
我們周圍的物質(zhì)都是由微觀粒子構(gòu)成的,水與我們的生命息息相關,我們每天都需飲用適量的水來維持我們的生命活動。水是由水分子構(gòu)成的,但你可曾想過,水是由什么組成的呢,水分子又是由什么構(gòu)成的呢?
我們知道水在自然界循環(huán)的過程中,形態(tài)上發(fā)生了變化,但并沒有變成別的物質(zhì)。這樣沒有新物質(zhì)生成的變化屬于物理變化,那么怎樣讓水發(fā)生化學變化呢?
如果在水中通直流電,這時會有什么現(xiàn)象產(chǎn)生?水會變成其他物質(zhì)嗎?電解水實驗1.實驗藥品和條件(1)實驗條件:通直流電;(2)實驗藥品:水(加入少量稀硫酸等,以增強水的導電性,且不影響實驗結(jié)果)2.實驗步驟在水電解器的玻璃管里注滿水,接通直流電。
純水不導電,生活中水導電是因為其中含有很多雜質(zhì),故為了增強水的導電性,可在水中加入稀硫酸或氫氧化鈉。
氣體燃燒,產(chǎn)生淡藍色火焰
拓展信息(1)氧氣是一種無色無味不易溶于水的氣體,具有助燃性,能使帶火星的木條復燃。(2)氫氣是一種無色、無味、難溶于水的氣體,密度比空氣小,在空氣中燃燒時,產(chǎn)生淡藍色火焰。放出熱量,并有水珠產(chǎn)生??捎么朔椒z驗氫氣的存在。(3)混有一定量的氧氣或者空氣的氫氣遇到明火就會產(chǎn)生爆炸。因此在點燃氫氣之前一定要檢驗氫氣的純度。驗純方法:用排水法收集一試管可燃氣體,用拇指堵住試管口移近火焰點燃。如果氣體較純,氣體將會安靜地燃燒,并發(fā)出“噗”聲;如果氣體不純,會發(fā)出尖銳爆鳴聲??扇夹詺怏w點燃前都要驗純。
注意事項:①氫氣在氧氣中燃燒生成水也能證明水由氫元素和氧元素組成。②檢驗氫氣時,應先檢驗其純度,氫氣不純時,會有尖銳的爆鳴聲。③實驗中收集到的氫氣與氧氣的體積比常大于2:1,這是因為氧氣在水中的溶解能力比氫氣在水中的溶解能力稍大。④實驗使用直流電不用交流電是因為直流電的正負極是確定的,可以分別收集兩極的產(chǎn)物,即氫氣和氧氣。如果使用交流電,其正負極會不斷變化,導致在電極處的生成物為正負極反應的混合物,這不僅危險而且無法分離。⑤水電解有新物質(zhì)生成,屬于化學變化。
在上述的實驗中,我們發(fā)現(xiàn)水變成了兩種不同的氣體,氫氣和氧氣,且它們的體積比是2∶1。思考與討論1.回憶并討論水、氫氣和氧氣都是由什么粒子構(gòu)成的。 水由水分子構(gòu)成,氫氣由氫分子構(gòu)成,氧氣由氧分子構(gòu)成。 2.構(gòu)成這些物質(zhì)的粒子很小,但這些粒子中是否存在比它更小的粒子呢?由電解水實驗可知,水分子變?yōu)闅浞肿雍脱醴肿?,說明水分子中含有兩種不同的、更小的粒子,這種粒子就是原子。
科學實驗證明,一個水分子中含有兩個氫原子和一個氧原子。思考與討論如圖1-11所示為水的電解過程微觀示意圖。你能從中得到哪些信息呢?根據(jù)水電解的過程示意圖及實驗現(xiàn)象,分析水在通電情況下是如何分解產(chǎn)生氫氣和氧氣的。
由微觀示意圖可知:水在通電條件下,1個水分子首先分解為2個氫原子和1個氧原子,每2個氫原子再結(jié)合為1個氫分子,每2個氧原子結(jié)合為1個氧分子,大量的氫分子聚集成氫氣,大量的氧分子聚集成氧氣。根據(jù)微觀示意圖可得的信息有:①水分子中氫和氧的原子個數(shù)比為2:1;②水是由氫和氧組成的;③水在電解過程中產(chǎn)生氫氣和氧氣;④分子可以分成原子,原子再重新結(jié)合成新的分子。(其他合理答案也可)
化學變化的微觀實質(zhì)有新物質(zhì)生成的變化叫化學變化,沒有新物質(zhì)生成的變化叫物理變化。從微觀角度來說,化學變化中分子發(fā)生改變,物理變化中分子本身不發(fā)生改變,改變的只是分子間的距離等。故由水的電解微觀過程可知:化學變化的微觀實質(zhì)的分子分為原子,原子重新組合成新的分子的過程。
分子本身不變,分子間隔改變,屬于物理變化
分子本身改變,有新的分子生成,屬于化學變化
水的組成和構(gòu)成宏觀:水由氫元素和氧元素組成。微觀:水由水分子構(gòu)成。 水分子由氫原子和氧原子構(gòu)成。 1個水分子由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成。
思考:能不能說水由氫氣和氧氣組成?水是由氫和氧組成的,而不是由氫氣和氧氣組成的。氫氣、氧氣和水是三種不同的物質(zhì),電解水能產(chǎn)生氫氣和氧氣,說明水中本來就存在氫和氧。
宏觀物質(zhì)由元素組成,元素只講種類,不講個數(shù)。
物質(zhì)由微觀粒子構(gòu)成,微觀粒子既講種類又講個數(shù)。
