第四章 生命之源——水 教案

第四章生命之源——水 教案
本章内容涉及的主题：
身边的化学物质：水的组成；水的物理性质；硬水、软水；水的净化
物质构成的奥秘：表示物质组成的化学式；元素的化合价；根据化学式的计算；化学变化过程中元素不变的观点；简单商品标签标示的某些内容的识别
物质的化学变化：质量守恒定律；化学方程式及其书写；根据化学方程式的简单计算
化学与社会发展：水资源；水对人类的重大意义；水的污染和水资源的保护[来源:Www.zk5u.cn]
科 学 探 究：蒸发操作；探究水的组成；探究化学反应的质量守恒
目标
1．知道地球表面约70%被水覆盖（了解）。
2．能列举出生命、生产、生活中离不开水的一些事实（了解）。理解水对生命活动的重大意义（应用）。
3．认识水是宝贵的自然资源、水资源污染的原因和危害（理解）。
（1）能说出淡水资源现状。
（2）能够说明造成淡水资源短缺和水资源危机日趋加剧的原因
（淡水储量少且分布不均、经济的发展、人口的增加、水的污染等）
4．能提出缓解水资源危机、治理水污染的措施或做法（应用）。
（节约用水、治理水污染、开发水资源、水资源调配等）
5．了解吸附、沉淀、过滤和蒸馏等净化水的常用方法（理解）。
6．知道自来水生产的基本过程和每个过程的作用（了解）。
7．知道各种饮用水（自来水、纯净水、矿泉水），知道硬水及其危害、软化方法，会用简单的方法区别硬水和软水（了解）。
8．初步学习蒸发操作技能。
知道水的物理性质（了解）。
9．通过电解水实验，认识水的组成，加深对分子、原子概念及化学反应的实质的认识（理解）。
10．了解化学式的含义（理解）。
11．能用化学式表示某些常见化合物的组成（理解）。
12．能说出常见元素的化合价（了解）。
13．能根据化合价写简单物质的化学式，能根据化学式推断元素的化合价,能正确读写简单物质的化学式（理解）。
化学式的意义，常见元素的化合价，化合价与化学式
14．能进行有关化学式的简单计算（应用）。
15．能看懂某些商品标签上标示的物质成分及其含量（理解）。
16．认识质量守恒定律（理解），能说明常见化学反应中的质量关系（应用）。
17．能用原子、分子的知识解释质量守恒定律（应用）。
18．了解化学方程式及有关概念、意义（理解）。
19．能正确书写简单的化学反应方程式（应用）。
能根据化学方程式进行有关反应物或生成物的简单计算（应用）。
重点
人类所面临的水资源危机及缓解水资源危机的措施、水的污染与防治
水的净化方法；硬水的危害及检验
探究水的组成
相对分子质量、有关化学式的计算
质量守恒定律及探究
化学方程式的概念、意义和书写
根据化学方程式的计算
教学难点
水的净化方法及自来水的简单生产过程
对水分解的微观理解[
化合价与化学式
对相对分子质量的理解、有关化学式的计算
用质量守恒定律解释和解决有关问题
化学方程式的书写和配平
根据化学方程式的计算
教学方法讲解、讨论、总结、练习
教学仪器多媒体课件
教学过程教师活动学生活动
基础知识总结：
一、地球表面约3／4的地方被水覆盖，水资源极为丰富，但可直接供人类生活、生产用的淡水仅占总水量的千分之一左右，十分有限。因此保护水资源十分重要。
二、水电解时发生分解反应。水分子分解生成氢分子和氧分子，转变成跟水的状态和性质都不同的氢气和氧气，说明分子是保持物质化学性质的微粒。
三、水是由氢、氧两种元素组成的化合物。
四、水电解时，水分子分裂成氢原子和氧原子。原子能重新组合生成另一些分子，因此原子是化学变化中的最小微粒。
五、人们经过大量的实验精密测定，证实1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成
六、水是人类宝贵的自然资源，它是维持生物生存、营造和谐生态环境必不可少的物质。水能造福于人类，也会给人类带来灾难。我们既要充分合理利用、开发和保护水资源，又要预防因水而引起的天灾人祸。
