2024版本九年级化学上册沪教2.4 水的组成和净化（学生版）

第2章空气与水资源第4节水的组成和净化板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养1.能结合电解水实验探究水的组成；2能运用化学方法对水进行净化，学习物质分离的实验技能；3.能体会化学在自来水生产过程中的重要作用，认识水资源综合利用对社会可持续发展的重要意义。一、探究水的组成1．水的物理\o"水的性质和应用"性质101kpa条件下，水的凝固点是0℃，沸点是100℃，4℃时密度最大1g/cm3，固态水（冰）的密度比液态水的密度不上，可以浮在水面上；气态水无色无味。不同状态的水在一定条件下可以互相转化。2.水的电解实验实验装置：如下图实验现象：（1）电极上均有气泡产生；(2)a、b两试管中气体体积比约为2:1。

气体验证：（1）a中气体点燃火焰呈蓝色（若气体量少，可能有爆鸣声），证明是氢气；（2）b中气体能使带火星的木条复燃，证明是氧气。

水在直流电的作用下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气。

反应文字表达式：符号表达式为实验结论：从上面的实验和发生的化学反应可以说明，水是由氢元素和氧元素组成的。误差分析：实验中氢气与氧气的体积比往往大于2∶1。主要原因：①氧气的溶解性大于氢气；②氧气与电极反应而消耗。【易错提醒】①做水的电解实验时，要在水中加入少量H2SO4或NaOH溶液，其目的是增强水的导电性，提高化学反应速率。②所用电源为直流电源，若用交流电会有爆炸危险。电解过程中，电能转化为化学能。2、氢气燃烧物理性质：氢气是一种无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小（最轻的气体）。化学性质：纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量热，生成水。反应的文字表达式为：

反应的符号表达式为：氢气的纯度氢气的纯度点燃氢气前，要先检验氢气的纯度检验方法：收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰移开拇指点火，若发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯（此时点燃较危险）；若声音很小则表明氢气较纯。氢气是理想能源，原因是燃烧产物是水，不产生污染二、水的净化1、自来水的净化过程：取水→沉淀→过滤→吸附→消毒杀菌→配水2、明矾的净水作用：明矾常用作絮凝剂。它能在水中生成凝胶状的物质，该物质具有很强的吸附能力，能使悬浮在水中的微小颗粒状杂质被吸附凝聚，然后在沉淀池中沉降分离。3、活性炭的净水作用：活性炭具有疏松多孔的结构，能够吸附色素、异味、不溶性杂质和部分可溶性杂质。4、过滤：把不溶性的固体与液体分开的一种方法叫过滤。（1）过滤器的准备（如图）：用少量水润湿滤纸使滤纸和漏斗壁之间不要留有气泡。（2）过滤操作：将浑浊的液体混合均匀后，沿玻璃棒慢慢倒入漏斗内进行过滤。5、蒸馏：在实验室，通常采用特定的蒸馏装置，加热水至沸腾，再将水蒸气冷凝，收集得到蒸馏水。6、用离子交换树脂净水离子交换树脂是一种人工合成的多孔性新型高分子材料，能够与水中的阴阳离子交换，起到净化水的作用。利用离子交换树脂还可以获得去离子水。离子交换法常用于处理硬水和海水。7．硬水与软水（1）硬水是含有较多含钙、镁离子的可溶性物质的水；软水是不含或含少量钙、镁离子的水。（2）鉴别方法：加入肥皂水，浮渣较多、泡沫较少的是硬水，泡沫较多、浮渣较少的是软水。（3）硬水软化的方法：实验室——蒸馏；生活中——煮沸；通过离子交换树脂，钙、镁离子被除去，成为软水。三、水资源的综合利用1．水资源状况（1）我国不同时期的年用水总量呈现较明显的增加趋势，对于水资源总的需求量越来越大。农业用水比例有明显下降，进入21世纪后基本稳定；工业用水比例则不断增加，近些年保持稳定且有下降趋势，反映了工业结构调整和用水效率的提高；生活用水比例持续增加反映了人民生活水平的日益提高。