第四章 水及水中同位素成分
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水的同位素以及相对质量
水是地球上最重要的化合物之一,由氢和氧两种元素组成。
自然界中存在着多种水的同位素,主要有以下几种:
1. 普通水(H2O)
普通水是最常见的水分子,由两个质子组成的氢原子和一个质子和八个中子组成的氧原子组合而成。
它的相对分子质量是18.015原子质量单位(u)。
2. 重水(D2O)
重水是一种同位素水,由两个重氢原子(氘,D)和一个氧原子组成。
重氢原子由一个质子和一个中子组成,比普通氢原子重一倍。
重水的相对分子质量是20.028u。
3. 半重水(HDO)
半重水是由一个普通氢原子、一个重氢原子和一个氧原子组成的同位素水。
它的相对分子质量是19.022u。
4. 三氧水(H2
18O)
三氧水是由两个普通氢原子和一个含有八个质子和十个中子的18O 同位素氧原子组成。
它的相对分子质量是20.015u。
这些不同的水同位素在自然界中的存在比例不尽相同,其中普通水占绝大多数,重水和半重水的存在量极其微小。
水的同位素对于一些科
学研究领域具有重要意义,如环境示踪、医学诊断等。
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课题3 水的组成教学目标知识与技能1。
通过电解水的实验探究活动认识水的组成。
2.能判断单质、化合物、氧化物。
过程与方法1。
认识科学探究的意义和基本过程,进行初步的探究活动。
2。
能主动与他人交流与讨论,清楚表达自己的观点。
情感态度与价值观1.通过电解水的实验对学生进行物质可分解的教育,培养实事求是的态度. 2。
了解人类认识物质世界的过程和方法,培养严谨求实、勇于创新的科学精神.教学重点通过实验活动分析水的组成教学难点单质、化合物、氧化物的定义教学媒体多媒体、实验器材教学内容及问题情境学生活动【板书】1。
水的组成(1)电解水的实验【过渡】水如此重要,今天我们就来探究它的组成.猜测:氢元素和氧元素得出结论:可以将水分解,通过证明产物来判断①水在化学中用H2O表示,大胆猜测水是由哪些元素组成的.②如何来证明一种物质是由不同种元素组成的呢?提供资料:氧化汞→汞+氧气,告知学生:水在通电的条件下能分解生成氢气和氧气。
【提问】回忆如何检验氧气?指导学生自学教材P79第3自然段学习氢气的性质及检验方法。
③展示电解水装置,开始实验。
引导学生观察实验现象。
引导学生总结实验:正氧负氢,体积比为1∶2,写出此反应文字表达式,说出属于什么基本反应类型.【分析讨论,得出结论】探讨教材中的“讨论"栏。
目录第一章摘要 (2)第二章水和水分子结构的特异性 (2)2.1水分子的结构 (2)2.2水的特异性 (3)2.3水的同位素组成 (4)第三章水分活度 (4)3.1水分活度定义 (4)3.2 吸湿等温线 (5)3.3 吸湿等温线的分区 (5)3.4 水分活度在生物学中的地位 (6)第四章神奇的水实验 (7)5070729003 徐妍F0707201第一章摘要本文首先结合图片叙述了水和水分子的结构特性以及同位素组成。
然后阐述了水分活度这一性质,着重讲了水的活度的主要表征曲线——吸湿等温线以及水的活度这一性质在生物学方面的运用。
最后引入了一个有趣的关于水的实验的结果。
水充满了神秘,是一个一辈子也探究不尽的课题。
第二章水和水分子结构的特异性2.1 水分子的结构水是地球上最常见的物质,也是维持人类生命所必需的物质。
一个水分子含有两种不同的化学元素:氢和氧。
一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。
每个水分子的直径是4×10-10m 。
它的质量是2.99×10^-29kg。
它的体积是π/6(4×10-10)m3=3 ×10^-29m3。
水是具有V型结构的极性分子,水分子的结构式是H2O,氧原子受到四个电子对包围,其中包括两个与氢原子共享所形成的两个共价键的成键电子对以及由氧原子提供的两个孤对电子对。
根据Poewll提出的价层电子对互斥理论,孤对电子对之间的斥力>孤对电子对与成键电子对的斥力>成键电子对之间的斥力。
因此由于电子对之间的斥力不同,造成了水分子的V型结构。
这种V型结构使水分子正负电荷向两端集中,一端为两个H离子带正电荷,一端为O带负电荷,所以水是极性分子。
正是这种极性使水分子之间存在氢键,并有多个水分子缔合nH2O=(H2O)n。
我们常称之为“水分子团”。
同时也是这种氢键的存在使水分子与同族分子相比具有特异性。
