水的结构和反常性质
八年级科学水的反膨胀现象及解释
水的反常膨胀及其微观解释在一般情况下，当物体的温度升高时，物体的体积膨胀、密度减小，也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象。
然而水在由0℃温度升高时，出现了一种特殊的现象。
人们通过实验得到了P－t曲线，即水的密度随温度变化的曲线。
由图可见，在温度由0℃上升到4℃的过程中，水的密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的合过程中，水的密度逐渐减小；水在4℃时的密度最大。
水在0℃至14℃的范围内，呈现出“冷胀热缩”的现象，称为反常膨胀。
水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释。
物质的密度由物质内分子的平均间距决定。
对于水来说，由于水中存在大量单个水分子，也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子，而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大，所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决定。
具体地说，水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定。
当温度升高时，水分子的热运动加快、缔合作用减弱；当温度降低时，水分子的热运动减慢、缔合作用加强。
综合考虑两个因素的影响，便可得知水的密度变化规律。
在水中，常温下有大约50％的单个水分子组合为缔合水分子，其中双分子缔合水分子最稳定。
多个水分子组合时，除了呈六角形外（如雪花、窗花），还可能形成立体形点阵结构（属六方晶系）。
每一个水分子都通过氢键，与周围四个水分子组合在一起。
边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合，形成一个多分子的缔合水分子。
由图可知，缔合水分子中，每一个氧原子周围都有——4个氢原子，其中两个氢原子较近一些，与氧原子之间是共价键，组成水分子；另外两个氢原子属于其他水分子，靠氢键与这个水分子组合在一起。
可以看出，这种多个分子组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散，分子的间距比较大。
由于氢键具有一定的方向性，因此在单个水分子组合为缔合水分子后，水的结构发生了变化。
一是缔合水分子中的各单个分子排列有序，二是各分子间的距离变大。
水的反常膨胀出现的原因
水的反常膨胀出现的原因
水是我们所熟知的最常见的物质，它有很多用途，无论是在世界上任何地方都不可或缺。
然而，大家都知道，水的物理性质受到很多因素的影响，有时，它会出现一种称为“反常膨胀”的现象。
水的反常膨胀旨在指的是当水的温度相对温度较低时，它的体积会增加，即当水的温度下降时会膨胀，这是水的一个古老的物理现象，此外，水的性质也会受到其它一些物理因素的影响。
反常膨胀的原因主要源自水分子中氢键的存在。
- 1 -。
水的三态变化和循环
水的三态变化和循环水是地球上最重要的物质之一，它在自然界中以三种不同的状态存在：固态、液态和气态。
在水的循环过程中，它不断地从一个态转变到另一个态，这个过程对地球上的生命和环境起着至关重要的作用。
一、固态水固态水即冰，是水在低温下凝结形成的。
当温度低于0摄氏度时，水分子开始慢慢减慢运动，逐渐接近静止状态，并形成紧密有序的结构。
在此状态下，水分子之间的相互作用力增强，使得水分子排列成规则的晶格结构，形成了冰的晶体。
冰对地球的生命和环境有着重要的影响。
首先，冰在冬季覆盖在河流、湖泊和海洋表面，起到了保温和调节温度的作用。
其次，冰的融化是冰川、冻土和高山雪融水的主要来源，它们在融化时释放水分，滋润着土地和供给生物生活所需。
二、液态水液态水即我们常见的水，是水分子在一定温度范围内运动自由的状态。
当温度在0摄氏度到100摄氏度之间时，水分子的热运动足够剧烈，无法形成结晶结构。
水分子在液态状态下，相互之间以较弱的相互作用力连结，可以自由流动。
液态水广泛分布于地球表面，包括河流、湖泊、海洋和大气中的水蒸气等。
