孫建

水是自然界中普遍存在的一種物質(zhì)，也是維持生命活動(dòng)所必需的一種物質(zhì)。人類生活、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉都離不開水。隨著工業(yè)的發(fā)展，水資源污染日趨嚴(yán)重，近年來各地中考紛紛圍繞水的凈化來命題，如生活用水的凈化、硬水和軟水以及制取蒸餾水等。

一、生活用水的凈化

在凈化水的過程中，常用明礬或硫酸鋁作絮凝劑，這兩種物質(zhì)都能與水或水中含有的礦物質(zhì)作用生成一種叫做氫氧化鋁的凝膠狀的物質(zhì)，該物質(zhì)具有很強(qiáng)的吸附能力，能使水中細(xì)小的懸浮雜質(zhì)因集結(jié)而下沉?；钚蕴渴蔷哂卸嗫捉Y(jié)構(gòu)的單質(zhì)碳，對(duì)氣體、蒸氣或膠狀固體具有強(qiáng)大的吸附能力，廣泛地用于凈化某些氣體或液體。

例1 （2014·上海）河水凈化的主要步驟如圖1所示。有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（ ）

圖1A.步驟Ⅰ可除去難溶性雜質(zhì)

B.X試劑可以是活性炭

C.步驟Ⅲ可殺菌、消毒

D.凈化后的水是純凈物

解析：過濾能除去不溶性固體雜質(zhì)，故步驟Ⅰ可除去難溶性雜質(zhì)；活性炭具有吸附性，能除去水中的色素和異味；液氯能殺菌，故步驟Ⅲ可殺菌、消毒；純凈水是不含有雜質(zhì)的水，經(jīng)過這幾步凈化的水中含有可溶性雜質(zhì)，不是純凈物。故D項(xiàng)符合題意。

答案：D

二、硬水和軟水

含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水叫硬水；不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水叫軟水。泉水、井水等常是硬水，硬水除對(duì)生活（如洗滌）和生產(chǎn)（如鍋爐）有危害外，長期飲用硬度很高的水，對(duì)人體的健康也有不利的影響，此外，很多工業(yè)部門，如紡織、印染、造紙、化工等，都要求用軟水。生活中常用煮沸的方法降低水的硬度，實(shí)驗(yàn)室常用蒸餾的方法得到蒸餾水以降低水的硬度，在工業(yè)上常用離子交換法或藥劑軟化法來得到軟水。

蒸餾水一定是軟水，但軟水不一定是蒸餾水。硬水和軟水的區(qū)別方法：分別在兩種水中加入肥皂水，產(chǎn)生泡沫較多的是軟水，泡沫較少的是硬水。

例2 （2015·資陽）水是地球表面覆蓋最多的物質(zhì)，也是生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)。

（1）城鎮(zhèn)自來水廠生產(chǎn)流程可用圖2表示：

（2）自然界的水多含有雜質(zhì)。含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水通常稱為硬水，一種軟化硬水的簡易辦法是

解析：（1）由城鎮(zhèn)自來水廠生產(chǎn)流程圖可知，除去水中固態(tài)雜質(zhì)的設(shè)備是過濾池；投藥（多為ClO2）的作用是殺菌、消毒。（2）一種軟化硬水的簡易辦法是煮沸，煮沸能減少水中鈣、鎂化合物的量。

答案：（1）過濾池 殺菌、消毒 （2）煮沸

三、制取蒸餾水

蒸餾可以把沸點(diǎn)不同的物質(zhì)從混合物中分離出來，也可以把揮發(fā)性液體與溶解在液體中的不揮發(fā)性雜質(zhì)分離開來，達(dá)到分離和提純的目的。