七、农民为了净化水，会去药店买一种廉价的物质——明矾，洒入水中，利用明矾溶于水后生成的胶状物，对杂质进行吸附，使杂质沉降，达到净水目的，这种净水方法称作吸附法。
八、市场上出售的净水器，有些就是利用活性炭来吸附水中的杂质。活性炭吸附能力较强，不仅可以吸附液体中不溶性物质，还可以吸附掉一些可溶性杂质，除去臭味。现代科技发展，发明的纳米新型材料做净水器的过滤层，自来水通过时，它不仅能吸附不溶物、臭味，甚至连细菌也能除去，使自来水变为可直接饮用的洁净水。
九、过滤操作注意事项很多，我们总结为“一贴、二低、三靠”，
十、自来水厂净化水的主要步骤是：加絮凝剂使悬浮在水中的小颗粒状杂质被吸附、凝聚，然后在反应沉淀池中沉降，分离杂质，接着用活性炭吸附，得到更澄清的水，最后投药消毒。
十一、通过沉淀、过滤的方法只除去不溶性杂质，水中还有许多溶解性的杂质。生活中我们可能有这样的经验，经常用来烧水的水壶或装水的开水瓶结有一层黄色物质——水垢。这是因为水中溶有可溶性钙和镁的化合物，加热或放久了，这些化合物便会生成沉淀——水垢，象这样含有较多可溶性钙和镁化合物的水叫硬水。不含或含较少可溶性钙和镁化合物的水叫软水。
十二、长期饮用硬度很高的水，人体健康也会受到影响，它可引起消化道功能紊乱。另外，很多工业部门像纺织、印染、造纸、化工等部门，都要求用软水。
十三、我们除去硬水中钙和镁化合物，就可以使硬水转化为软水。生活中一般通过煮沸水降低水的硬度。工业上常用离子交换法和药剂软化法来得到软水，实验室中通常用蒸馏的方法以降低它的硬度。
十四、蒸馏的原理就是将液态的水加热变为气态水，再冷却为液态的水，这样水中溶解的物质就被除去了，使硬水能变为软水。
十五、自然界的水都不是纯水，通过静置、吸附、过滤、蒸馏等途径可以使水得到不同程度的净化。硬水易生水垢，与肥皂作用不易起泡沫，硬水通过多种方法可以软化为软水。
十六、爱护水资源
1、节约用水：
使用新技术，改革工艺和改变习惯可以减少大量工农业和生活用水。
2、防止水体污染：
（1）水体污染是指什么？
（2）水体污染源：[来源:中.考.资.源.网]
①工业污染：工厂的“三废”(废气、废渣、废液)倒入江河、地下，污染江河和地下水。
②农业污染：农药、化肥的不合理使用，也易造成水的污染。
③生活污染：生活污水及生活垃圾的任意排放，造成水的污染。
④其他污染：
A、病原微生物污染
B、需氧有机物污染
C、富营养化污染（赤潮）
D、恶臭物污染
E、地下水硬度升高
F、重金属离子污染（水俣病）
J、石油泄露造成的海水污染
H、热污染
I、放射性水污染
(3)水体污染的危害：
影响工农业生产、渔业生产、破坏水生生态系统，直接危害人体健康。
十七、一、化学式反映了物质的组成[来源:Www.zk5u.cn]
1、化学式（formular），就是用元素符号和数字的组合来表示纯净物组成的式子。
提出的依据：任何纯净物都有固定的组成，不同的物质组成不同
2、化学式所表示的含义（一般包括宏观和微观角度）
微观上：表示某物质；表示该物质由哪些元素组成的
宏观上：表示该物质的一个分子或者一个原子；由分子构成的物质，还可以表示一个分子的构成情况
3、 化学式的写法： ① 单质的化学式：大部分单质的化学式只用单个的元素符号，
下面几种元素的单质不能只用单个的元素符号表示，须注意：
氢气H2 氧气O2 氮气N2 氯气Cl2 氟气Ｆ2 溴（Br2 ) 碘（Ｉ2 ）臭氧O3
②化合物的化学式写法与读法的一般关系：“倒写倒读”。
化合价与化学式（交叉法确定化学式：正价在前负价在后，约简化合价，交叉）
NH3、有机物如 CH4等化学式是负价在前正价在后。 同种元素可以有不同的化合价
硝酸铵（NH4 NO3 ）中氮元素的化合价分别为前N－3价 ，后N＋5价。
4、元素的化合价：一种元素一定数目的原子与另一种元素一定数目的原子化合的性质。
标在元素符号的正上方
＋２ －２ ＋１
Ｃa ＋２价的钙元素 Ｏ －２价的氧元素 Ｈ2Ｏ 水中氢元素化合价是＋１价
