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第二章 我们身边的物质 第四节 自然界中的水

第四节  自然界中的水

教学目标：

1、知识与技能：

（1）认识水的组成；

（2）粗略了解天然水、自来水、饮用水、矿泉水和蒸馏水的区别；

（3）认识水与人类的密切关系，认识水是人类宝贵的资源；

（4）了解水污染的因素和水净化的基本方法；

（5）懂得过滤，蒸发的目的，学习过滤和蒸发的基本装置和操作方法。

2、过程与方法：

（1）能从水的分解和水的合成两种变化过程分析水的组成。

（2）能够根据实验现象，初步得出水的组成和结构

3、 情感态度价值观：

树立水是宝贵资源的观念，养成节约用水、自觉保护水资源不受污染

教学重点和难点

1．教学重点：

（1）水的组成，

（2）各种水资源的区别

2．教学难点：

过滤操作的基本要点

实验探究：

1．  水的组成研究

2．  纯净水与矿泉水的区分

教学内容：

一．自然界的水

1．  水在自然界的存在

（1）地球表面的分布：在地球表面，江河湖海约占地球表面的3/4；

（2）其他分布：地层下有地下水，大气里有大约0.03%的水蒸气，动植物体内有大量的水

注意：地球表面虽然有很丰富的水资源，但可利用的淡水资源却非常有限，不到总水量的1%。因此水资源短缺和水污染问题开始受到人们的重视

2．水在工农业生产中的作用

（1）工业上需要水：洗涤、溶解、加热、冷却，作为原料

（2）农业上需要水：农作物需要水灌溉

（3）动力工业上：水力发电

（4）交通运输上：内河及其海洋航运

3．水对生物体的重要作用，水（water）——生命之源

（1）生理活动中起着重要作用：唾液、胃液、血液、组织液等。水在人体内起这调节体温、溶解食物、排泄废物等作用

（2）植物光合作用需要水作为原料

诺贝尔奖两次获得者林德斯•波林医生在《如何活得好》一书中给读者提供了几点养生术，其中有一条就是“每天喝大量得水”

4．水污染情况：

（1）水污染的来源

a.       工业生产中产生的“三废”（废气、废水、废渣）的任意排放；

b.       农业生产中农药、化肥的任意施用；

c.       城市生活污水的任意排放。

（2）防止水污染的主要措施：

a.       加强对水的管理和对水质的监测；

b.       工业三废实行先处理后排放；

c.       农业上合理使用化肥和农药；

d.       节约用水，提高水的利用效率

二、水的组成及性质

1．水的组成

实验：水的电解实验

现象 ：1．接通直流电源，看见两管子中都出现气泡，负极和正极中气体的体积比大约为2∶1

2．将一根带火星的小木条放在电源正极，木条复燃，说明生成了氧气

3．将一根燃着的木条放在电源负极处，气体被点燃，产生淡蓝色火焰，用一个干冷的烧杯放在火焰上方，烧杯内壁出现水珠，说明反应生成了氢气（Hydrogen）

        氧气（O₂） ＋ 氢气（H₂）点燃——→水（H₂O）

解释：水在通电的情况下，被分解生成了氢气和氧气

文字表达式：水（H₂O） 通电——→ 氧气（O₂） ＋ 氢气（H₂）

气体体积比：                 1      ∶   2

结论：水是由氢元素和氧元素组成的。化学中根据它的组成情况写成H₂O

注意：

（1）．纯净的水导电性很弱，在做水电解实验时，一般在水中加入少量稀硫酸或氢氧化钠溶液，以增强水的导电性。而硫酸或氢氧化钠本身却并没有发生化学变化。

（2）．因为我们通常使用的是钠玻璃，焰色反应的影响，是反应产生的火焰呈黄色

2．水的物理性质

（1）在通常情况下，水是一种无色无味的液体

（2）在标准状况下，水的沸点（boiling point）为0℃，水的凝固点（freezing point）为100℃

     水蒸气（vapor）       水（water）       冰（ice）

（3）能够溶解很多物质，是化学常用的溶剂

（4）在1大气压下，4℃时的水密度最大为1.0g/cm³，冰的密度小于水的密度

3．水的化学性质

（1）通电分解：

水（H₂O） 通电——→ 氧气（O₂） ＋ 氢气（H₂）

（2）能与某些非金属氧化物发生反应，生成对应的酸

水（H₂O） + 二氧化碳（CO₂） → 碳酸（H₂CO₃）

水（H₂O） + 二氧化硫（SO₂） → 亚硫酸（H₂SO₃）

水（H₂O） + 五氧化二磷（P₂O₅） → 磷酸（H₃PO₄）  热水情况下

（3）能与某些金属氧化物发生反应，生成对应的碱

水（H₂O） + 氧化钙（CaO） → 氢氧化钙[Ca(OH)₂]

