【复习资料】水的组成 分子和原子

〔知识要点〕
     第一部分
     水是地球上最普通、最常见的物质，不仅江、河、湖、海中含有大量水，而且，大气中、动植物体内也含有许多水。没有水，也就没有生物界，水是一切生物的生存、发展所必需的。
     人类探索水的组成历史悠久，但直到18世纪末，拉瓦锡才在前人实验的基础上，通过对水的生成和分解实验的研究，确认水不是一种元素。那么水到底是什么样的物质，它的组成到底如何呢？请认真分析和观察电解水实验，体会如何得出正确答案的？
     1、水的组成
     水的电解实验
     实验现象：
     电极上有气泡，一段时间后试管1和试管2中所收集到的气体体积比约为l∶2。
     气体检验：
     等收集较多气体后，设法从水槽中取出试管（应堵住试管口）进行检验：用带火星的木条检验试管1中的气体，发现它能使带火星的木条复燃，说明是氧气。试管2中的气体移近火焰时，气体能燃烧，火焰呈淡蓝色。这是氢气。 
     实验结论：
     水在通电的条件下，发生分解反应产生氢气和氧气。
     氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，这说明了水是由氢元素和氧元素组成。

说明：
     1．为了增强水的导电性，有时可在水中加入适量的稀硫酸或氢氧化钠溶液。
     2．电解水所用电源为直流电。
     3．有时收集到气体量较少时，当检验试管2中的气体时，可能只发出爆鸣声，而看不到淡蓝色火焰。
     4．氢气是一种无色、无臭，难溶于水，密度非常小的气体，混有空气或氧气的氢气遇到明火可能发生爆炸。
     讨论：
     理论上与正、负两极相连的试管内汇集的气体体积比应是1∶2，但在实验操作中两试管汇集的气体体积比往往小于l∶2。这是为什么？
     ①氧气在水中溶解性比氢气稍大。
     ②氧气氧化性很强，有时在电极上就与电极发生了氧化反应。
     思考：
     混有空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸，那么在你使用氢气，尤其是点燃氢气时应注意什么问题？具体应怎样做？
     使用氢气时，要注意安全。点燃氢气前，一定要检验氢气纯度。
     具体做法是：
     用一小试管，收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，移近酒精灯火焰，松开拇指点火，如果听到尖锐的爆鸣声，就说明氢气不纯，如果声音很小，就说明氢气较纯。
     思考：
     在水的电解实验里，有新物质生成吗？水发生了什么变化？
     有新物质H2和O2生成，所以水发生了化学变化。

②化学性质：
     水在通电条件下可分解为氢气和氧气，水还可与许多单质（金属、非金属）、氧化物（金属氧化物、非金属氧化物）、盐等多种物质发生化学反应。
     3、氢气简介
     ①物理性质：
     氢气是一种没有颜色、没有气味的气体，难溶于水，密度比空气小得多，是相同条件下密度最小的气体，所以命名为氢（与“轻”同音）气。
     ②化学性质：
     氢气具有可燃性，在空气（或氧气）中燃烧时放出大量热，火焰呈淡蓝色，唯一的生成物是水（由此也可说明水是由氢、氧两种元素组成的）。需要注意的是，氢气与空气（或氧气）的混合气体遇明火可能发生爆炸，因此点燃氢气前，一定要验纯。
     ③验纯方法：
     用排水法或向下排空气法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，靠近火焰，然后移开拇指点火，如果发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯，声音轻微则表示氢气较纯。

元素可以单质状态存在，也可以化合物状态存在。但在自然界里，元素大部分是以化合物状态存在的。化合物的种类比较多，组成也比较复杂。元素的存在状态不同，所形成的物质的化学性质也就不同。例如：氯元素以单质状态存在时（氯气）就有毒，而以化合物状态存在于氯化钠（食盐）中则无毒。
     注意：
     1．物质和纯净物的分类依据不同，物质是按物质组成进行分类，而纯净物是按该纯净物元素组成进行分类的，所以不能把纯净物和单质、混合物和化合物混为一谈。
     2．区分单质、化合物、纯净物、混合物时不能只看名称，而要认真分析其组成后才能得出结论。即不能注重外表而不看实质。
     在第二单元中，我们已知道了物质可分为纯净物和混合物，现在我们可进一步对物质进行分类：

