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2025-2026学年九年级化学上册同步知识解读与专题训练
2.4 水的组成和净化（知识解读）
1、水的组成：水由氢、氧两种元素组成；两元素的质量比为1：8。
2、水的性质
（1）物理性质是：纯净的水是无色、无味、无形的透明液体，在101kPa时，水的凝固点是0℃，沸点是100℃，4℃时相对密度最大1g/cm3；水结冰时体积膨胀，所以冰的密度小于水的密度，能浮在水面上，还有，水能够溶解很多种物质，是最常用的溶剂。
（2）化学性质
①在通电的条件下，能够分解成氢气和氧气。
②水能够与二氧化碳等非金属氧化物反应，生成碳酸等相应的酸。
③水能够与氧化钙等金属氧化物反应，生成氢氧化钙等相应的碱。
④水能够与氧气、铁等金属发生反应，使金属锈蚀。
⑤水与二氧化碳被绿色植物利用，能够进行光合作用，合成有机物（主要是淀粉），该反应的化学方程式为：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2。
⑥水能够跟较活泼金属或碳反应（即氧化性），使氢被还原成氢气；例如，2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑，C+H2OCO+H2等。
3、水的应用：水的应用是非常的广泛，它是人及一切生物生存所必需的，可以说，没有水就没有生命，水在日常生活中的应用，都比较熟悉，就不多说了；农业上用水在浇灌农作物，使之进行光合作用等；工业上用水作原料、制冷或洗涤等；化学实验中常用水作反应物、制冷、溶解物质、稀释浓溶液、洗涤仪器、灭火或用排水法收集气体等等。
【典例1-1】关于水的说法正确的是
A．水蒸气可以用胆矾来检验
B．水的反常膨胀跟水分子之间的缔合有关
C．电解水实验证明水是由氢气和氧气组成的
D．自来水生产中通入氯气的作用是吸附微生物
【典例1-2】“水是生存之本，文明之源”，请回答下列有关水的问题：
(1)识水：宏观上水是由_____组成，微观上若用不同颜色的小球代表不同原子，下列模型中能表示水分子的是_____（填选项）；
A．B．C．D．
(2)净水：自来水厂常用_____吸附水中的色素和异味；
(3)用水：我国空间站中，航天员所需的氧气可以通过电解水的方式来获得，请写出电解水的符号表达式_____。
【变式1-1】水是生命之源，下列关于水的认识错误的是
A．构成：水是由水分子构成的 B．性质：水通电分解生成氢气和氧气
C．净化：自来水经活性炭过滤后硬度不变 D．用途：煤炉边放一盆水可预防煤气中毒
【变式1-2】回答下列与水有关的问题。
(1)保持水化学性质的最小粒子是__________。
(2)实验室常用来区别硬水和软水的物质是__________。
(3)电解水的实验中，证明水中含有氧元素的实验方法是__________。
(4)工业生产自来水的过程中，可用__________方法除去水中不溶性的固体杂质。
1、实验用品有：水槽、试管、直流电、石墨电极（正极不能用铜等金属或与氧气反应的电极）、12V的直流电源。
2、实验过程及现象：连接好装置，为增强水的导电性，可在水中加入少量稀硫酸或氢氧化钠溶液（一般不加氢氧化钠溶液，容易起泡沫），闭合电路后，会看到试管内的电极上出现气泡，过一段时间，与电源正（氧气），负极（氢气）相连的试管产生的气体体积比约为1：2，（氧气的密度为1．429g/mL，氢气的为0．089g/mL；通过计算可得氧气与氢气的质量比为8：1，氢，氧两种分子和原子个数比都是2：1）；可简单概括为：“正氧负氢1：2，质量比为8：1”；（简记：正氧负氢，氢二氧一）。
3、实验结论或推论
（1）水由氢、氧两种元素组成。
（2）水（分子）中，氢、氧两种元素的原子个数比为2：1，通电后生成氢气、氧气两种气体的分子个数比为2：1、体积比为2：1。
（3）水通电生成氢气、氧气，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，该反应的文字方程式为。
（4）化学反应前后，原子种类、个数不变，元素种类不变。
（5）在化学变化中，分子可分，而原子不可分。
（6）化学反应的实质是在化学变化中分子分解成原子，原子重新组合成新的分子（或聚集后直接构成物质）。
（7）分子是保持物质化学性质的最小粒子。
（8）原子是化学变化中的最小粒子。
（9）氧气是由氧元素组成；氢气是由氢元素组成。
（10）水是由水分子构成的；一个水分子是由二个氢原子和一个氧原子构成；一个氢气分子是由二个氢原子构成；一个氧气分子是由二个氧原子构成。
（11）水是纯净物中的化合物中的氧化物，氧气和氢气是纯净物中的单质。
（12）该实验中发生的化学反应属于分解反应。
4、电解水时的误差分析
（1）氧气、氢气在水中的溶解度不同造成的，由于氧气的溶解度比氢气的稍大些，导致氧气、氢气的体积比小于1：2。