例3 （2015·汕尾）下列實(shí)驗(yàn)操作中，凈水程度最高的是（ ）

A.吸附 B.沉淀

C.過濾D.蒸餾

解析：利用木炭或活性炭的吸附作用把天然水中的一些不溶性雜質(zhì)和可溶性雜質(zhì)吸附在表面，可除去其中的不溶性雜質(zhì)、部分可溶性雜質(zhì)及異味等；靜置沉淀可把水中固體沉降到水底，初步分離；過濾可以除去水中的不溶性雜質(zhì)，所得的水中含有可溶性雜質(zhì)鈣、鎂化合物等，不是純水；蒸餾是把水進(jìn)行蒸發(fā)、冷凝處理，處理后的水中只含水一種物質(zhì)，所得水稱為蒸餾水，屬于純凈物。故D項(xiàng)符合題意。

答案：D

“水的電解”考查方式分類例析

安徽 王廷虎

水的電解實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)教材中的典型實(shí)驗(yàn)之一，也是中考化學(xué)命題的熱點(diǎn)，它主要通過水的分解來探究水的組成。

一、典例精析

1.考查電解水的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

例1 在電解水的實(shí)驗(yàn)中，可以直接觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是（ ）

A.水是由氫、氧兩種元素組成的

B.有氫氣和氧氣產(chǎn)生，且體積比為2∶1

C.在電極上均有氣泡產(chǎn)生，兩個(gè)玻璃管內(nèi)氣體的體積比約為2∶1

D.每個(gè)水分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成的

解析 A、D兩項(xiàng)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論；在電解水的實(shí)驗(yàn)中，可以直接觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是C項(xiàng)；對(duì)于電極上產(chǎn)生的氣體是何種氣體，還需要進(jìn)行檢驗(yàn)，通過觀察是無法確定的。

答案 C

2.考查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析

圖1例2 圖1為電解水的實(shí)驗(yàn)示意圖，電解產(chǎn)物有氫氣和氧氣，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（ ）

A.氫氣和氧氣的體積比為2∶1

B.氫氣和氧氣的分子個(gè)數(shù)比為2∶1

C.氫氣和氧氣的質(zhì)量比為1∶8

D.氫氣和氧氣的密度比為2∶1

解析 要熟記：電解水實(shí)驗(yàn)時(shí)，正氧負(fù)氫，氫二氧一，即正極產(chǎn)生氧氣，負(fù)極產(chǎn)生氫氣，氫氣和氧氣的體積比是2∶1，A項(xiàng)說法正確；每個(gè)氫分子由2個(gè)氫原子構(gòu)成，每個(gè)氧分子由2個(gè)氧原子構(gòu)成，每個(gè)水分子由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成，根據(jù)反應(yīng)前后原子的數(shù)目不變，可確定反應(yīng)后生成氫氣和氧氣的分子個(gè)數(shù)比為2∶1，B項(xiàng)說法正確；氫氣和氧氣的質(zhì)量比，即水中氫元素和氧元素的質(zhì)量比為1∶8，C項(xiàng)說法正確；由氫氣和氧氣的體積比為2∶1，質(zhì)量比為1∶8，可推出它們的密度比不是2∶1，D項(xiàng)說法錯(cuò)誤。

答案 D

3.考查對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的分析

例3 小明通過化學(xué)方程式獲知，電解水時(shí)生成氫氣和氧氣的體積比為2∶1，但實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)氫氣和氧氣的體積比略大于2∶1。針對(duì)這一發(fā)現(xiàn)，你認(rèn)為下列做法不可取的是（ ）

A.大膽提出假設(shè)：氧氣比氫氣易溶于水

B.反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)查找原因

C.查找實(shí)驗(yàn)裝置是否漏氣

D.實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)與理論相差不多，可以認(rèn)為實(shí)驗(yàn)成功

解析 在水溶性中，氫氣是不溶于水，氧氣是不易溶于水，說明在相同條件下氧氣的溶解能力比氫氣的強(qiáng)，使得實(shí)驗(yàn)時(shí)氫氣和氧氣的體積比略大于2∶1，A項(xiàng)做法可??；如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)想的結(jié)果不一致，應(yīng)該反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)查找原因，B項(xiàng)做法可??；如果裝置漏氣，會(huì)出現(xiàn)與實(shí)際情況不一樣的結(jié)果，應(yīng)該查找實(shí)驗(yàn)裝置是否漏氣，C項(xiàng)做法可??；“實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)與理論相差不多，可以認(rèn)為實(shí)驗(yàn)成功”，這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的，是對(duì)自然科學(xué)不負(fù)責(zé)任的一種態(tài)度，D項(xiàng)做法不可取。

