水的组成及净化方法详解

水是社会发展和人民生活不可缺少的物质,我国属于水资源短缺国家,水资源先天不足,已成为国民经济发展的一大制约因素．构建节水型社会是解决水问题的根本出路．如左图所示,一旦水龙头漏水应及时检修．

知能概述

电解水时,与电源负极相连的电极上产生的气体具有可燃性,与电源正极相连的电极上产生的气体具有助燃性,它们分别是氢气与氧气．电解水的实验直接可以得到结论及通过有关数据计算可以得到以下结论:

①水是由氢、氧元素组成的;②水中氢氧元素的质量比为1∶8;③水中氢氧元素的原子个数比为2∶1．

该实验同时证明:化学变化中分子可分,原子不可分．

问题解决

例1　如图是电解水实验的装置图,下列说法错误的是(　)．

A．在水中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

C．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得更旺,b管的气体被点燃

D．由电解水实验得出结论:水是由氢、氧两种元素组成的

例1图

(广西壮族自治区南宁市中考题)

解题思路　纯水中电离出的H＋,OH－离子很少(常温时,水中氢离子浓度为10－7mol/L),故导电性很弱,反应速率慢,加入的氢氧化钠可以完全解离,使得溶液中离子浓度大大增加,导电性增强,电极负极产生的气体为氢气．因此a管的气体可点燃,b管的气体使燃着的木条燃烧更旺．

为了增强水的导电性,电解水时,可加入少量氢氧化钠或硫酸钠溶液．

电解水时,水电离出的H＋移向负极,OH－移向正极,所以负极产生氢气,正极产生氧气,即“负氢、正氧”．

由于氧气的溶解性稍强于氢气,又由于电极氧化消耗部分氧气,实验中a,b玻璃管中气体体积比略大于2∶1．

例2　下列各组物质按照单质、氧化物、混合物的顺序排列的是(　)．

A．水银　水　糖水　B．石墨　熟石灰　生石灰

C．氮气　氧气　空气　D．冰　干冰　冰醋酸

(广东省竞赛题)

解题思路　物质的分类是化学学习中的重要学习方法．由同种元素组成的纯净物称为单质;由两种元素组成,其中有一种元素为氧元素的化合物称为氧化物;而混合物中则含有两种或两种以上的物质．

例3　能证明晶莹的矿泉水是混合物的实验是(　)．

A．用放大镜或显微镜观察　B．将矿泉水通直流电

C．把矿泉水滴在玻璃片上蒸发　D．向矿泉水中滴加石蕊试液

(山西省竞赛题)

解题思路　晶莹的水只能说明其中不含有不溶性的杂质,矿泉水中含有矿物质,当水分蒸发后,所含有的可溶性的物质不会随之蒸发而会在玻璃片上留下痕迹．

例4　从理论上看:时,产生的氢气和氧气的体积比为2∶1,但在实验时同学们发现,反应开始时几分钟内产生的气体体积之比大于2∶1,反应一段时间后气体体积比接近2∶1,试分析原因,并简要回答．

解题思路　水电解时产生的氢气难溶于水(通常1L水中溶20mL氢气),氧气不易溶于水(通常1L水中溶30mL氧气),它们在水中的溶解能力是不同的,且用金属或碳棒作电极时,氧气与之反应也会消耗掉一部分．但当反应进行一段时间后,气体在水中溶解达到饱和时,气体比会接近正常值．

例5　南水北调工程是人类有史以来规模最大的水利工程,总投资约为5000亿元,工期15年．2006年3月2日在郑州召开了南水北调中线工程水源地水污染防治工作座谈会．

(1)为防止南水北调变成污水北调,请你说出两条具体措施．

(2)生活污水的再利用,既能减少水污染,又能节约水．若生活污水中含有碎菜叶、鱼鳞片、泥沙等固体杂质,可采用什么方法除去这些杂质?

(3)日常生活中,如果要对硬水进行软化,一般可采用什么方法?

(河南省竞赛题)

解题思路　污水处理的方法很多,但为了防止“先污染,再治理”的怪圈,城市生活用水、工业生产的废水均要先处理再排放,沉降、过滤可除去不溶性的杂质．生活中硬水软化的最简单的方法就是将水煮沸．

1．电解水实验装置如图所示,下列说法正确的是(　)．

A．电解前后元素种类不变

B．实验说明水由H2和O2组成

C．反应的化学方程式为

D．a管收集的气体能使燃着的木条燃烧更旺

第1题图

(2019年广东省中考题)

2．水是地球上最普通,最常见的物质之一,下列有关水的说法正确的是(　)．

A．淡水资源取之不尽,无须节约

B．水是一种常见的溶剂

C．大量使用农药、化肥对水体无污染

D．矿泉水中只含有水分子,不含其他粒子

(湖南省长沙市中考题)

3．如图是教材中用来表示电解水过程的示意图(其中“○”“”分别表示H原子和O原子)．分析示意图,可作出的正确判断是(　)．

第3题图

A．常温常压下水可以发生分解反应

B．电解水的最终产物是H,O原子

C．H原子是图示微粒中的最小微粒

D．O原子只有在通电条件下才能转化为O2分子

(2019年浙江省杭州市中考题)