背诵化合价口诀：
＋１价钾钠银铵氢， ＋２价钡钙镁铜汞锌
二三铁、二四碳， 三铝四硅五价磷，
氟、氯、溴、碘－１价 氧硫－２要记清。
氢氧根、硝酸根（OH、NO3 ）－１价， 硫酸根、碳酸根（SO4 、CO3 ）-2价，
化合物各元素化合价代数和为零， 单质元素化合价是零。
注：铵是NH4原子团；＋ 2价的铁叫“亚铁”； +1价的铜叫“亚铜”
无氧时S为-2价，跟氧结合时＋4或＋6价。SO32－原子团叫“亚硫酸根”
无氧时Cl为-1价，跟氧结合时＋1、+3、+5或+7价
四、根据化学式的计算
（1）某物质的相对分子质量的计算
将化学式中所有的原子的相对原子质量加和，即是该物质的相对分子质量
如：Ca(OH)2
答：Mr[Ca(OH)2]=Ar(Ca)+2(Ar(O)+Ar(H))=40+2(16+1)=74
（2）计算化合物中的原子个数之比
在化学式中，元素符号右下角的数字就是表示该元素原子的个数，因此这些数字的比值就是化合物中的原子个数
如：Fe2O3中，铁原子与氧原子个数比就是2：3，碳酸钙CaCO3中钙、碳、氧原子个数比为1：1：3
但注意某些物质的化学式中，同种元素并不写在一起的，这时要注意原子个数
如：NH4NO3中，氮、氢、氧原子个数比应该为2：4：3
Cu2(OH)2CO3中，铜、碳、氢、氧原子个数比为2：1：2：5
（3）计算化合物中各元素质量之比
在化合物中，各元素质量之比就是各元素的原子个数与它的相对原子质量积之间的比值
如：氯酸钾（KClO3）中，m（K）：m（Cl）：m（O）=39：35.5：16×3＝78：71：96
硝酸铵（NH4NO3）中，m（N）：m（H）：m（O）＝14×2：1×4：16×3＝7：：1：12
（4）计算化合物中某一元素的质量分数[来源:中
元素的质量分数（ω）＝ ×100％＝ ×100％
如：计算MgSO4中氧元素的质量分数
ω(O)＝ ×100％＝ ×100％＝53.3％
（5）计算一定质量的物质中某元素的质量
某元素的质量＝物质的质量×该元素在物质中的质量分数
如：求60gMgSO4中含有氧的质量
m（O）＝m（MgSO4）×ω(O)＝60g×53.3％＝32g
（6）有关化合物中元素的质量分数的计算
如：
例1 硝酸铵样品中含有杂质10％（杂质中不含氮元素），求样品中氮元素的质量分数
首先，先求出纯净的硝酸铵中，氮的质量分数为：
尿素中氮元素的质量分数ω(N)＝ ×100％＝ ×100％＝35％
设不纯的硝酸铵中氮元素的质量分数为x，则有如下关系：
纯硝酸铵[不纯的硝酸铵
含有硝酸铵100％90％
含有氮元素35％x
故： ，x＝31.5%
例2 某不纯的尿素[CO(NH2)2]中氮元素的质量分数为42.4%，求这种尿素中杂质（不含氮元素）的质量分数。
解：尿素的相对分子质量=12+16+（14+2×1）×2＝60
尿素中氮元素的质量分数ω(N)＝ ×100％＝ ×100％＝46.7％
设不纯的尿素中含尿素的质量分数为x，则有如下的关系
纯尿素不纯尿素
含尿素100％x
含氮元素46．7％42．4％
故： ，x＝90. 8%
例3 多少克碳酸氢铵（NH4HCO3）与400g硝酸铵（NH4NO3）含氮元素质量相等
解：根据所含氮元素质量相等来列等式
设需要碳酸氢铵的质量为x
则，质量为x的碳酸氢铵中含有氮元素的质量为m1（N）＝x? ＝17.7％?x
400g硝酸铵中含有氮元素质量为m1（N）＝400×35％
故：17.7％?x＝400g×35％；x＝790g
1．利用质量守恒定律的相关信息，如何求反应物的质量及相互质量比？
例1 已知在反应3A+2B=2C+D中，反应物A、B的质量比为3：4。当反应生成C和D的质量共140g时，B消耗的质量为_________g。
分析：此题能根据质量守恒定律，由于生成物C和D的质量共140g，所以A和B的质量之和也应为140g。由于反应物A、B的质量比为3：4，则可将物质总质量视为7份（3+4=7），A占其中3份，B占其中4份。所以消耗B的质量为140÷7×4＝80g。
