探究水的化学变化 一、水的电解：最基本的化学变化 1. 实验探究 实验目的：探究水在通电条件下的变化，认识水的组成。 实验装置：霍夫曼电解器或简易电解装置（两个电极、电源、电解液）。 实验步骤： 在电解器中加入蒸馏水，滴入少量稀硫酸或氢氧化钠（增强导电性）。 接通直流电源，观察电极上的现象。 记录两极产生气体的体积比。 检验生成的气体： 负极气体（体积大）：用燃着的木条检验，气体能燃烧，发出淡蓝色火焰 —— 氢气。 正极气体（体积小）：用带火星的木条检验，木条复燃 —— 氧气。 实验现象： 两极均产生气泡。 负极与正极产生气体体积比约为2:1。 2. 原理与方程式 化学方程式：2H₂O ⟷(通电) 2H₂↑ + O₂↑ 微观解释： 通电时，水分子分解成氢原子和氧原子。 每 2 个氢原子结合成 1 个氢分子（H₂），许多氢分子聚集成氢气。 每 2 个氧原子结合成 1 个氧分子（O₂），许多氧分子聚集成氧气。 实验结论： 水是由氢元素和氧元素组成的化合物。 验证了化学变化的本质：分子分解成原子，原子重新组合成新分子。 二、水参与的其他重要化学变化 1. 水与金属氧化物反应 通式：金属氧化物 + 水 → 碱 典型反应： CaO + H₂O = Ca(OH)₂（生石灰与水反应，放出大量热）现象：白色固体逐渐溶解，放出热量，形成澄清石灰水（氢氧化钙溶液）。 Na₂O + H₂O = 2NaOH现象：固体溶解，剧烈放热，溶液呈强碱性（pH>7）。 应用： 生石灰制熟石灰用于建筑材料。 制备碱性溶液。 2. 水与非金属氧化物反应 通式：非金属氧化物 + 水 → 酸 典型反应： CO₂ + H₂O = H₂CO₃（碳酸）现象：气体溶于水，溶液呈弱酸性（pH<7），能使紫色石蕊试液变红。 SO₂ + H₂O = H₂SO₃（亚硫酸） SO₃ + H₂O = H₂SO₄（硫酸） 特点：生成的酸不稳定，加热易分解：H₂CO₃ ⟷ H₂O + CO₂↑ 3. 水与某些金属反应（选学） 活泼金属 + 水 → 碱 + 氢气 典型反应： 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑现象：钠浮在水面，熔成小球，快速游动，发出 "嘶嘶" 声，产生气体。 Mg + 2H₂O (热) = Mg (OH)₂ + H₂↑ 三、探究水的化学变化的意义 1. 认识物质组成的科学方法 通过电解水和氢气燃烧实验，我们运用元素守恒思想（反应前后元素种类不变），推断出水的组成，这是研究物质组成的重要方法。 2. 理解化学变化的微观本质 水的化学变化揭示了：化学变化中分子可分，原子不可分。这一原理是理解所有化学反应的基础。 3. 联系生活，解决实际问题 解释生石灰发热、酸雨形成等现象。 理解水在自然界的循环与净化过程。 为后续学习酸、碱、盐的性质和反应奠定基础。 四、总结与拓展 水的化学变化总结： 反应类型 典型反应 现象 应用 电解反应 2H₂O→2H₂↑+O₂↑ 两极产气，体积比 2:1 制氢气、氧气 与金属氧化物 CaO+H₂O→Ca(OH)₂ 放热，形成碱溶液 制熟石灰 与非金属氧化物 CO₂+H₂O→H₂CO₃ 形成酸性溶液 解释酸雨成因 拓展探究方向： 设计实验探究水的纯度对电解速率的影响。 研究不同金属氧化物与水反应的剧烈程度差异。 调查生活中利用水的化学变化的实例（如食品加工、环境治理）。