科學·技術·社會·環(huán)境 原子 早在1803年,英國科學家道爾頓(Jhn?Daltn)就提出了原子的概念。他認為原子是組成物質(zhì)的最小單位。道爾頓的原子論開辟了從微觀世界認識物質(zhì)及其變化的新紀元?,F(xiàn)在,人們憑借掃描隧道顯微鏡(簡稱STM)已經(jīng)能夠“看到”原子的圖像。
易錯提醒:(1)1:2(或2:1)并非質(zhì)量比,“正氧負氫,氫二氧一”指的是氣體體積比,而非質(zhì)量比。(2)水的組成和構(gòu)成的錯誤說法水由氫氣和氧氣組成;水中含有氫氣和氧氣;水分子由氫分子和氧分子構(gòu)成。(3)判斷氫氣和氧氣方法:①根據(jù)正負極判斷,正極產(chǎn)生氧氣,負極產(chǎn)生氫氣;②根據(jù)氣體體積比判斷,氫氣和氧氣體積比為2:1;③根據(jù)檢驗現(xiàn)象判斷,氧氣能使帶火星木條復燃,氫氣能燃燒,產(chǎn)生淡藍色火焰。
典例1 用電解水實驗探究水的組成,下列說法正確的是( )A.水的電解是物理變化B.甲玻璃管和乙玻璃管管中氣體質(zhì)量比約為2:1C.乙玻璃管中產(chǎn)生氣泡的位置在cD.甲管中的氣體能使帶火星的木條復燃
考點分析:化學變化和物理變化;電解水實驗①化學變化和物理變化的本質(zhì)區(qū)別是是否有新物質(zhì)生成生成;②正氧負氫、氫二氧一(氫氣和氧氣體積比是2:1,不是質(zhì)量比);③電解水化學反應發(fā)生在電極上;④氫氣的檢驗:氫氣燃燒產(chǎn)生淡藍色火焰
【解析】A.水通電時,負極產(chǎn)生氫氣,正極產(chǎn)生氧氣,此過程中有新物質(zhì)生成,屬于化學變化,錯誤;B.水通電時,負極產(chǎn)生氫氣,正極產(chǎn)生氧氣,體積比為2:1,甲玻璃管和乙玻璃管管中氣體體積比為2:1,不是質(zhì)量比約為2:1,錯誤;C.乙玻璃管中產(chǎn)生氣泡的位置在電極部位,即在c處,正確;D.水通電時,負極產(chǎn)生氫氣,正極產(chǎn)生氧氣,體積比為2:1,甲管與電源負極相連,其中的氣體是氫氣,具有可燃性,沒有助燃性,不能使帶火星的木條復燃,錯誤。故選C。
典例2 如圖所示為電解水的實驗裝置,回答下列問題:(1)A管與電源的 極相連。(2)經(jīng)檢驗B管的氣體能使帶火星的木條復燃,則B氣體是 。(3)本實驗可推知水是由 組成的。(4)做此實驗時,在水中加少量硫酸或氫氧化鈉的目的是 。
考點分析:電解水實驗①正氧負氫、氫二氧一②氧氣的檢驗:使帶火星木條復燃③實驗結(jié)論:水由氫元素和氧元素組成④稀硫酸或氫氧化鈉能增強水的導電性
【解析】(1)電解水時,與電源正極相連的玻璃管內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積少,與電源負極相連的玻璃管內(nèi)的氣體體積多,且兩者的體積之比大約是1:2,據(jù)圖可知A、B兩試管內(nèi)氣體的體積比為2:1,則A為電源的負極;(2)氧氣能使帶火星的木條復燃,經(jīng)檢驗B管的氣體能使帶火星的木條復燃,則B氣體是氧氣;(3)電解水生成氫氣和氧氣,氫氣是由氫元素組成,氧氣是由氧元素素組成,化學變化中元素的種類不變,說明水是由氫元素和氧元素組成的;(4)由于硫酸或氫氧化鈉在水中能解離出自由移動的離子,在水中加入少量硫酸或氫氧化鈉以增強導電性。
典例3 圖甲、乙是電解水的實驗及電解時水分子分解的示意圖,下列敘述正確的是( )A.a,b試管中產(chǎn)生的氣體質(zhì)量比為2:1B.水分解的過程中,氫原子和氧原子的數(shù)目保持不變C.該實驗證明水由氫氣和氧氣組成D.水分解的過程中,保持不變的粒子是氫分子和氧分子
考點分析:電解水實驗;化學反應微觀實質(zhì);①正氧負氫、氫二氧一(氫氣和氧氣體積比是2:1,不是質(zhì)量比)②分子分為原子,原子重新組合成新的分子,化學反應過程中原子種類和原子數(shù)目都不變③實驗結(jié)論:水由氫元素和氧元素組成
【解析】A.水通電時,負極產(chǎn)生氫氣,正極產(chǎn)生氧氣,體積比為2:1,a、b試管中產(chǎn)生的氣體分別是氫氣、氧氣,質(zhì)量比為1:8,錯誤;B.原子是化學變化中的最小微粒,水分解的過程中,原子和氧原子的數(shù)目保持不變,正確;C.電解水生成氫氣和氧氣,氫氣是由氫元素組成,氧氣是由氧元素組成,化學變化中元素的種類不變說明水由氫元素和氧元素組C成,錯誤;D.原子是化學變化中的最小微粒,水分解的過程中,保持不變的粒子是氫原子和氧原子,錯誤。故選B。
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