水的组成

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许利利 网友

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水的分布与特性 地球表面约3/4的地方被水覆盖着,其中97.2％的水在海洋里,2.24％的水在冰川和两极的冰冠中.此外,在地层里还有地下水,在空气中还有水蒸气.地球上的水资源极为丰富,它的分布情况见表4－1.地球上可以直接供人类生活、生产用的淡水,仅占总水量的千分之一左右.从这个意义上说,地球上的水又是极为有限的.
水有许多奇妙的性质,这些性质对人类的生存环境有着重要的意义.一般说,物质在固态时的密度比它在液态时的密度大.但是,水具有反常膨胀的性质,在4℃时,水的密度最大.这样冬天江河的水结冰时,冰总浮在水面上,冰下有一定深度的水却始终能保持在0℃到4℃之间,使水中的生物能安全地生存,见图4－2.
水的比热容很大,自然界中的水在白昼时能吸收贮存太阳能,在晚间又把这些能量慢慢地释放出来,使地球昼夜的温差不会过分悬殊,从而使地球上的生命能在适宜的环境中生存.
水的组成 长期以来,人们一直认为水是一种单质,因为用一般的加热方法很难把它分解.直到18世纪末,才由科学家用实验证明了水是一种化合物.
水是由什么元素组成的化合物呢?我们可以通过下面两种不同的方法进行研究.
【实验4-1】 在图4－3水电解器的玻璃管里装满水,通直流电,观察电极上和玻璃管内生成的气体和它的体积.过一会儿用点燃的木条分别检验两根玻璃管内的气体.
实验表明,当接通直流电后,电极上就有气泡产生,两根玻璃管中汇集了无色的气体.其中连接正极一端产生的气体比连接负极一端产生的气体少,它们的体积比大约是1∶2.
体积小的气体,能使燃着的木条燃烧得更旺,证明它是氧气.
体积大的气体,能够燃烧,这是氢气.
水电解生成了氢气和氧气(图4－4),说明水是由氢、氧两种元素组成的化合物.这个反应可以表示如下：
【实验4－2】点燃从氢气发生装置中产生的纯净氢气.将点燃氢气的尖嘴导管伸入充满氧气的干燥集气瓶里(图4－5).仔细看一看集气瓶的内壁有什么现象.
干燥的集气瓶内壁蒙上了一层水汽,说明氢气跟氧气反应生成了水(图4－6).这个反应表示如下：
无论是水的电解,还是氢气在氧气中燃烧,两个实验都证明了水确实是由氢元素和氧元素组成的化合物.人们经过大量的实验测定和科学分析,证实了1个水分子是由两个氢原子和1个氧原子构成的.水的分子式是H2O.
化合反应和分解反应 仔细分析上述两个实验所发生的反应,我们发现这两个反应的形式不一样.电解水所发生的反应是由水一种物质反应生成了氢气和氧气两种物质.
化学上把由一种物质反应生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应.高锰酸钾受热后生成氧气、锰酸钾和二氧化锰,这也是分解反应.
氢气在氧气中燃烧生成水的实验是由氢气和氧气两种物质反应生成了水一种物质.
化学上把由两种或两种以上物质反应生成一种其他物质的反应叫做化合反应.镁在空气中燃烧生成氧化镁,也是化合反应.
分解反应和化合反应是化学反应中两种最基本的反应类型.

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