需要经过沉淀、过滤、吸附、投药消毒的步骤,但是没有蒸馏和煮沸的步骤。在净 化水的方法中,只有投药消毒属于化学变化,其余都属于物理变化。二、过 滤(见下图【实验器材】带铁圈的铁架台、漏斗、玻璃棒、烧杯【注意事项】1.操作时注意“一贴、二低、三靠”。“一贴”:滤纸紧贴漏斗内壁,用
4、少量水润湿滤纸并使滤纸与漏斗壁之间没有气泡(保证 过滤效率。“二低”:滤纸低于漏斗边缘、滤液低于滤纸边缘(否则被过滤的液体会直接从滤纸与漏 斗之间的间隙流到漏斗下的接受器中,使滤液浑浊。“三靠”:烧杯紧靠玻璃棒(玻璃棒的作用:引流,使液体沿玻璃棒流进过滤器、玻璃棒 紧靠三层滤纸、漏斗下端管口紧靠烧杯内壁(使滤液沿烧杯壁流下,防止滴下的液滴四处 迸溅。过滤时先过滤上层清液,后过滤下层浊液。若先过滤下层浊液,滤纸上将会残留着大量不溶性杂质,再过滤上层清液时,不溶物会阻碍清液的通过,影响过滤速度。2.三、硬 水的软化 1.硬水:含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。软水:不含或含较少可溶性钙、镁化
5、合物的水叫软水。2.产生的水是软水;泡沫很少,产生浮渣的水是硬水。3.硬水在加热或长久放置时会有水垢生成,化学方程式为:Ca(HCO3 2=CaCO3+H2O+CO2 4.硬水的危害:用硬水洗涤衣物,既浪费肥皂又洗不干净衣物,时间长了还会使衣 物变硬。锅炉用水硬度高了十分危险,因为锅炉内结垢之后不仅浪费燃料,而且会使锅炉 内管道局部过热,易引起管道变形或损坏,严重时还可能引起爆炸。长时间饮用硬水有害健康。5.注意:在烧瓶底部要加几粒沸石(或碎瓷片以防加热时出现暴沸。加热前按照图 3 连接好装置,使各连接部分严密不透气。加热烧瓶时不要使液体沸腾得太剧烈,以防液体通过导管直接流到试管里。弃去开始馏
6、出的部分液体,收集到 10mL 左右蒸馏水时,停止加热。第三节 水的组成 一、水 的物理性质 纯净的水是没有颜色、没有气味、没有味道的液体。在 101kPa 时,水的凝固点是 0,沸点是 100,1g/cm3。二、水 的电解实验(实验装置如右图【实验现象】通电后,电极上有气泡产生。通电一段时间后,两个试管内汇集了一些气体,与正极 相连的试管内的气体体积小,与负极相连的试管内的气体体积大,体积比约为 1:2,质 量比约为 8:1。与正极相连的试管内的气体可以使带火星的木条复燃;与负极相连的试管内的气体移 近火焰时,气体能够燃烧,火焰呈淡蓝色。【实验结论】水在通电的条件下,发生了分解反应,生成氢气
7、和氧气:2H 2O 2H 2+O2;水是由氢、氧两种元素组成的(在反应前后,参与反应的元素种类没有变化;化学反应中,分子可分,原子不可分。【注意事项】通电时,必须使用直流电。预先在水中加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸可以增强水的导电性。负极产生的是氢气,正极产生的是氧气。三、物 质的分类 第四节 化学式与化合价 1.化学式:用元素符号和数字组合来表示物质组成的式子。2.化学式(如 H 2O 的意义:表示一种物质(宏观意义表示水这种物质;表示一个分子(微观意义表示 1 个水分子;表示某物质是由什么元素组成的(宏观意义表示水是由氢元素、氧元素组成;物质 混合物 纯净物 单质(由同种元素组成的纯净物 化
8、合物(由不同种元素组成的纯净物 氧化物(由两种元素组成的化合物中,其中一种元素是氧元素的是氧化物 酸、碱、盐、有机物 -3+5 表示某物质是由什么粒子构成(微观意义表示水由水分子构成;表示某物质的分子由什么粒子构成(微观意义 表示 1 个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成;3.化学式的写法:书写化合物的化学式时,首先要弄清以下两点:这种物质由哪种物质组成;化合物中各元素的原子个数比是多少。4.化合价:元素化合价是一个原子在化合时表现出来的性质。在元素符号或原子团的上方标出化合价,“+”、“-”写在前,数字写在后。5.化合价的一般规律:金属元素跟非金属元素化合时,金属元素显正价,非金属元