答案 D

4.考查化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)

例4 圖2是水電解的微觀示意圖，從中獲得的信息錯(cuò)誤的是（ ）

圖2A.化學(xué)變化中，分子可分為原子，原子不能再分

B.反應(yīng)前后分子的種類和數(shù)目沒有改變

C.生成的氫分子與氧分子的分子個(gè)數(shù)比為2∶1

D.1個(gè)氧分子由2個(gè)氧原子構(gòu)成

解析 本題主要通過微觀圖示模型來考查化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。根據(jù)圖示可知，在該反應(yīng)中水分子能分解生成氫、氧兩種原子，而氫、氧兩種原子沒有再分，從而可知，化學(xué)反應(yīng)中，分子可分為原子，原子不能再分，A項(xiàng)信息正確；在通電的條件下，每2個(gè)水分子變成了2個(gè)氫分子和1個(gè)氧分子，反應(yīng)前后分子的種類和數(shù)目發(fā)生了改變，B項(xiàng)信息錯(cuò)誤；該反應(yīng)生成的氫氣與氧氣的分子個(gè)數(shù)比是2∶1，C項(xiàng)信息正確；由氧分子的微觀構(gòu)成可知，1個(gè)氧分子由2個(gè)氧原子構(gòu)成，D項(xiàng)信息正確。

答案 B

5.考查獲取信息的能力

解析 本題可從物質(zhì)的組成、微觀構(gòu)成、化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)、物質(zhì)的類別等方面談自己的認(rèn)識(shí)。

答案 ①水是由氫元素和氧元素組成的化合物 ②在化學(xué)反應(yīng)中，分子可分，原子不可分 ③水的電解是分解反應(yīng) ④水中氫、氧兩種元素的質(zhì)量比為1∶8（或水分子中氫和氧兩種原子的個(gè)數(shù)比為1∶2） ⑤水分子是保持水的化學(xué)性質(zhì)的最小微粒（任寫其中三點(diǎn)即可）

6.考查實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)

例6 圖4所示的是電解水的實(shí)驗(yàn)。

乙圖所示的現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不相符合，請(qǐng)用筆在乙圖中作出修改。

解析 水通電生成氫氣和氧氣，生成氫氣和氧氣的體積比為2∶1；與電源正極相連的電極產(chǎn)生的是氧氣，與電源負(fù)極相連的電極產(chǎn)生的是氫氣，故乙圖中左邊試管中氣體體積與右邊試管中氣體體積之比應(yīng)為1∶2。

答案 試管 2H2O通電2H2↑+O2↑ 修改見圖5

圖57.考查實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)

例7 如圖6所示，圖（1）是教材中水電解實(shí)驗(yàn)裝置，圖（2）是某化學(xué)老師針對(duì)圖（1）實(shí)驗(yàn)自創(chuàng)的新裝置。

圖6圖（2）的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

先將裝置固定在鐵架臺(tái)上，向其中注入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氫氧化鈉溶液作電解液，以增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，用注射器將電解液注滿移液管并倒立在裝置的兩極，連接好導(dǎo)線，開啟直流電源至16V，約4分鐘，產(chǎn)生一定量的氣體時(shí)關(guān)閉電源，隨即檢驗(yàn)兩極產(chǎn)生的氣體。

請(qǐng)你結(jié)合上述圖示和操作步驟，回答下列問題。

（1）圖（2）中與電源正極相連接的移液管中收集到的氣體是

（2）你認(rèn)為圖（2）的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相對(duì)圖（1）來說，所具備的優(yōu)點(diǎn)組合是

①實(shí)驗(yàn)時(shí)，手不用直接接觸有腐蝕性的電解液

②使用注射針頭作電極，兩極距離近，反應(yīng)快

③非常方便兩極氣體的檢驗(yàn)