4．水是生命之源,下列有关水的说法错误的是(　)．

A．水是一种重要的溶剂

B．用肥皂水可以区分硬水和软水

C．生活中可以用煮沸的方法降低水的硬度

D．通过过滤可以除去水中所有的杂质

(江苏省“金钥匙”科技竞赛题)

C中对应的文字表达式为:

水氢气＋氧气

从微观的角度理解化学反应:分子解离成原子,原子重新组合成新的分子．水在1000℃时也可以分解生成氢气和氧气．

过滤只能除去液体中不溶性杂质,如泥沙等,但不能除去可溶性杂质．

5．对下列实验指定容器中的水,其解释没有体现水的主要作用的是(　)．

(湖南省竞赛题)

6．污水处理的主要方法有:①中和法;②化学沉淀法;③氧化还原法;④过滤法．其中属于化学方法的有(　)．

A．①②③　B．①②④　C．②③④　D．①②③④

(江西省竞赛题)

7．一定条件下,水在密闭容器里的冷却过程中,温度和时间的关系如图所示．①②③表示水在不同时刻的存在状态,下列有关判断正确的是(　)．

A．水分子间的间隔:①＞③

B．水分子的运动速率:②＞①

C．状态③的水分子静止不动

D．①→②发生了化学变化

第7题图

(2019年福建省中考题)

8．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口

B．直接向漏斗中倾倒待过滤的液体

C．让漏斗下端管口紧靠烧杯内壁

D．让漏斗中液面始终低于滤纸边缘

(广西壮族自治区南宁市中考题)

9．下列操作可有效降低水的硬度的是(　)．

A．静置　B．煮沸　C．过滤　D．吸附

(四川省成都市中考题)(www.xing528.com)

过氧化物是一类含有过氧基—O—O—的化合物,具有强氧化性．又可分为有机过氧化物(过氧乙酸CH3CO2OH)和无机过氧化物(过氧化钠Na2O2)．

10．今年湄公河流域遭遇百年干旱,中国克服困难伸援手开闸放水,使湄公河沿岸的旱情得到极大缓解．请回答下列问题:

(1)湄公河的水属于___________(填“纯净物”和“混合物”);水变成水蒸气的过程中,发生变化的是___________(填字母序号)．

A．分子种类　B．分子大小　C．分子间的间隔

(2)为缓解旱情,各国呼吁民众节约用水,下列不符合节约用水的做法是___________(填字母序号)．

A．洗菜水浇花　B．工业上循环用水

C．及时关闭水龙头　D．农业上用大水漫灌

(云南省昆明市中考题)

11．在全国城市文明化创建的今天,仍有一些市民环保意识不强,随意将垃圾倾倒在城市的主要供水渠道边．请回答:

(1)沿岸居民时常能闻到垃圾散发出的臭味,是因为分子__________________________．

(2)某化学兴趣小组定期对河水进行取样测试．为除去水样中难溶性的固体,需将水样___________(填序号)．

①加热　②过滤　③蒸发　④冷却

(3)为了保护河水的水质,下列做法合理的是___________(填序号)．

①抑制水中所有动、植物的生长　②不任意排放工业废水

③禁止使用农药和化肥　④生活污水经过净化处理后再排放

(湖北省竞赛题)

12．水是一切生命之源,节约用水就是珍惜生命．

(1)如果一只用坏的水龙头每秒钟漏一滴水,假设平均每20滴水为1mL,该水龙头一昼夜漏水的体积为_________L(保留2位小数)．

(2)生活污水的处理流程如下图所示．

第12题图

图中步骤Ⅰ相当于化学实验中的_________(填操作名称),加絮凝剂的作用是_____________,所得的初净水属于_________(填“纯净物”或“混合物”)．

(3)水也是一种重要的化学资源．下列反应都有水参加,其中属于化合反应的是_________(填序号)．

①CO2＋H2O＝H2CO3　②2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑

③　④NH3＋H2O＝NH3·H2O

(2020年湖北省武汉市元月调考题)

13．为了测定水的组成选用下列装置,回答问题(氢气用盐酸和锌制得):

第13题图

可参看课本关于化学方程式的相关内容,或根据化合反应的定义进行判断．

(1)为准确测定水的组成,防止杂质干扰,正确的连接顺序为:己_____________丙．

(2)乙装置的作用是_____________________________________________．

(3)若测得丁装置中样品在实验前后减少6．4克,乙装置中药品增加了7．2克,丙装置增加了3．6克,根据此可求出水中H,O质量比为(只写计算式)_________________________．

(4)实验结束后,若丁处仍有黑色固体,这对实验的结果的影响是_____________(填“氧的质量偏大”“氢的质量偏大”或“无影响”)．

(5)装置中的丙能否省去?_____________________为什么?_______________________________________．

(江西省竞赛题)

14．水是一种极其重要的自然资源,没有水就没有生机勃勃的地球．

(1)学习水的相关知识后,同学们知道了长期饮用硬水会对健康有害．

请用序号填空:

①下列方法中,能鉴别井水是否为硬水的是________．

A．过滤　B．煮沸　C．吸附　D．加肥皂水

②家庭生活中常用来降低井水的硬度的方法是__________________．

③小明同学发现自家蓄水池中的水常常有些异味,可采用______________________的方法除去水的异味．

(2)我国的水资源总量居世界第六位,但人均水量低于世界的平均水平．为保护有限的水资源,请你列举一例生活中节约用水的具体做法:_________________________________________________________________________________________________________________________．

(3)下图甲是小明同学和伙伴们自己动手制作的电解水装置:用大塑料瓶截去瓶底,留瓶口一段约8～10cm,瓶口配一胶塞由里向外塞紧,并用镀铬曲别针伸直插入胶塞,做成电极,镀铬曲别针的上方分别用两只容积相同、密封性较好的针筒收集气体．由塞子露头处连接导线．试回答:

第14题图

①由图可知B端为电源(填“正”或“负”)________极．

②与A端相连的针筒内收集的气体是_________________．

③乙图是课本中水的电解实验装置．与课本中电解水的装置相比,小明同学设计的甲装置的优点是______________________________．

15．2007年12月,我国南方部分地区遭遇了罕见的雪灾．请回答:

(1)在抗击冰雪的过程中,除机械铲雪,融雪剂发挥了巨大的作用,氯化钠等物质可用作融雪剂的主要原因是什么?空气中的液态水变成雪花,其分子间间隔有何变化?

(2)在缺水地区,融化的雪是品质很好的淡水资源,但其中常含有一些杂质．若要将其净化成生活用水,可采用哪些方法?(答出两种即可)

(3)科学家认为,在全球变暖的大背景下,容易发生雪灾、海啸等极端天气气候事件．造成全球变暖的气体主要有哪些?哪些措施有助于减缓“温室效应”?

(河南省竞赛题)

16．小英同学从水库中取出浑浊水样进行实验．

(1)将水样静置,用如图所示装置进行过滤,其操作规范的是_________(填标号)．

a．用玻璃棒引流

b．滤纸边缘高出漏斗

c．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯内壁

d．将滤纸湿润,使其紧贴漏斗内壁

e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度

第16题图

(2)向过滤后所得水样中加入一定量活性炭,利用活性炭的________性除去杂质和臭味．

(3)在处理后的水样中加入一定量肥皂水,振荡,观察到产生的泡沫较少,浮渣较多,说明该水样属于________(填“硬水”或“软水”)．

(4)生活中常用_________(填“煮沸”“静置沉淀”或“过滤”)的方法降低水的硬度,并起到消毒杀菌的作用．

(5)为了人类的生存和发展,人类必须爱惜水．下列做法不利于保护水资源的是_________(填标号)．

A．生活污水直接排放　B．提倡使用节水器具

C．工业上冷却水重复利用　D．园林浇灌用滴灌、喷灌

(2019年云南省昆明市中考题)

17．实验室有如图所示装置,回答下列问题．

第17题图

(1)填写仪器名称:X________;Y_________．

(2)检查装置A气密性的操作和现象是:先将旋钮关闭,向X中加水至形成一段水柱,静置,观察到_____________,说明气密性良好．

(3)B是制取蒸馏水的简易装置．烧杯中冷水的作用是_______________．

(广东省广州市中考题)

例1　C　例2　A　例3　C

例4　氢气比氧气更难溶于水,在相同条件下氧气在水中比氢气溶得更多,且氧气会与金属或碳棒电极反应消耗掉一部分,所以反应开始时V氢气∶V氧气＞2∶1,但反应一段时间后,水中溶解的气体达到饱和,氧气、氢气均不再溶解,则氢气与氧气的体积比接近2∶1．

例5　(1)先治污后通水,先环保后用水；加强监管防止污染；也可具体结合生活污水、工业三废、农药化肥使用等方面来解答,答案合理均可．　(2)沉淀、过滤等．　(3)加热、煮沸、蒸馏等．

1．A　2．B　3．C　4．D　5．A　6．A　7．A　8．B　9．B

10．(1)混合物　C　(2)D

11．(1)不断运动　(2)②　(3)②④

12．(1)(1)4．32　(2)过滤　吸附杂质,使杂质沉降　混合物　(3)①④

13．(1)甲→戊→丁→乙　(2)吸收氢气还原氧化铜后生成的水　(3)(7．2－6．4)∶6．4　(4)无影响　(5)不能　它的目的是吸收空气中的水蒸气,否则会影响实验的结果

14．(1)①D　②B　③C　(2)洗米水浇花　(3)①负　②氧气　③可由针筒上的刻度准确读取产生气体的体积数

15．(1)氯化钠等溶于水后能够使溶液的凝固点降低．水分子间隔变大．　(2)过滤、吸附、沉淀、蒸馏等．(答出两种即可)　(3)甲烷、二氧化碳等；植树造林,改变能源结构,开发新能源等．

16．(1)ad　(2)吸附　(3)硬水　(4)煮沸　(5)A

17．(1)长颈漏斗　圆底烧瓶　(2)一段时间水柱不下降　(3)冷凝