（2）相对于丰富的海水资源，世界上的淡水资源一直处于紧缺状态，淡水仅占地球水量的约2.5%。我国水资源的状况分布不均，人均量少，人均水资源占有量仅为世界人均水平的四分之一；有超过一半的地区处于严重缺水状态。2.保护水资源运用化学方法，不仅可以提高水资源综合利用价值，还能够检测水资源受污染的程度并将其加以净化，实现水资源的重新利用。每个公民都应该树立保护水资源的意识，养成节约用水、合理用水、防止水污染的良好习惯。+一、选择题1．水是我们日常生活必不可少的物质。下列物质在自来水厂净水过程，用于吸附色素和异味的是A．活性炭 B．鹅卵石 C．明矾 D．氯化钠2．在自来水厂将水净化并输送到用户的过程中，下列措施不必要的是A．吸附沉淀 B．细沙滤水 C．投药消毒 D．加热蒸馏3．生活中既可以软化硬水，又可以消毒杀菌的净水方法是A．用木炭吸附 B．加热煮沸C．加入肥皂水 D．通入氯气4．（2024·山西·模拟预测）家庭生活中常将自来水煮沸后饮用，其主要作用是A．除去水中杂质 B．消毒和降低硬度C．消除水中异味 D．使水变为纯净物5．2022年“世界水日”主题为珍惜地下水，珍视隐藏的资源。下列有关水的说法正确的是A．水是取之不尽、用之不竭的资源B．自来水厂净水过程中，必须有蒸馏的步骤C．硬水中加入肥皂水并振荡后，会出现大量浮渣D．为节约水资源，提倡直接用工业废水浇灌农田二、非选择题6．在宏观、微观和符号之间建立联系是化学特有的思维方式。根据电解水的实验，回答下列问题。(1)从宏观上观察：如图所示，试管a和b中产生气体的体积比约为。(2)b中产生的气体是（填化学式），气体a是（填名称），被誉为“最清洁的燃料”，a点燃前要；水中可加入氢氧化钠是为了：。(3)从微观上分析：下列说法正确的是（填序号）。A．水是由氢气和氧气构成的B．水是由氢原子和氧原子构成的C．每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的(4)电解水的文字表达式为。7．（2024·海南省直辖县级单位·一模）水是生命之源，某兴趣小组进行了如下有关水的实。.回答下列问题：实验：天然水的净化(实验流程及装置如图所示)

(1)操作③中(填写仪器名称)的作用是引流，若经过此操作后，所得液体M仍然浑浊，其原因可能是(填字母标号)。A．漏斗内的滤纸有破损B．漏斗下端管口紧靠烧杯内壁C．漏斗内液面高于滤纸的边缘(2)净化后的水通过实验④制取蒸馏水，需要在a中加入，以防加热时出现暴沸。►问题一探究水的组成【典例1-1】（2024·山西大同·三模）科学家通过水的生成和水的分解来认识水的组成。电解水的实验如下图所示。下列说法正确的是A．a管与电源正极相连 B．b管中的气体能燃烧C．c中液面实验过程中会下降 D．该实验可证明水是由氢、氧元素组成的【典例1-2】18世纪末，人们就开始了对水的组成的研究。(1)英国科学家普利斯特里把“易燃空气”(氢气)和空气混合后盛在干燥、洁净的玻璃瓶中，当用电火花点火时发出震耳的爆鸣声，且玻璃瓶内壁上出现了液滴。不久，卡文迪许用纯氧代替空气进行上述实验，确认所得液滴是水。基于卡文迪许实验，可得出的关于水的组成的结论是_______(填字母)。A．水是由氢气和氧气组成的B．水是由氢元素和氧元素组成的C．水是由2个氢元素和1个氧元素构成的(2)后来，科学家进一步利用电解水实验(如图甲所示)证明水的组成。实验中得到氧气的试管是(填“1”或“2”)，电解水过程中，发生变化的粒子名称是。(3)图乙是氢气验纯的方法，点燃前试管口朝下的原因是。【解题必备】【变式1-1】（2024·海南三亚·二模）如图是兴趣小组设计的电解水实验装置，下列有关说法错误的是A．M、N两导管口处收集的气体体积比为1：2B．将带火星的木条放在N导管口处，木条会复燃C．M处收集的气体可以供给呼吸D．在水中加入少量硫酸钠溶液，可增强水的导电性【变式1-2】关于课本中用加入少量硫酸钠的水进行电解水实验，说法错误的是A．硫酸钠可以增强水的导电性 B．该反应属于分解反应C．正极产生的气体能燃烧 D．说明水由氢元素和氧元素组成【变式1-3】（23-24九年级上·山东日照·期中）如图所示装置能快速测定水的组成，己知气球容积远大于Y形管容积，实验开始时Y形管和气球中均充满水。下列说法正确的是A．电解水是一种净水的方法B．Y形管右边生成的气体可以使带火星的木条复燃C．该实验说明水由氢气和氧气组成D．实验时可在水中加少量硫酸钠或氢氧化钠【变式1-4】（23-24九年级上·江苏宿迁·月考）如图1为某同学进行电解水实验的装置图，试回答下列问题：