水的液态状态使得它成为生命得以存在和持续发展的基础。
在生物体内，水是一种溶剂，可以有效地溶解许多物质，为生物提供必需的养分。
同时，水的高热容量使得它在地球上起到调节温度的作用，减缓了气温的波动，使得气候变得相对稳定。
三、气态水气态水即水蒸气，是水在高温下变为气体状态。
当温度超过100摄氏度时，水分子的热运动剧烈到足以克服相互作用力，使水分子逃离液态状态，转变为气体。
水蒸气是地球大气中含量最多的气体之一。
水蒸气在大气中的存在形式包括云、雾和雾露等。
它在液态水蒸发、植物蒸腾、湖泊和河流蒸发等过程中释放到大气中。
与此同时，水蒸气也能在冷却的过程中凝结为云和雾，最终形成降水，如雨、雪或冰雹等。
水的循环是地球上水资源得以再生和重新分配的过程。
在水的循环中，太阳能的热量驱动水从液态蒸发成为水蒸气，上升至大气中形成云，最终降落为降水。
不符合热胀冷缩的物质
不符合热胀冷缩的物质热胀冷缩是物质在温度变化时出现的一种现象，大部分物质在受热时会膨胀，受冷时会收缩。
然而，并非所有物质都符合这一规律，存在一些特殊的物质不符合热胀冷缩的特性。
1. 液体水液体水在低于4摄氏度时，会出现反常的体积变化。
在低于4摄氏度时，水的体积会随着温度的降低而增大，而不是像大部分物质一样收缩。
这是由于水的分子结构特殊，当温度降低时，水分子形成的网状结构会导致体积的增大。
2. 铝合金铝合金是一种常用的结构材料，具有轻质、高强度等优点。
然而，铝合金在受热时却表现出不同寻常的性质。
当铝合金受热时，其体积并不会像普通金属一样膨胀，反而会发生收缩。
这是因为铝合金中的合金元素会影响其晶格结构，使其在受热时发生收缩。
3. 气体与固体和液体不同，气体的体积变化与温度的关系并不是简单的线性关系。
根据热力学原理，气体的体积与温度之间存在着复杂的非线性关系，不同气体在不同温度下的体积变化也各不相同。
因此，气体不符合常规的热胀冷缩规律。
4. 水银水银是一种常见的金属，具有较低的熔点和较高的沸点。
然而，水银在受热时却表现出与大部分金属不同的特性。
当水银受热时，其体积并不会像普通金属一样膨胀，反而会发生收缩。
这是由于水银的原子间力较强，受热后原子间距会缩短，导致体积的减小。
5. 磁性材料磁性材料是一类特殊的物质，具有磁性。
磁性材料在受热时的体积变化与普通材料也存在差异。
在受热时，磁性材料的磁性会发生变化，导致其体积的变化。
具体而言，铁磁性材料在受热时会发生磁热效应，使其体积发生变化。
总结起来，不符合热胀冷缩的物质主要包括液体水、铝合金、气体、水银和磁性材料。
这些物质在受热或受冷时，其体积变化与常规物质不同，不符合热胀冷缩的规律。
3.1水
工业生产中的废渣、废液、废气（三废）不经处理就排放； 农业生产中大量使用农药和化肥； 城市生活污水的排放。
预防和消除水体污染的措施： （1）减少污染物的产生； （2）对工业污水进行处理，使其符合排放标准； （3）农业合理使用化肥农药； （4）生活污水集中处理后再排放。
国家节水标志
冰
2.2
混凝土
砂石 软木
0.92 木材(软) 2.4
0.92
酒精 2.4
1.7-2.1
水
4.2
(3) 水的分散作用
各在物约质30被m分L散水在中水，中分，别都加没入有半发药生匙质下的列变物化质。，因用此玻，璃水棒能使大部分 物搅质拌在，水比中较形它成们一的种溶分解散性体系。
分散程 度
是否溶 液
食盐
“国家节水标志”由水滴、人手和 地球变形而成。绿色的圆形代表地球， 象征节约用水是保护地球生态的重要 措施。标志留白部分像一只手托起一 滴水，手是拼音字母 JS的变形，寓意 节水，表示节水需要公众参与，鼓励 人们从我做起，人人动手节约每一滴 水；手又象一条蜿蜒的河流，象征滴 水汇成江河。
联合国：每年3月22日为世界水日 我国：每年3月22日-3月28日为“全国 水法宣传周”。
水的电解实验
【实验结论】 ① 水在通电的条件下，发生了分解反应，生成
氢气和氧气； ② 水是由氢、氧两种元素组成的（在反应前后，
参与反应的元素种类没有变化）； ③ 化学反应中，分子可分，原子不可分。
2H2O
2H2↑+O2↑
水的电解实验
【注意事项】 ① 通电时，必须使用直流电。 ② 预先在水中加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸可以增强水的导电性。 ③ 负极产生的是氢气，正极产生的是氧气。
