校本课程《水——生命之源》

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1、水——生命之源一、水组成元素的发现卡文迪什（1731～1810）出身于英国贵族家庭。家里几代都是做大官的。但他却性情孤僻，不喜交际。他小时就表示，长大了不愿做官，而决心当一名科学家。他长大后为了集中精力搞科研，甚至终身未娶。卡文迪许一生中对化学的研究取得了5个最著名的成就：一、氢气的性质；二、碳酸气与水的关系；三、水的组成；四、硝酸的组成；五、空气中惰性气体的存在。其中“水是氢氧化合物”的重大发现，就是由于卡文迪许在化学试验时具有那种严谨认真的科研态度，才在偶然之中成功的。卡文迪许最初是研究空气的，经过研究他指出，除了平常的空气外，还有其他不同种类的气

2、体，如比一般空气重的固定空气（即二氧化碳）等等。后来，他又研究了氢，并且实验证明氢这种气体不仅能够燃烧，而且拿2倍体积的空气和它混合，放在火的近旁，立刻就会产生爆炸。一次，卡文迪许又用电火来爆发氢与空气的混合体时，偶然发现器具中凝集着许多小水点，严谨认真的卡文迪许并没有放过实验中的这一微小现象。他反复地进行研究和实验，结果发现这些小水点是氢氧化合物，即氢二氧一（H2O）。在他先前有个科学家叫柏利斯力，也做过同卡文迪许一样的化学试验，也曾偶然发现器具中凝集着许多小水珠。但他自以为是器具没有擦干所致，对这种现象忽略过去了，因此而失去了一次重大发现的机会。水

3、组成元素的发现，为化学史开辟了新纪元。因为水的用途很广，凡是化学变化，无不是靠水的帮助而做成功的。化学界从知道了水的真正性质后，才知道了水和其他物质化合的道理。卡文迪许1781年发现了水的分子式，但他非常慎重，没有匆忙发表，直到他死后才有人替他发表出来。二、水分子的结构和性质键角：104.5°水分子是V形分子、极性分子摩尔质量：18.0153g/mol密度：水0.998g/cm3（20度）在3.98℃时最大，为1g/cm30℃时，密度为0.99987×103kg/m3冰0.9167g/cm3熔点：0度273.15k沸点：100度373.15k（1标

4、准大气压下）比热：4.184J/（g.K）物理性质：在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是非常罕见的，纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。4℃的水不管降温还是升温它的体积都会膨胀，而且冰的密度反而比水的小，这是为什么呢？由于氢原子有较强的正电荷，而氧原子有较强的负电荷，因此水分子具有很强的极性，能通过氢键结合成缔合分子，如以下结构式（虚线表示氢键）O－H…O－H…O－H∣∣∣HHH液态水，除含有简单的水分子H2O外，同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等，当温度在0℃水未结冰时，

5、大多数水分子以(H2O)3的缔合分子存在，当温度升高到4℃（101kPa）时水分子多以(H2O)2缔合分子存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。如果温度再继续升高在4℃以上，一般物体热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0℃时，水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻（两个共价键，两个氢键），这样一种排布导致成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反而比同温度的水小。水的结构冰的结构水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水

6、蒸气。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。水具有很大的内聚力和表面张力，除汞以外，水的表面张力最大，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。水本身也是良好的溶剂，大部分无机化合物可溶于水。水分子之间由于存在氢键而使得水的熔沸点比同主族其它元素的氢化物熔沸点高。即：H2S、<比较下列物质的熔沸点F2____Cl2NH3_____PH3CO2_______CS2HF___HClCH4_____C2H6CH3Cl____CCl4<<<<>>化学性

7、质：简式：H2OH++OH-因此，水溶液中一定同时存在着H++OH-思考2：H2O、H3O+、OH-都是含有10个电子的粒子，你还知道哪些粒子是含有10个电子的？答：CH4、NH3、HF、NH4+、Na+、Mg2+、Al3+等2H2O2H2↑+O2↑一定条件寻找低温催化剂应是研究的方向三、字典释义：象形文。甲骨文字形。中间像水脉，两旁似流水。“水”是汉字的一个部首。从水的字，或表示江河或水利名称，或表示水的流动，或水的性质状态。本义：以雨的形式从云端降下的液体，无色无味且透明，形成河流、湖泊和海洋，分子式为H2O，是一切生物体的主要成分。水字的甲骨文1

8、.同本义[water]水，准也。――《说文》水，准也。准，平也。天下莫平于水。――《释名》积阴