讨论：
     有人说分子是由原子构成的，分子一定大于原子。
     不对。不同的分子和原子无法比较它们的大小。
     说明：
     原子和分子虽然都是很小的粒子，肉眼看不到它，但它确实存在于物质的内部，现代科技（如飞秒化学）不仅能观察到一些分子和原子，还能移动原子。
     注意：
     物质不同，构成物质的粒子不同。有的物质由分子构成，如水由水分子构成；有的物质是由原子直接构成，如铁由铁原子构成；今后我们还将学习离子，离子也是构成物质的一种粒子。
     讨论：
     从分子的角度看，水的蒸发与水的分解两种变化有什么不同？请予以说明？
     思考：
     氢气在氯气中燃烧生成氯化氢。试分析在氢气与氯气的反应、水的分解等化学反应中，分子和原子的变化情况，推断在化学变化中，发生变化的是分子还是原子？
     在上述这些化学变化中，分子发生变化，变成了原子，而原子没有变化，只是重新组合。可推出当物质发生化学变化时，发生变化的是分子。

〔典例剖析〕
　　例1　 对在水的电解实验中，观察到的实验现象描述正确的是（　 ）
　　A.正极产生氢气
　　B.与电源正极相连的试管内收集的气体体积大
　　C.正、负两极产生的气体质量比为1∶8
　　D.与电源正、负两极相连的试管内汇集的气体体积比为l∶2
　　分析：
　　本题考查电解水实验及实验现象这两个知识点，解决本题的关键①要注意实验现象是你通过感觉器官能够感知出来的，而不是分析后得出的结论。②要注意与实验事实相符合。
　　答案：D

例2　 下图是某同学自己设计的装置：用大塑料瓶子截去瓶底，留瓶口一段约8cm～10cm，瓶口配一胶塞由里向外塞紧。A、B两极是用镀铬曲别针伸直做成，由塞子露头处连接导线。试回答：
　　（1）其所用电源为　　　　电，由图可知A端为　　极。
　　（2）与A端相连接的试管中得到的气体是　　，可用　　来检验。
　　分析：
　　本题是一道电解水的综合题，它既涉及电解水电源的选择、电极的确定，还涉及到气体的确定和检验。解题时首先应分析图中信息（A端产生气体体积少），得出A端汇集的是氧气结论后（正、氧、少；负、氢、多），方能正确解答本题。
　　答案：
　　（1）直流　　 正
　　（2）氧气　 带火星的木条

例3　 下列物质中属于单质的是（　 ）
　　A. 水　　　　 B. 空气　 　C．氧气　　　 D. 二氧化碳
　　分析：
　　解物质的分类题首先要弄清题干，知道它要求我们选什么？其次要对整个答案的组成成分和元素进行认真分析，如水是由氢、氧两种元素组成，所以不是单质，二氧化碳也是由两种不同元素组成。而空气是混合物，也不可能是单质，所以应选氧气，因为它是由氧一种元素组成，而且是纯净物。
　　答案：C

例4　 用下图所示简易装置进行电解水实验。
　　实验开始时，倒立在水槽中的两支试管均充满了水。通电一段时间后，两支试管内都收集了不少气体。检验与电源正极相连的一端产生的气体，它能使带火星的木条复燃，此气体是　　，它与电源负极产生的气体体积比约为　　。该实验得出关于水的组成的结论是　　　　　　　。
　　分析：
　　本题考查的知识即为本课题重点知识——水的电解实验。只要认真观察实验，理解化学变化的实质，就不难得出结论。
答案：
　　氧气　 l∶2　 水是由氢元素和氧元素组成。

例5　 如图是有关分子特征的实验。上瓶盛的是空气，下瓶盛的是红棕色的二氧化氮气体。当抽去玻璃片后，会观察到红棕色气体逐渐扩散到上瓶，同时下瓶颜色逐渐　　　　 ，最后，上、下两瓶颜色　　　 。此现象说明　　　　　 。当两瓶气体混合后分子　　　 （填继续或停止）运动。
　　分析：
　　分子在不停地运动，下面瓶中红棕色的气体不断运动到上面瓶中，上面瓶中的空气也不断向下瓶运动，最后两瓶气体均匀混合使瓶内的气体分子仍不停的运动，达到一种动态平衡。
　　答案：
　　变浅　 相同　 分子在不断的运动着　 继续

例6 　如图是表示气体粒子的示意图，图中“●”和“○”分别表示两种不同元素的原子，那么其中表示混合物的是（　 ）
　　分析：
　　分子是由原子构成的，从分子的角度看，由同种分子构成的物质是纯净物，而由不同种分子构成的物质则是混合物。图A中是两种不同的原子，该原子可视为单原子分子，如氦气、氖气、氩气等，故为混合物，图B、D中则只含有一种分子，因而是纯净物，图C中则含有两种分子，因而是混合物。
　　答案：A、C