         俗称：生石灰          俗称：熟石灰

（4）能与某些活泼金属发生反应，生成对应的碱和氢气

水（H₂O）+ 钠（Na）→ 氢氧化钠（NaOH）+ 氢气（H₂）

三、水的净化（要依据用水要求来净化水）

1．过滤：过滤是一种从液体中分离出不溶性固体的方法。利用它可以将不溶于水的杂质与水分离。

 （1）具体要求：“一贴、二低、三靠”

   一贴：滤纸紧贴漏斗内壁；

   二低：滤纸低于漏斗边缘，被滤液面低于滤纸边缘；

   三靠：烧杯嘴紧靠玻璃棒，玻璃棒下端紧靠三层滤纸处，漏斗下端紧靠烧杯内壁

 （2）玻璃棒的作用：引流，防止液体溅出

 （3）如果水中的杂质颗粒比较小，我们一般加入明矾（十二水合硫酸铝钾，KAlSO₄•12H₂O）等净水剂，可以吸附水中的悬浮杂质而沉降。

2．蒸馏：通过蒸馏的方法可以得到比较纯净的水，一般认为蒸馏水就是纯净物。

   蒸发：通过溶剂挥发获得溶液溶质的方法

   具体要求：

（1）       蒸发皿中液体不能超过容积的2/3；

（2）       蒸发过程中，玻璃棒要不断搅拌，防止局部受热而使液体溅出；

（3）       蒸发结束后，应用坩埚钳将蒸发皿转移是石棉网上；

（4）       固体冷却后，应用玻璃棒将固体转移至指定容器中；

   练习：水受热蒸发与水通电分解是否是同种变化？

   回答：水受热蒸发是物理变化，而水通电分解是化学变化

3．软化：石灰岩地区的水含有较多钙、镁等离子，是硬水。不含或含有少量的钙、镁离子的水是软水

  （1）实验：硬水与肥皂水反应

现象：硬水中泡沫高度很低，而且在溶液中出现大量的絮状白色沉淀

结论：硬水中的成分能与肥皂水发生反应生成白色沉淀

（2）硬水的危害：影响加热效率，浪费能源，容易引起锅炉爆炸等

  （3）硬水软化的方法：加热煮沸，蒸馏，离子交换法

4．自来水净化

   水源→过滤→吸附→消毒→进入家庭

练习：请你设计一个具体的实验，鉴别以下4种无色液体：过氧化氢溶液，氯化钠溶液，氯化钙溶液，纯净水

设计：分别取样。分别向4支试管中加入少量的二氧化锰，如果出现大量气泡的试管中为过氧化氢溶液，剩余的3支试管中，加入少量肥皂水，振荡后产生白色沉淀的是氯化钙溶液，剩余的两液体分别重新取样，蒸发，在蒸发皿中出现白色固体的是氯化钠溶液，剩余的没有任何明显现象的纯净水。

P.S：鉴别氯化钠和纯净水的方法

（1）蒸发：在蒸发皿中出现白色固体的是氯化钠溶液，剩余的没有任何明显现象的纯净水

（2）导电性：用导线将溶液与电源、小电珠连接，电珠亮的是氯化钠溶液

（3）密度：用密度计测定液体的密度，较高的是氯化钠溶液

*（4）溶沸点：测定溶液的溶沸点，较高的是氯化钠溶液

补充练习测试题

（1）有人说，天然水都是混合物，无色无味的液体都是纯净水，你认为对吗？为什么？

（2）下列变化哪些是化合反应或分解反应？为什么？

水电解；氢气在空气中燃烧；蒸发食盐水得到水蒸气和食盐；过滤泥水得到水和泥沙。       

（3）某种硬水煮开后，在容器底部出现白色的锅垢。你认为锅垢中可能含有什么元素？ 

（4）有人认为，如果能找到从水中获得氢气的简便方法，就可以从水得到氢气，氢气燃烧获得热能又生成水，从水再得到氢气，如此反复循环，就不会有能源危机了。你认为对吗？为什么？

 

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