9、素显负价。氧元素通常显-2价,氢元素 通常显+1 价。在化合物里正负化合价的代数和为 0。在单质中元素的化合价为 0。同一元素在不同物质里可显不同的化合价。在同一种物质里,同一元素也可显不同的化合价(如 NH 4NO 3。6.根据化合价写化学式:“正价前,负价后,十字交叉右下处,化简才是原子数”。如 P 2O 5 P2O 5 7.数字的意义:元素符号前的数字表示几个某原子。如 2H 中的“2”表示 2 个氢原子。化学式前的数字表示几个某分子。如 2H 2O 中的“2”表示 2 个水分子。元素符号右下角数字表示一个某分子或离子中有几个某原子。如 CO 2 中的“2”表示 1 个二氧化碳 分子中有
10、 2 个氧原子。元素符号右上角的数字表示一个某离子中带几个单位的正或负电荷。如 Fe 3+中的“3”表示 1 个铁 离子带 3 个单位的正电荷。元素符号正上方数字表示某元素的化合价。如 Fe 表示铁元素的化合价是+3。8.根据化学式进行计算(计算时要注意式子的化学意义 1 相对分子质量=(相对原子质量 原子个数之和 错误!未找到引用源。2 组成元素的质量比=(相对原子质量 原子个数之比,在计算时要注意标清元素的顺序。3 原子个数之比=(元素质量 相对原子质量之比 4 化合物中某元素的质量分数=%100 量 该化合物的相对分子质 原子个数 该元素的相对原子质量 错误!未找到引用源。5 某元素的质
11、量=某化合物的质量 某元素质量分数=%100 量 该化合物的相对分子质 原子个数 该元素的相对原子质量 某化合物的质量 错误!未找到引用源。+5-2 纯净物 化合物 金属单质、稀有气体单质、其他由原子构成的物质直接用元素符号表示(如 Fe、Al 常温下为固态的非金属单质用元素符号表示(如 S、P、C 由双原子分子或多原子分子构成在元素符号右下角标出原子个数(如 O 2、H 2、Cl 2 正价元素或原子团写在前,负价元素或原子团写在后(特例:NH 3 氨气、CH 4 甲烷。在元素 符号右下角写出该种元素的原子数目,所有元素的原子个数比为最简比(特例:H 2O 2。当 原子团不是一个时需要加括号,
12、把个数写在括号的右下角(1 省略不写。【例】多少吨的氧化亚铁(FeO 中所含铁元素质量和 100t 中氧化铁所含铁元素的质量相同?解:设需氧化铁的质量为 x。t 90%100160 42t 100%1007256%1003 162562 56t 100%100165656=+=+x x x 答:需氧化亚铁的质量为 90t。【注意】列方程时所设未知数不能带有单位。6 某元素的质量=某混合物的质量 纯度 某元素质量分数 某元素的质量=%100量 该化合物的相对分子质 原子个数 该元素的相对原子质量 纯度 某混合物的质量 错误!未找到引用 源。【例】现在有一种化肥,主要成分是硝酸铵,测得其含氮量为
13、34.3%(杂质不含氮,求这种化肥的 纯度。解:设该化肥的质量为 100g,该化肥的纯度为 a%。%98%3.34g 10080 28%g 100%3.34g 100%1003 16214412 14%g 100=+a a a 答:这种化肥的纯度为 98%。【注意】设这种氮肥的质量是为了使方程有化学意义。纯度是百分数,不能小于 0%,也不能大于 100%。纯度是未知数时,表示纯度的字母后要跟上百分 号。7 有一瓶不纯的硝酸铵(NH 4NO 3 样品,经分析其中的含氮量为 37%,则所含杂质可能是:A.(NH4 2SO 4 B.CO(NH2 2 C.NH4Cl D.NH4HCO 3【分析】解这道