④所用實(shí)驗(yàn)器材都是家中常見的物品改制而成

A.①②③ B.①③④

C.②③④D.①②③④

解析 （1）電解水時(shí)與正極相連的玻璃管能收集到氧氣，氧氣一般使用帶火星的木條檢驗(yàn)，能使帶火星的木條復(fù)燃。（2）結(jié)合常規(guī)的實(shí)驗(yàn)及所提供的信息判斷，四個(gè)說法中只有“兩極距離近，反應(yīng)快”沒有科學(xué)道理。

答案 （1）O2 用帶火星的木條移到與電源正極相連接的移液管的尖嘴口上方，木條復(fù)燃 （2）B

二、針對(duì)訓(xùn)練

1.下列說法中，正確的是（ ）

A.水電解生成氫氣和氧氣，說明水中含有氫分子和氧分子

B.在水電解的反應(yīng)中，氫原子和氧原子都沒有發(fā)生變化

C.水的蒸發(fā)和水的電解都生成氣體，它們都是化學(xué)變化

D.物質(zhì)在變化中所表現(xiàn)出的性質(zhì)，就是物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)

2.利用水電解器電解稀氫氧化鈉溶液一段時(shí)間后，觀察到的現(xiàn)象不合理的是（ ）

A.陽極玻璃管內(nèi)產(chǎn)生的氣體使帶火星的木條復(fù)燃

B.陽極玻璃管與陰極玻璃管內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積比約為2∶l

C.陰極玻璃管內(nèi)產(chǎn)生的氣體被點(diǎn)燃時(shí)發(fā)出“噗”聲

D.向電解后的殘留溶液中滴加石蕊溶液，溶液呈藍(lán)色

圖73.通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果推斷物質(zhì)的組成，是認(rèn)識(shí)物質(zhì)的一種方法。研究水的組成就是利用了這種方法。電解水實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中只生成氫氣和氧氣，確定了水是由

（2）已知相同狀況下，相同體積的任何氣體含有相同數(shù)目的分子。通過生成氫氣和氧氣的體積比為2∶1，推求出水分子組成中

為2∶1，經(jīng)進(jìn)一步科學(xué)確認(rèn)，得出水的化學(xué)式為H2O。

（3）寫出此實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

圖84.（1）科學(xué)家用通電的方法使水分解，從而證明了水的組成。把水注入圖8所示的水電解裝置中，接通直流電，可以觀察到a管中的電極上

（2）檢驗(yàn)b管中產(chǎn)物的方法是

Ⅰ.用點(diǎn)燃的木條接近玻璃管尖嘴部分，慢慢打開活塞

Ⅱ.用帶火星的木條接近玻璃管尖嘴部分，慢慢打開活塞

Ⅲ.用內(nèi)壁沾有澄清石灰水的燒杯罩在尖嘴上方，慢慢打開活塞

（3）科學(xué)家還用點(diǎn)燃?xì)錃猓C明燃燒產(chǎn)物的方法，證實(shí)了水的組成。如果將電解水產(chǎn)生的氫氣直接緩緩地通過裝有足量無水硫酸銅（無水硫酸銅遇水顯藍(lán)色）的儀器c，在導(dǎo)管口d處點(diǎn)燃，然后把盛有冷水的燒杯置于圖9所示的位置。實(shí)驗(yàn)過程中可以觀察到的現(xiàn)象是

圖9附：針對(duì)訓(xùn)練參考答案

1.B 2.B

3.（1）氫元素和氧元素 化學(xué)變化過程中元素種類不變（或質(zhì)量守恒定律） （2）氫原子與氧原子個(gè)數(shù)比 （3）2H2O通電2H2↑+O2↑

4.（1）有氣泡產(chǎn)生（合理即可） （2）Ⅱ （3）無水硫酸銅變藍(lán) 導(dǎo)管口d處有淡藍(lán)色火焰 燒杯底部附著小水珠