(1)图1中A端为电源的（填“正”或“负”）极。(2)在电解水实验中，将两极产生的气体的体积与时间的关系绘制成如图2所示的图像。由图2看出，a气体是，b气体是。(3)从微观上分析：下列说法正确的是（填字母）。A．水是由氢气和氧气组成的B．水是由氢原子和氧原子构成的C．每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的(4)如果管C中气体的体积为10mL，则管D中气体的体积约为。实验操作中，发现二者体积比偏小，造成体积比偏小的原因可能是。(5)实验中用检验管C中气体，观察到的现象是。(6)写出水在通电条件下反应的文字表达式，反应前后没有改变的微粒是（填写具体微粒符号）。反应前后改变的微粒是（填写具体微粒名称）。该反应的基本类型是。►问题二水的净化【典例2-1】（2024·江苏苏州·中考真题）下列有关水的说法正确的是A．地球上的淡水资源取之不尽用之不竭B．用活性炭吸附可除去水中的所有杂质C．生活中可利用肥皂水区分硬水和软水D．生活污水和工业废水可随意排入河流【典例2-2】（2024·云南·中考真题）某同学自制的简易净水器如图所示，下列说法错误的是A．活性炭可吸附水中的色素和异味B．该装置可除去泥沙等难溶性杂质C．该装置净水过程发生了化学变化D．河水经该装置净化后仍是混合物【典例2-3】（23-24九年级上·甘肃陇南·期末）水是生命之源，是人类最宝贵的自然资源，人类生活和工农业生产都离不开水。下图是自来水厂净水过程示意图，请据图回答：(1)净化水时加入絮凝剂的作用是，活性炭可作吸附剂的原因是其具有的结构。用户可以用来检验流到自家的自来水属于硬水还是软水。(2)保护水资源是每个公民应尽的责任和义务。下列做法会造成水体污染的是______（填序号）。A．工业废水经处理达标后排放B．实验室的废液不经处理就排放C．合理使用化肥和农药D．随意丢弃废旧电池E．提倡使用无磷洗衣粉【解题必备】【变式2-1】（2024·辽宁本溪·二模）如图是被称为“生命吸管”的便携式户外净水器的内部结构，说法错误的是A．超滤膜可以过滤大部分颗粒杂质B．活性炭可以吸附色素和异味C．抗菌球通过化学变化杀菌消毒D．通过“生命吸管”得到的水是纯净物【变式2-2】（2024·广东广州·模拟预测）某学习小组设计了自制净水器，原理如下图。关于该净水器的说法不正确的是A．流入烧杯中的水为纯净物B．活性炭能吸附色素和异味C．离子交换树脂能降低水的硬度D．石英砂能除去部分不溶性杂质【变式2-3】（2024·山东菏泽·二模）“生命吸管”是军事上的重要发明（见下图），它是一种将污水净化为饮用水的吸管装置，主要原理与自来水的净化过程相似，其中离子交换树脂的主要作用是去除重金属离子，超滤膜通常用于去除水中的有害物质和微生物。下列说法正确的是A．净化后的饮用水属于纯净物 B．超滤膜过滤精度高于与过滤棉C．生命吸管可以净化海水得到淡水 D．活性炭在吸管中起过滤作用【变式2-4】（2024·安徽阜阳·三模）如图是某化学兴趣小组同学制作的野外生存简易净水器。下列说法正确的是A．净化过程发生的变化是化学变化B．该装置的净化原理为过滤C．塑料膜上的水分子停止运动，凝聚成水珠D．可以使用肥皂水鉴别水杯中得到的水是软水还是硬水►问题三水的综合利用【典例3-1】（2024·安徽六安·模拟预测）《节约用水条例》自2024年5月1日起在全国施行。下列说法或做法错误的是A．向水中加入适当的净水剂和消毒剂，可以改善水质B．利用高压泵把废水打入地下，避免污染河流C．