14、题需要三个要素:最大数、中间数、最小数(指含氮量。三者之间的关系为:最大 数中间数最小数。这里的 37%是求出的平均含氮量,是中间数。接下来算出 NH 4NO 3 中的含氮量:35%。由于 35%37%,所以应该是最小数。然后算出四个候选答案中每个化合物的含氮量,它是最大数,数值应该大于 37%。在这里只有 CO(NH2 2 的含氮量为 46.7%,超过了 37%,成为最大值。所以最后答案应该是 B。化合价口诀:一价氢氯钾钠银,二价氧钙钡镁锌,三铝四硅五氮磷,二三铁二四碳,二四六硫最齐全,铜汞二价最常见,单质均价总为零 附表 1 一些常见元素的名称、符号和相对原子质量 元素名称 氢 氦 碳 氮
15、 氧 氟 氖 钠 镁 元素符号 相对原子质量 元素名称 H He C N O F Ne Na Mg 1 4 12 14 16 19 20 23 24 铝 硅 磷 硫 氯 氩 钾 钙 锰 元素符号 相对原子质量 元素名称 Al Si P S Cl Ar K Ca Mn 27 28 31 32 35.5 40 39 40 35 铁 铜 锌 银 钡 铂 金 汞 碘 元素符号 相对原子质量 Fe Cu Zn Ag Ba Pt Au Hg I 56 63.5 65 108 137 195 197 201 127 附表 2 一些常见元素、根的化合价和离子符号 元素和根 的名称 钾 钠 银 铜 钙 镁 钡
16、锌 汞 铁 锰 铝 氢 铵根 元素和根 的符号 K Na Ag Cu Ca Mg Ba Zn Hg Fe Mn Al H NH4 常见的化合价+1+1+1+1、+2+2+2+2+2+2+2、+3+2、+4、+6、+7+3+1+1 离子符号 K+Na+Ag+Cu+、Cu2+Ca 2+2+元素和根 的名称 氟 氯 溴 氮 氧 硫 磷 碳 硅 元素和根 的符号 F Cl Br N O S P C Si OH NO3 SO4 CO3 PO4 常见的化合价-1-1、+1、+5、+7-1-3、+2、+3、+4、+5-2-2、+4、+6-3、+3、+5+2、+4+4-1-1-2-2-3 离子符号 FClBr
17、-Mg Zn 2+S2-Ba2+2+2+3+Hg Fe、Fe Mn2+Al3+H+NH4+氢氧根 硝酸根 硫酸根 碳酸根 磷酸根 OHNO3SO42CO32PO43-*亚铁指化合价为+2 的铁元素，亚铜指化合价为+1 的铜元素。第五节 2.化学性质：a 可燃性错误！未找到引用源。：2H2+O2 氢气 1.物理性质：无色无味的气体，难溶于水。密度比空气小，是相同条件下密度最小的气体。2H2O 氢气燃烧时发出淡蓝色火焰，放出热量，并有水珠产生。b 还原性：H2+CuO Cu+H2O 黑色的氧化铜在氢气中加热逐渐变成红色，并有水珠产生。3.实验室制取氢气 反应原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
18、 6 反应物的选择：选用锌粒和稀硫酸。领航星,铸就未来之星!不使用稀盐酸，因为：盐酸易挥发，使制得的氢气中含有氯化氢气体。不用镁是因为反应速度太快，不用铁是因为反应速度太慢。发生装置和收集装置：发生装置同分解过氧化氢制取氧气的发生装置；收集装置可选择排水法收 集气体的装置或向下排空气法收集气体的装置。用排空气法收集氢气时，不能验满！用排水法收集氢气时，如果集气瓶口出现气泡，说明氢气收 集满。在点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。可燃性气体的验纯方法：用排水法收集一试管可燃气体，用拇指堵住试管口移近火焰点燃。如果 气体较纯，气体将会安静地燃烧，并发出“噗”声；如果气体不纯，会发出尖锐爆鸣声。如果验纯时发现气体不纯，需要再收集再检验时，必须对试管进行处理（用拇指在试管口堵住一 会或更换试管），以免发生爆炸。检验：点燃。纯净的氢气能够安静地燃烧，发出淡蓝色火焰；而不纯的氢气在燃烧时会发出尖锐的 爆鸣声。4.氢气能源的优点：以水为原料，来源广泛；热值高，放热多；生成物是水，毫无污染；可以再生。5.目前氢能源存在的问题：制取成本高、贮存和运输困难。6.氢气被认为是最清洁的燃料。7.任何可燃气体或可燃的粉尘如果跟空气充分混合，遇火时都有可能发生爆炸。领航星,铸就未来之星!7