水分子缔合的定义:由于水分子的极性及两种组成原子的电负性差别,导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现缔合状态。
第四单元自然界的水课题1 保护水资源一、水资源1、地球表面71%被水覆盖,但供人类利用的淡水小于1%2、海洋是地球上最大的储水库。
海水中含有80多种元素。
海水中含量最多的物质是 HO,2最多的金属元素是Na ,最多的元素是O 。
3、我国水资源的状况分布不均,人均量少二、爱护水资源:节约用水,防止水体污染1、节约用水即提高水的利用率。
生活中提倡一水多用,使用节水型器具;农业中改大水漫灌为喷灌、滴灌;工业中提倡对水重复利用,循环使用2、水污染A、水污染物:工业“三废”(废渣、废液、废气);农药、化肥的不合理施用生活垃圾、生活污水的任意排放B、防止水污染:工业三废要经处理达标排放、提倡零排放;生活污水要集中处理达标排放、提倡零排放;合理施用农药、化肥,提倡使用农家肥;加强水质监测。
课题2 水的净化一、净化水的方法:沉淀、过滤、吸附、蒸馏1、沉淀:静置,让水中的不溶性固体颗粒下沉到底部。
2、过滤①适用范围:用于分离难溶性固体与液体②操作注意事项:“一贴二低三靠”“一贴”:滤纸紧贴漏斗的内壁“二低”:(1)滤纸的边缘低于漏斗口(2)漏斗内的液面低于滤纸的边缘“三靠”:(1)漏斗下端的管口紧靠烧杯内壁(2)用玻璃棒引流时,玻璃棒下端轻靠在三层滤纸的一边(3)用玻璃棒引流时,烧杯口紧靠玻璃棒③仪器:铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗玻璃棒的作用:引流④过滤后,如果滤液仍然浑浊,可能原因有:A承接滤液的烧杯不干净 B倾倒液体时液面高于滤纸边缘 C滤纸破损3、吸附常用的吸附剂:活性炭(具有吸附性):除去水中的难溶性杂质、色素和异味。
4、蒸馏:利用液体沸点不同将液体分离的方法蒸馏的装置:见书P57,图3-21和3-22各种静化方法除去的杂质的种类难溶性杂质可溶性杂质降低水的硬度沉淀√过滤√吸附√√蒸馏√√√二、硬水与软水1、定义硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水。
例:井水。
软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
例:开水,雨水。
第一章地下水无机化学成分一、名词解释1、侵蚀性CO 2 :当水中“游离CO2 ”,不不大于“平衡CO2 ”时,多余某些CO2对碳酸和金属构件等具备侵蚀性,这某些CO2 ,即为“侵蚀性CO2 ”。
2、游离CO 2溶解于水中CO2统称为游离CO2.3、平衡CO 2与HCO3-相平衡CO2 ,称为平衡CO2 。
4、 Ph5、去硝化作用在缺氧条件下,异养型去氮菌把NO3-、NO2- (还原)分解为气态氮(N2O 和N2 )过程。
6、硝化作用在自养型亚硝化菌和硝化菌作用下,NH4+被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐作用。
7、微量组分不决定水化学类型8、大量组分决定水化学类型,普通含量不不大于100mg/L9、组分二、填空题1、地下水中化学组分可以分为四组:(大量组分),(微量组分),(放射性组分),和(气体组分);水中性点 pH 值随温度升高而()。
2 、Cl - 具备很强迁移性能,其因素在于:(不形成难溶化合物),(不被胶体所吸附),(不被生物所吸附))。
碳酸衍生物存在形式与水 pH 值关于,当 pH>8 时,以()占优势:当 pH<5 时,则以()占优势。
3、细菌按呼吸方式分有和两大类。
三、简答题1、地下水中氟来源简况。
2、地下水中重要气体成分及来源。
3、何谓地下水中微量元素?研究它有何意义?4、什么是硝化作用或去硝化作用,它们各在什么环境中进行?四、阐述题试论地下水中二氧化碳来源及其水文地球化学意义。
第三章水及水中元素同位素成分(一)名词解释1、同位素效应由于某种元素一种同位素被另一同位素所替代,从而引起物质在在物理、化学性质上浮现差别现象,称之为同位素效应。
同位素效应是导致同位素分馏主线因素。
2、同位素分馏3、温度效应大气降水中δ18O和δD 随处面或云层温度升高而增大,反之,则减少。
4、纬度效应大气降水中δ18o和δD值随纬度增长而减少。
5、高程效应大气降水中δ18O和δD随海拔高度增长而下降现象6、大陆效应大气降水中δ18O和δD由沿海到大陆内部逐渐减少得现象7、季节效应降水δ18D和δD值随气温,湿度,蒸发和降水季节变化而发生周期变化。