压水堆水化学复习题答案.docx
题型：1.填空题、2.看图填空、3.简单题、4.计算题或论述题。
复习要点第一部分：水化学概述1.水的特殊（反常）性质与分子结构的关系。
何谓分子的缔合？何谓氢键？关系：水分了是具有偶极矩的强极性分了，这种结构成为水具有许多反常性质的主要原因；水分子的缔合:水分了的偶极矩相互吸引，并通过“氢键”而形成多分了的聚集状态。
这种由简单分了结合成比较复杂的分了，而不引起物质的化学性质改变的现象，称为分了的缔合。
氢键：与负电性强的元素（尤其是氟和氧）作共价结合的氢原子，还可以再和此类元素的另一原子相结合。
此时所形成的第二个键，称为氢键。
2什么叫水的离子积？写出表达式。
练习溶液的pH值计算。
\H+]OH-]_K水的离子积:水的离解平衡式为[玦0] ”或间[°成]=犬””2。
],几乎在所有溶液中，H2O的活度接近1.0,因此不考虑H2O的平衡常数，贝ij Kw=[H+][OH-],称为水的离了积。
表达式：Kw=[H+][OH-]pH 值计算：pH=-lg[H+]3.解释硬水、软水、暂时硬度、永久硬度。
硬水软化的常用方法有哪些。
硬水：溶有较多量Ca2+和Mg2+的水叫做硬水。
软水：溶有少量Ca2+和Mg2+的水叫做软水。
暂时硬度：由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的硬度，叫做暂时硬度。
永久硬度：如果水中溶有Ca和Mg的硫酸盐或氯化物，则不能用加热的方法去掉Ca和Mg 的离子，这种硬度叫永久硬度。
方法：1.药剂软化法：采用石灰、纯碱、碳酸三钠和硼砂等药剂中的一种或几种。
反应结束后澄清就得到软水。
（操作复杂但成本低，适于处理大量的高硬度的水，常作为水软化的初步处理。
）2.离子交换法：现代使用盐型离子交换树脂来降低水的硬度。
3其他方法：过滤法：在大规模滤水时，使用由沙砾和石子组成的过滤器；小规模的过滤采用烧结玻璃、特制的过滤材料和过滤膜等。
过滤法只能除掉不溶性杂质。
蒸馅法。
第二部分：压水堆的放射性1.压水堆放射性物质的来源及组成？压水堆核电厂一回路冷却剂中主要的裂变产物有哪些？列出其中6中主要核素。
水的反常膨胀原理
水的反常膨胀原理水是一种十分特殊的物质，它在常温下呈现出了一系列反常的性质，其中最引人注目的就是它的反常膨胀性。
在一般情况下，物质受热膨胀，受冷收缩，但水在特定的温度范围内却表现出了相反的特性，这种现象被称为水的反常膨胀。
那么，水的反常膨胀是如何产生的呢？下面我们将深入探讨水的反常膨胀原理。
首先，我们需要了解水的分子结构。
水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，呈V字形结构。
氧原子带负电荷，氢原子带正电荷，这种极性结构使得水分子具有了一系列独特的性质，其中包括了反常膨胀性。
当水分子受热时，分子间的氢键开始断裂，水分子之间的距离逐渐增大，导致了水的体积膨胀。
这种现象在4摄氏度以下尤为显著，当水冷却至4摄氏度以下时，分子间的氢键开始重新形成，水分子之间的距离减小，水的体积反而收缩。
其次，水的密度变化也是导致反常膨胀的重要原因。
一般物质受热膨胀时，密度会相应减小，但水在0摄氏度以下受热时，密度反而增大。
这是因为水在0摄氏度以下会形成冰晶结构，冰的密度比液态水的密度要小，因此当水受热时，冰的密度增大导致水的体积膨胀。
这也是为什么冰能浮在水面上的原因。
此外，水的反常膨胀还与其分子间的相互作用有关。
在水的反常膨胀范围内，水分子之间的相互作用力并不是简单的范德华力，而是由于氢键的存在而变得更加复杂。
氢键的形成使得水分子之间的相互作用力在不同温度下表现出了不同的特性，从而导致了水的反常膨胀现象。
总之，水的反常膨胀是由于其特殊的分子结构、密度变化和分子间相互作用力共同作用的结果。
这一现象不仅在自然界中具有重要意义，也在工业生产和日常生活中产生了深远的影响。
对水的反常膨胀原理的深入研究不仅有助于我们更好地理解水的性质，也为我们的生产生活提供了重要的科学依据。
希望本文对水的反常膨胀原理有了更深入的了解。
水的性质
现有两瓶无色溶液，一瓶是无水酒精，一 瓶是75%的酒精溶液。现用所学的知识试 一试能否鉴别？
谢谢指导 !