〔达标自查〕
　　1、人体内含量最多的物质是 （　 ）
　　A. 氧气
　　B. 水
　　C．蛋白质
　　D. 脂肪
　　2、关于水的组成说法中正确的是（　 ）
　　A. 水是水元素组成
　　B. 水是由氢气和氧气组成
　　C．水是由氢元素和氧元素组成
　　D. 水的组成很复杂，至今没有明确的答案
　　3、下列物质中属于化合物的是（　 ）
　　A. 空气
　　B. 河水
　　C. 冰
　　D. 红磷
　　4、在电解水实验中如果与电源正极相连的试管内汇集了a L气体，那么与电源负极相连的试管内汇集的（　 ）
　　A. a L
　　B. 0.5a L
　　C．2a L
　　D. 无法确定
　　5、下列变化属于物理变化的是（　 ）
　　A. 水电解
　　B. 蜡烛燃烧
　　C. 呼吸过程
　　D. 酒精挥发
　　6、鉴别H2、O2、N2、空气四种气体最好先用（　 ）
　　A. 观察其颜色和状态
　　B. 嗅其气味
　　C．用带火星木条分别伸入气体中
　　D. 用燃着的木条分别伸入气体中
　　7、100 mL酒精和100 mL水混合后总体积小于200 mL，说明了（　 ）
　　A．物质是由分子构成
　　B．分子很小
　　C. 分子在不停地运动
　　D．分子间有一定间隔
　　8、在电解水这一变化中，没有变化的粒子是（　 ）
　　A．水分子
　　B. 水原子
　　C. 氢、氧两种原子
　　D．以上都不是
　　9、分子和原子的主要区别是（　 ）
　　A．分子大、原子小 
　　B．分子间有间隔，原子间没有间隔
　　C. 在化学变化中，分子可以再分，而原子不可再分
　　D. 分子在不停运动，原子不运动

〖答案在后面〗
〔学力提高〕
　　1、1996年科学家在宇宙中发现了一种由氢元素组成的物质，可表示为H3，下列说法中，正确的是（　 ）
　　A. 这种物质为氢气
　　B. H3是一种氢的化合物
　　C. 这种物质属于单质
　　D. H3和H2混在一起，属于纯净物
　　2、由分子参加的化学反应，反应前后一定发生变化的是（　 ）
　　A. 分子种类
　　B. 分子数目
　　C. 原子种类
　　D. 原子数目
　　3、氢气作为新能源普遍被人们看好。它有许多其他燃料所不及的优点。石油、煤、天然气等资源的蕴藏量并不是无限的，而氢气可以用水做原料来制取。燃烧相同质量的氢气和汽油，前者放出的热量约是后者的三倍。氢气燃烧后的产物只有一种——水，不污染环境。根据以上短文的内容，请归纳总结出氢气作为新能源的优点：
　　①　　　　　　　　　　　　　　　　　； 
　　②　　　　　　　　　　　　　　　　　；　 
　　③　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　　4、化学学习重在应用。小明不小心把家里的食盐罐打翻了，扫起来后发现，盐中混有很多沙粒。现请你帮他出出主意，如何净化这些食盐？简述操作步骤及原理。

〖答案在后面〗
〔探究升级〕
2、冬天烤火时，常发生一个有趣的现象，将水滴到煤炉上方红热的铁板上，水刺溜一下就没了，而水滴之处却留下了黑色斑点。你知道发生了什么变化吗？现请你大胆地进行猜想，写出可能反应的文字表达式，并用已有的知识和经验对猜想进行初步解释。
　　3、以乙醇、水为原料，以酒精灯、蒸发皿、带铁圈的铁架台、烧杯、玻璃棒、量筒、滴管为仪器，设计实验证明：分子是不断运动着的及分子间有间隔。
　　4、教师在课堂上演示了一个有趣的实验。取4条铁丝，下端拧在一起，插在胶塞中，放在玻璃片上，上端分开成树枝形，将浸有酚酞试液的棉花团扎在“树枝”上制成“花树”，在玻璃片上放半小杯浓氨水，罩上大烧杯（如图）。过一会儿，发现棉花团由白色变为红色，犹如一株开满红花的“铁树”。
　　从上述现象中，你能得出什么结论？