推广农业节水措施，发展绿色农业D．利用化学技术，加强水质监测【解题必备】1．水资源状况（1）农业用水比例有明显下降，进入21世纪后基本稳定；工业用水比例不断增加，近些年保持稳定且有下降趋势；生活用水比例持续增加。（2）世界上的淡水资源一直处于紧缺状态，我国水资源的状况分布不均，人均量少。2.保护水资源运用化学方法，不仅可以提高水资源综合利用价值，还能够检测水资源受污染的程度并将其加以净化，实现水资源的重新利用。【变式3-1】（2024·湖南邵阳·二模）下列有关水的说法，不正确的是A．用完水后随手关闭水龙头B．农业上合理施用化肥和农药C．淡水资源是取之不尽，用之不竭的资源D．水是由氢元素和氧元素组成的【变式3-2】（2024·湖南长沙·三模）生活离不开水，净化水的知识在日常生活中有着广泛的应用。(1)净化水的操作方法有：①沉淀、②过滤、③吸附、④蒸馏等；其中净化程度最高的是（填序号）。(2)净水时，通常用吸附水中溶解的杂质，除去臭味。(3)水是生命体生存所必需的物质，请写出一条爱护水资源的建议：。1．（2024·河南驻马店·模拟预测）水是生命之源，与人类生活息息相关。下列关于水的说法正确的是A．过滤可以除掉水中可溶性杂质B．用活性炭可除去水中的色素和异味C．生活中常利用蒸馏的方法降低水的硬度D．硬水是混合物，软水是纯净物2．（2024·北京房山·二模）下图为自来水厂的生产流程。下列说法不正确的是A．过滤池可以除去水中的难溶性杂质B．活性炭可以吸附水中有色有味的杂质C．投药消毒可以杀灭水中的细菌和病毒D．从配水泵中出来的水是蒸馏水3．（2024·河南周口·模拟预测）人类的日常生活和工农业生产都离不开水。下列有关水的说法正确的是A．地球上的淡水资源丰富B．提高水的利用效率可节约水资源C．过滤可除去水中所有杂质D．可用肥皂水降低水的硬度4．（2024·上海·三模）下列关于自来水净化说法错误的是A．氯气用于杀菌消毒 B．活性炭用于除去异味，吸附水中悬浮杂质C．明矾作絮凝剂用于沉降 D．经过净化的自来水送到千家万户，可以直接饮用5．（2024·河南周口·三模）自然界中离不开水，下列关于水的说法正确的是A．加入肥皂水可以将硬水软化B．将硬水过滤就可以得到软水C．硬水和软水可用石蕊溶液来区分D．水是生命活动不可缺少的物质6．（2024·河南驻马店·模拟预测）水是生命之源，与人类生活息息相关。下列关于水的说法正确的是A．过滤可以除掉水中可溶性杂质B．用活性炭可除去水中的色素和异味C．生活中常利用蒸馏的方法降低水的硬度D．硬水是混合物，软水是纯净物7．（2024·湖南常德·三模）校园直饮水方便、清洁。下图是直饮水机内水处理的过程，下列说法错误的是A．通过直饮水机后的水为蒸馏水B．步骤Ⅲ所起的主要作用是杀菌消毒C．超滤膜操作原理与净水方法中的过滤操作相似D．碳罐可除去水中的色素和异味，主要是利用了活性炭的吸附性8．吸附、沉降、过滤和蒸馏是净化水的常用方法。请回答下列问题。(1)明矾可以使悬浮的杂质从水中（填“吸附”“沉降”“过滤”或“蒸馏”）出来。(2)过滤可以除去水中的（填“可溶性”或“不溶性”）杂质，该方法用到的玻璃仪器有。(3)单一操作净化程度较高的方法是（填“吸附”“沉降”“过滤”或“蒸馏”）。(4)综合运用沉降、过滤和蒸馏净水效果更好，其先后顺序是。9．（23-24九年级上·安徽马鞍山·期中）自来水厂净化水的步骤如下图所示。(1)沉降时可以加入明矾作絮凝剂，它的作用是，步骤Y是，此步骤常用到氯气或二氧化氯。(2)实验室进行过滤时用到的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、，在此实验中横线处仪器的作用是。(3)下列有关说法正确的是_______(填字母)；A．吸附的过程属于化学变化 B．过滤可除去不溶性杂质C．试剂X可以是活性炭 D．净化后的水为纯净物(4)自来水多为硬水，可以用加来区分硬水与软水。使用硬水给生活和生产带来很多麻烦，生活中常用的方法降低水的硬度。10．（2024·江苏常州·二模）水是生命之源。(1)我国规定水质必须在感官性指标、化学指标、病理学指标等方面达标后方可以成为生活饮用水。