【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。?

第二章、氧和氫??

§2-14水的性質(zhì)

【01】水和空氣一樣，也是人們不可缺少的一種物質(zhì)。自然界里存在的水叫做天然水，例如海水、河水、井水、雨水等。天然水一般都是不純凈的，它或多或少溶解有某些可溶性的雜質(zhì)，有時還懸浮有固體的雜質(zhì)如污泥、砂粒、動植物的殘渣以及某些病原菌等。

【02】在小學(xué)自然課里我們已經(jīng)學(xué)過一些有關(guān)水的知識，這里著重研究水的性質(zhì)。

山箋|| 水資源現(xiàn)存情況

????????地球水約占地球表面的71%，主要分為海洋水、湖泊水、河流水、地下水、大氣水、生物水。而總儲量約為1.39×101?m3，其中海水占96.5%，陸地咸水占0.97%，淡水只占2.53%。

? ? ? ? 海水中含有80多種化學(xué)元素，含量前八分別為氧、氫、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀。

? ? ? ? 中國水資源總量為2.8×1012m3，居世界第6位，但人均只有2300m3，約為世界人均水量的1/4，且分布不均，南豐北缺。

水的物理性質(zhì)

【03】純凈的水（實驗室里用的蒸餾水是比較純凈的）是無色、無味、無嗅的透明液體。在1大氣壓下，水在100℃時沸騰，0℃時凝固成冰。在4℃時水的比重是1，即此時1毫升的水重1克，在高于或低于4℃時，它的比重都比1小。冬天河水表面遇冷結(jié)冰，因為冰的比重比水小，能浮在水面上，下層河水由于和冷空氣相隔絕，不易凍結(jié)到底，這對保存魚類的生命具有重大意義。水是一切固體和液體物質(zhì)中比熱最大的一種物質(zhì)?！颈葻峋褪?克物質(zhì)溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量的卡數(shù)（卡是熱量的單位）。水的比熱是1，即1克水溫度升高（或降低）1℃需要吸收（或放出）1卡的熱量?！克倪@種性質(zhì)，對調(diào)節(jié)氣溫，起著巨大的作用。例如在沿海一帶，白天雖然受到太陽的照射，但因水的比熱特別大，海水溫度升高時要吸收大量的熱，因此氣溫不會升得太高；到了晚上，海水溫度降低，又放出大量的熱，使氣溫不致降得太低。

【04】水有很好的溶解性，大多數(shù)物質(zhì)都能或多或少地溶解在水里。動植物一般都只能吸取溶解在水里的養(yǎng)料，因此，它是動植物生長不可缺少的一種物質(zhì)。

水的化學(xué)性質(zhì)

1、水的分解

【05】水是由氫、氧兩種元素組成的一種性質(zhì)比較穩(wěn)定的化合物。在水分子里，氫原子和氧原子的結(jié)合十分牢固。即使把水加熱到1000℃以上的高溫，也只能有極少量的發(fā)生分解。但是，它在電流作用下，卻比較容易分解，并在兩個電極上分別放出氫氣和氧氣【山語||? 正極氧氣；負(fù)極氫氣】，這在§1-5里已經(jīng)初步介紹過了。

【06】利用圖2-18的裝置，可以收集水分解后放出的氫氣和氧氣。

【07】在玻璃缸內(nèi)盛水【為了增加水的導(dǎo)電能力，可以在水里加入少量硫酸】約2/3。另用鐵架臺固定住兩個有刻度的試管，試管里盛滿著水，倒立在玻璃缸里。在試管口處各有鉑片一小塊（作為電極），用導(dǎo)線把鉑片和蓄電池的兩極相連。當(dāng)導(dǎo)線接通后，不久就可看到鉑片上有氣泡不斷產(chǎn)生，試管里的水隨著排出。經(jīng)過一定時間后，可以看到一只試管里的氣體體積正好是另一只試管里的兩倍。

【08】用手指按住試管管口，從玻璃缸內(nèi)取出，倒轉(zhuǎn)，把帶有余燼的木條移近氣體體積較少的那只試管口時，木條重又燃燒起來，這說明試管里的氣體是氧氣。把燃著的木條移近氣體體積較多的那只試管口時，氣體就燃燒起來，這說明試管里的氣體是氫氣。【山語||?氫氣是一種無色無臭無毒難溶于水的氣體，密度比空氣小。相同條件下，氫氣是最輕的氣體。氫氣具有可燃性，純凈的氫氣在空氣中燃燒時，產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，燃燒生成水，因此屬于理想清潔高能能源。但混有一定量空氣或氧氣的氫氣遇明火可能會發(fā)生爆炸】

【09】這個實驗的結(jié)果指出：水分解時，產(chǎn)生的氫氣和氧氣的體積比是2：1。

【10】根據(jù)氣體的比重，可以把體積換算成重量，這樣就可以算出氫氣和氧氣的重量比。已知氫氣每升約重0.090克，氧氣每升重1.429克。因此2體積氫氣和1體積氧氣的重量比是：（2×0.09）:（1×1.429）=0.18:1.429=1:7.94（約1：8）。

【11】這就是說，水分解時，每產(chǎn)生1分重量的氫氣，同時必定產(chǎn)生8分重量的氧氣。對任何純凈的水來說，這個比值總是固定不變的。【山語|| 氫氣在氧氣中燃燒后又會重新生成水】【山注||?點燃?xì)錃馇耙欢ㄒ獧z驗氫氣的純度。用拇指堵住集滿氫氣的試管口，試管口靠近火焰，移開拇指。若發(fā)出尖銳爆鳴聲，證明氫氣不純，否則較純?！?/span>

2、水和金屬或非金屬的反應(yīng)

【12】某些化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬（如鈉、鈣等），在常溫下就能和水發(fā)生反應(yīng)。例如鈉和水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

【山注，B站專欄公式代碼\begin{eqnarray} && \ce{2Na +2H2O=2NaOH +H2}\\&&\small鈉\quad\quad\quad水\quad\quad氫氧化鈉\quad氫氣\end{eqnarray}?】

【13】另外還有些單質(zhì)（如鐵、鎂、鋅、碳等），在加熱條件下也能和水發(fā)生反應(yīng)。例如熾熱的鐵、炭和水蒸氣的反應(yīng)，這在前面講到氫氣的工業(yè)制法（§2-10）時都已研究過了。

習(xí)題2-14

1、水是最容易獲得的物質(zhì)之一，為什么實驗室里不利用它來制取氫氣或氧氣？

【山答】實驗裝置復(fù)雜，且攜帶不便，并且制取過程繁瑣。

2、為什么說天然水往往是不純凈的？?

【山答】天然水在自然界或多或少會溶解些可溶性雜質(zhì)，甚至還有固體雜質(zhì)以及某些病原菌等。

3、水有哪些重要的化學(xué)性質(zhì)？

【山答】水在高溫或通電狀態(tài)下會分解為氫和氧。水在常溫下與鈉鈣等活潑金屬發(fā)生反應(yīng)；在一定條件下可與鐵、碳等一些金屬或非金屬產(chǎn)生反應(yīng)。

4、多少克水分解后，可以得到氫氣2.24升（1升氫氣重0.09克）？【山答】1.81g

5、27克水完全分解后能得到氫氣和氧氣各多少克？【山答】3g；24g。