例2 在化学反应3X+4Y=2Z中，已知X和Z的相对分子质量分别是32和102，则Y的相对分子质量为_____。
分析：此题是根据质量守恒定律确定Y的相对分子质量。解题时，首先要确定4Y的值，即3×32＋4Y＝2×102 4Y＝2×102－3×32＝108 Y＝27
2．已知反应物（或生成物）的质量（或密度、体积），如何求另一反应物（或生成物）的质量（或体积）？[
例3 中国登山协会为纪念我们首次攀登珠穆朗玛峰成功50周年，再次组织攀登珠峰活动。阿旺扎西等一行登山运动员于2003年5月21日13：40成功登顶。假如每位运动员冲顶时消耗自带的液氧4.8g。求：
（1）这些氧气在标准状况下的体积是多少升？（标准状况下氧气密度为1.43g/L）
（2）若在实验室用高锰酸钾为原料制取相同质量的氧气，需要多少千克的高锰酸钾？
（3）用这种方法给登山运动员供氧，是否可行？简述理由。
答：（1）4.8kg氧气在标准状况下的体积为
（2）设需要高锰酸钾的质量的质量为x
2KMnO4 △=== K2MnO4 + MnO2 + O2↑
316 32
x 4.8kg

（3）不行。此法成本太高，经济上不合算；或在实验室制如此多氧气，耗时太长。
分析：此题难度不高，主要考查学生有关化学方程式计算的两个重要的注意点：1．气体体积和气体质量的换算（即气体体积=气体质量÷气体密度）；2．化学方程式中单位的换算，如题目中出现“kg”与“g”之间的换算。此题中不仅仅是一道有知识背景的简单计算，还考查了学生仔物质制备时是否考虑原料成本和反应时间的因素。
3．已知混合物中的一反应物（或生成物）的质量，如何求混合物中另一反应物（或生成物）的质量？
例4 煅烧含碳酸钙80%的石灰石100t，生成二氧化碳多少吨？若石灰石中的杂质全部进入生石灰中，可以得到这样的生石灰多少吨？
解：设生成二氧化碳的质量为x
CaCO3 高温=== CaO + CO2↑
100 44
100t×80% x
x=35.2t
生石灰的质量：100t-35.2t=64.8t
4．利用化学反应测定的实验数据，如何进行物质的计算和推断？
例5 小强同学前往当地的石灰石矿区进行调查，他取回了若干块矿石样品，对样品中碳酸钙的质量分数进行检测，采用了的办法如下：取用8g这种石灰石样品，把40g稀盐酸分4次加入，测量过程所得数据见下表（已知石灰石样品中含的杂质不溶于水，不与盐酸反应）。请计算：
（1）8g石灰石样品中含有杂质多少克？
（2）样品中碳酸钙的质量分数是多少？
（3）下表中m的数值应该为多少？
序号加入稀盐酸质量（g）剩余固体质量（g）
第1次105.5
第2次10m
第3次101.2
第4次101.2[
（4）要得到280kgCaO，需要质量分数为80%的石灰石多少千克？(化学方程式：CaCO3高温==CaO+CO2↑)
解：（1）8g石灰石样品中含有杂质为1.2g。
（2）样品中碳酸钙的质量分数＝ ＝85％
（3）m＝5.5g-（8g-5.5g）＝3g
（4）设需要80%的石灰石的质量为x
CaCO3高温==CaO+CO2↑
100 56
X×80％ 280kg
x＝625kg
分析：此题通过不断改变所加入的稀盐酸的质量，观察剩余固体的质量来判断稀盐酸何时不足，石灰石中CaCO3何时完全反应。由表中数据可知，在第三次加入10g盐酸后，固体剩余物质量不再减少，说明剩余的1.2g固体不和稀盐酸反应，应为杂质。然后，用8g石灰石样品质量－杂质质量＝CaCO3质量。再除以样品质量，即可求出样品中碳酸钙的质量分数。第三小问也可从题意得出正解，即第一次加10g酸时固体的质量减少应和第二次一样，所以第二次剩余的固体质量就是3g。最后一问可利用含杂质问题的解题方法处理。
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