（2）电极的氧化造成的，当使用金属电极进行实验时，由于氧气的化学性质比较活泼，所以有可能有一部分氧气在电极处与电极发生了反应，使氧气损耗了一部分；导致氧气、氢气的体积比小于1：2。
（3）电极产生副反应等造成的，如用稀硫酸溶液作电解液，可能会有下列副反应发生：H2SO4=H++HSO4–，在阴极：2H++2e=H2；在阳极：2HSO4–-2e=H2S2O8（过二硫酸），H2S2O8+H2O=H2SO4+H2SO5（过一硫酸），H2SO5+H2O=H2O2+H2SO4；生成的过氧化氢在酸性溶液中较稳定，不易放出氧气，从而使生成的氢气增多了，导致氧气、氢气的体积比小于1：2；克服的办法是，在电解液中加入碱比加入酸的误差会小些，或者事先将电解液用氧气饱和，可以消除因溶解度不同而产生的误差，或者电极不能是金属或易与氧气、氢气反应等。
5、水的电解实验分析
| 实验装置 | 实验步骤 | 实验现象 | 现象分析 | |
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1．接通电源 | 两电极端均产生气泡，一段时间后，负极端气体体积约为正极端气体体积2倍 | 相同条件下，负极产生气体较快较多 | |
| 2．用燃着的木条
分别检验两极气体 |
正极端气体让小木条燃烧更旺，负极端气体能燃烧，产生淡蓝色火焰 | 正极端气体具有助燃性；负极端气体具有可燃性 | ||
| 实验结论 | 反应表达式 | 注意事项 | ||
| 水通电生成氢气和氧气，说明水由氢元素和氧元素组成 | 文字表达式：
符号表达式： |
电源选择直流电；水中加入硫酸钠或氢氧化钠的目的：增强水的导电性
|
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| 反思交流 | ||||
| 1.气体聚集在玻璃管上端，说明气体具有什么性质？
气体密度小于水，且溶解性不大 2.实验时正负极端产生的气体体积比小于1:2的原因？ 氧气不易溶于水，氢气难溶于水；且氧气可能和金属电极发生反应。 |
3．本实验得到的气体体积比和质量比图像
氢气氧气的体积比约为2 : 1；质量比约为1 : 8 |
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【典例2-1】图甲是电解水实验装置图，图乙是过滤实验装置图，下列有关说法错误的是
A．通过电解水的实验，说明水由氢气和氧气组成
B．图甲中b试管内收集的气体是氧气，具有助燃性
C．图乙过滤操作中，玻璃棒的作用是引流
D．图乙导致滤液浑浊的可能原因是液面高于滤纸的边缘
【典例2-2】如图A所示为测定水的组成的实验装置
(1)电源正极为_____（填“a”或“b”）。
(2)用火柴点燃甲试管中的气体，可以看到_____色火焰，这种气体是_____。
(3)乙试管中的气体可用_____检验，根据实验现象，判断该气体是_____。
【典例2-3】下图是电解水实验的示意图，请回答下列问题
(1)实验中反应的文字表达式是_____；
(2)通电后，两电极均有气体产生，玻璃管b上产生的气体是_____；
(3)该实验证明水是由_____组成的。
【变式2-1】如图是通电一段时间后电解水的装置示意图。下列说法错误的是
A．气体a能使带火星的木条复燃
B．a、b管之间的长颈漏斗液面上升
C．水中加入少量硫酸钠可以增强其导电性
D．该实验证明水是由氢、氧两种元素组成的
【变式2-2】水是生活中最常见的化学物质。
(1)下列有不同的“水”，其中是纯净物的是_____。
A．河水 B．自来水 C．蒸馏水 D．矿泉水
(2)如图是电解水实验的装置图，在通电一段时间后，打开活塞，b管的气体能使带火星的木条_____；将燃着的木条放在a管口，该气体被点燃，产生了_____色的火焰，写出该气体燃烧的化学反应文字表达式_____，反应基本类型是_____；电解水的文字表达式是_____，反应基本类型是_____。
【变式2-3】同学们为探究水的组成，在实验室设计并完成了如下实验。请根据提示，将实验内容补充完整。
实验方法：按照图示组装电解装置。接通装置中的直流电源，电解水一段时间后，切断电源，缓慢打开活塞，将燃着的木条分别放在两个玻璃管尖嘴口检验电解反应中产生的气体。
(1)实验原理：水通电分解反应的符号表达式为_____。
…………
参考答案
【典例1-1】B
【详解】A、胆矾不能与水反应，水蒸气不可以用胆矾来检验，错误；
B、水的反常膨胀跟水分子之间的缔合有关，正确；
C、电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，化学变化中元素的种类不变，电解水实验证明水是由氢元素和氧元素组成，水是纯净物，水中不存在氢气和氧气，错误；
D、自来水生产中通入氯气的作用消毒杀菌，不是吸附微生物，错误。
故选B。
…………
不错
很有用
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