各种指标的主要要求为：a．不得呈现异色；b．不得有异味；c．水应澄清透明；d．不得含有细菌和病毒。其中，指标可以利用活性炭吸附而达到：c、d两个指标可以通过和消毒达到。(2)水蒸馏过程中利用水与杂质不同，将水与其中的杂质进行分离，获得的“水”是（纯净物或混合物）。(3)使用如图装置可以电解水。装置内的“水”一般是（纯净物或混合物）。装置中的a是电源的极。11．（2024·山东东营·模拟预测）近年，海门学校均安装了直饮机，让师生们喝上了干净、放心的饮用水。下图1是直饮机的工作流程图。(1)超滤膜可以让水分子通过，而大分子无法通过，如图2，该过程相当于净水中的(2)活性炭滤芯具有作用，吸附颜色异味的。(3)紫外灯照射可以杀菌消毒，这个过程是变化。（填“物理”或“化学”）(4)取一杯直饮水，加入，可以检查水中钙镁化合物的含量。搅拌后，发现泡沫很多，说明直饮水是。1．（23-24九年级上·陕西咸阳·期末）图1是电解水的装置，图2是甲、乙试管中收集到的气体体积与时间的关系图。若甲试管中生成气体N，下列说法不正确的是A．a应接电源正极B．气体M能使带火星的木条复燃C．该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的D．8min时产生的H2和O2的体积比是2:12．（23-24九年级上·江苏无锡·阶段练习）1783年，拉瓦锡研究水的组成，装置示意图如下，将水加热成蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少，铁管质量增加，拉瓦锡研究并判断铁转化为氧化物。下列说法正确的是A．实验中收集到的可燃性气体可能是氧气B．铁在该实验起催化作用C．该实验推翻了“水是单一元素物质”的观点D．实验中，水蒸气只发生了物理变化3．（2024·江苏宿迁·二模）有关如图所示实验的说法不正确的是A．电解水时常加入少量稀硫酸以增强水的导电性B．纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量C．a管与b管收集的气体质量比为1：2D．两个实验均可证明水的组成4．（2024·四川成都·二模）在完成“电解水实验”时，发现该反应速率较慢，且氢气与氧气的体积比很难达到理论值。为探究电解水时所需NaOH溶液的最佳浓度，在图1所示装置中分别注入不同溶质质量分数的NaOH溶液，在相同电压下电解3min，电解时NaOH的质量不发生变化，产生氢气和氧气的体积如图2所示。下列说法正确的是A．上述反应中分子的种类和数目都不变B．a管中产生的气体能支持燃烧，b管中产生的气体能燃烧C．该实验中氢氧化钠溶液的浓度越大，产生气体的速率越快D．电解质量分数为14%的NaOH溶液所产生的氢气、氧气体积比最接近理论值5．（23-24九年级下·安徽六安·期中）化学兴趣小组在淮河边收集到一瓶浑浊的淮河水，在实验室模拟自来水厂的净水过程，最终制取蒸馏水，操作过程如图所示。下列有关说法中，错误的是A．操作I：为了防止过滤失败，滤液边缘应低于滤纸边缘B．操作Ⅱ：需处理的水应从a端口进入，增强吸附效果C．操作Ⅲ：冷凝水应从d端口进入，使冷凝更充分D．取经操作Ⅱ后的河水于试管中，加入肥皂水振荡，若产生较多浮渣，则该水是硬水6．（23-24九年级下·安徽淮北·月考）实验小组同学利用下图装置进行电解水实验，观察到正、负极产生气体体积比小于理论值1：2。实验研究了影响气体体积比的因素，结果见下表。下列说法错误的是序号电极材料溶解在水中的物质研究结果①铂丝NaOH②铂丝③石墨④石墨NaOH⑤铂丝NaOH、、（气体达饱和）A．正极产生的气体是B．对比①④或②③，说明石墨电极可能不利于的获取C．正、负极气体体积比小于1：2可能与和在水中的溶解性有关D．电极材料相同时，使用NaOH溶液的实验效果均优于溶液7.（23-24九年级上·四川巴中·月考）电解水实验中产生气体的体积与反应时间的关系如图所示。下列分析正确的是A．与电源负极相连的电极上产生的气体是NB．检验气体M、N可证明水的组成C．气体