水與化學(xué)之緣

唐義蘭

摘 要：水是生命之源，萬物之根本。說起水的作用，每個人都會說出很多很多?？墒牵椰F(xiàn)在從化學(xué)的角度來說說水。從化學(xué)工作者的角度來說，學(xué)習(xí)一種物質(zhì)是從以下幾個方面來進(jìn)行，即物質(zhì)的存在形態(tài)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、物質(zhì)制備到最后的用途及保存等等。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué)；中學(xué)教育；課堂教學(xué)

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）04-300-01

水是生命之源，萬物之根本。說起水的作用，每個人都會說出很多很多。可是，我現(xiàn)在從化學(xué)的角度來說說水。從化學(xué)工作者的角度來說，學(xué)習(xí)一種物質(zhì)是從以下幾個方面來進(jìn)行，即物質(zhì)的存在形態(tài)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、物質(zhì)制備到最后的用途及保存等等。

水是地球上分布最廣的物質(zhì)，它覆蓋著地球表面70%以上，是人類環(huán)境的一個重要組成部分，以氣、液、固三種聚集狀態(tài)存在。水的結(jié)構(gòu)說來也很有特色。氧原子最外層有6個電子，與兩個氫原子形成兩對公用電子后剛好都形成了各自需要的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。同時兩對公用電子都因氧原子吸引電子的能力強而偏向氧原子，故氧元素的化合價是-2，氫元素化合價是+1。同時又因兩個氫原子與一個氧原子形成“v”型的分子結(jié)構(gòu)。所以水是由極性共價鍵形成的極性分子。而且也正因為公用電子對嚴(yán)重偏向氧原子而使水分子之間形成了氫鍵。

說起水的物理性質(zhì)，它的一些數(shù)據(jù)有些奇特，會給人以深刻印象。如水的密度為1g/ml，水的熔點為00C，沸點為1000C。其中水的沸點是氧族元素所形成的氫化物中最高的。這正是前面所說的氫鍵所致。

同時水是一種最常見也是一種最重要的無機溶劑。很多的物質(zhì)都溶于水，物質(zhì)溶于水后受水分子的作用發(fā)生電離，形成了自由移動的水合陽離子與水合陰離子，從而使溶液導(dǎo)電。并且水本身就是一種電解質(zhì)，當(dāng)然是一種非常弱的電解質(zhì)。這可從在25℃時水的離子積常數(shù)為1.0×10-14看出。所以在中學(xué)化學(xué)中水是弱電解質(zhì)的代表。作為弱電解質(zhì)，在溶液中就存在電離平衡。水的電離平衡的影響因素就是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的重點。第一、溫度。由于水的電離是個吸熱過程，所以升溫會促進(jìn)電離平衡向水的電離方向移動。故我們說“越熱越電離”。

第二、加酸或者加堿，由于是增大了水中氫離子或者氫氧根的濃度，都會使水的電離平衡向電離的逆方向移動。故我們說“加酸或加堿都會抑制水的電離”。第三、如果向水中加入碳酸鈉或氯化鐵等這些鹽，由于這些鹽電離的離子可以和水電離的氫離子或氫氧根結(jié)合生成弱電解質(zhì)，從而會使水的電離平衡向電離的方向移動。我們就把這些鹽叫做可以水解的鹽。故向水中加入可以水解的鹽，會促進(jìn)水的電離。

水的化學(xué)性質(zhì)是我們化學(xué)工作者研究的重點。在有些反應(yīng)中水是反應(yīng)物，而另一些反應(yīng)中水又是生成物。從水中氧和氫元素的化合價來說氧元素的化合價是-2價，是氧元素的最低價，具有還原性，而氫元素的化合價是+1價，是氫元素的最高價，具有氧化性。所以水既有氧化性又有還原性。這樣兩個性質(zhì)在水的分解反應(yīng)中就可以充分體現(xiàn)。表示為H2O →H2↑+ O2↑。而水的氧化性還可表現(xiàn)在與金屬反應(yīng)中。如與鈉、與鐵等的反應(yīng)中，表示為Na + H2O →NaOH + H2↑，F(xiàn)e + H2O → Fe3O4 + H2↑；水的還原性表現(xiàn)在與氟氣的反應(yīng)中。表示為 F2 + H2O → HF + O2↑。當(dāng)然在更多的反應(yīng)中，水既不表現(xiàn)氧化性，也不表現(xiàn)還原性，只是作為一種反應(yīng)物參與反應(yīng)。如二氧化氮、氯氣與水的反應(yīng)中，表示為 NO2 + H2O → HNO3 + NO， Cl2 + H2O → HCl + HClO；另外在有些反應(yīng)中水是一種隱藏的反應(yīng)物，需要我們自己去分析和推敲。比如SO2通入Br2水中，表示為 SO2 + Br2 + H2O → H2SO4 +HBr。當(dāng)然，水在很多的反應(yīng)中也是一種生成物。比如酸堿中和反應(yīng)、酸性氧化物與堿的反應(yīng)、堿性氧化物與酸的反應(yīng)及很多反應(yīng)。

人類的生存和發(fā)展離不開水，化學(xué)學(xué)科的存在和發(fā)展也離不開水。我們呼吁，愛護(hù)自然環(huán)境，珍惜水資源。請節(jié)約每一滴水！

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