俗称:生石灰
Ca(OH)2
熟石灰
现象：放出大量的热。 生成物能使酚酞变红。 如何证明生成物呢? CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
3、H2O+CO2
H2CO3
碳酸
现象：紫色石蕊溶液变红。
能使紫色石蕊变红的物质是什么？ 提出猜想：猜想1：水 H2O？ 猜想2：二氧化碳 CO2 猜想3：碳酸 H2CO3？ 提供药品：水、收集的二氧化碳、 碳酸溶液、紫色石蕊试纸。
4、5H2O+CuSO4 化学名称: 无水硫酸铜
白色
CuSO4· 5H2O 俗称: 蓝矾、胆矾
五水合硫酸铜（硫酸铜晶体） 蓝色
现象：白色粉末变成蓝色晶体 CuSO4·5H2O是纯净物还是混合物？ 结晶水合物 一定是 纯净物 含有结晶水的晶体称为
无水硫酸铜常用来检测液体中是否 含有水分。（如白变蓝说明含有 水。）
水的特性
①缔合性（反常膨胀现象） 4℃时水的密度最大，为1.0克/毫升
② 比热容大——调节温度
③分散性
二、水的化学性质
1、水的电解
①2H2O → 2H2↑ + O2 ↑
现象：液面下降，电极上产生大量气泡 V H2:VO2=2:1
通电
2、H2O+CaO
水的性质
(一)、物理性质
无色、无味的液 体。在101.3千帕 下,凝固点为0 ℃, 沸点100 ℃。4 ℃ 时水的密度最大 1g/cm3
缔合性(反常膨胀 现象)
由于水分子具有缔合 性，4℃时，水分子 缔合的最紧密，因此 水在4℃时密度最大， 而冰的密度小于液态 水所以冰会浮在水面 上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、为什么4℃时水的密度最大？ 、为什么 ℃时水的密度最大？
密度取决于： 密度取决于：
（1）分子的热运动，导致分子间距离变化； ）分子的热运动，导致分子间距离变化； （2）巨大的、具有较大空隙的缔合分子； ）巨大的、具有较大空隙的缔合分子；
0℃ ℃
4℃ ℃
100℃ ℃
水的反向膨胀
冰中的氢键
水和汞的密度随温度变化的曲线
100℃ ℃
4℃ ℃
0℃ ℃
1、这些反常性质与水分子内 、 的结构有关吗？ 的结构有关吗？ 2、液态水、固态冰中几乎没有单个水分子，那 、液态水、固态冰中几乎没有单个水分子， 么水分子间依靠怎样的相互作用而聚集的呢？ 么水分子间依靠怎样的相互作用而聚集的呢？
液态水
固态冰
3、氢键是分子间的作用力还是分子内的作用力？ 、氢键是分子间的作用力还是分子内的作用力？
水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。 水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。
氢化物 沸点℃ 沸点℃ 氢化物 沸点℃ 沸点℃
H2O 100.0 HF 19.54
H2S -60.7 HCl -84.9
H2Se -41.5 HBr -67
H2Te -2.2 HI -35.38
氢键
4、特殊的分子间的作用力——氢键是怎样形成的？ 、特殊的分子间的作用力 氢键是怎样形成的？ 氢键是怎样形成的
氢键无处不在
多脱氧核苷酸链 D D D D
A T C G
氢键
T A G C
D D D D
碱基对
碱基互补配对原则： 与 ， 与 碱基互补配对原则：A与T，G与C
氢键
1、形成： 、形成： 水分子中的氧原子除了与氢原子形成共价键外， 水分子中的氧原子除了与氢原子形成共价键外，还 有多余的负电荷，可吸引相邻水分子的氢核， 有多余的负电荷，可吸引相邻水分子的氢核，形成 O…O-H氢键。 氢键。 氢键 2、意义： 水分子以氢键缔合成复杂的分子集团 、意义： 3、还存在于： H原子和 、F原子之间 、还存在于： 原子和 原子和N、 原子之间
常见物质 比热容（ ℃ 比热容（25℃） J/(kg·K)
H2O 4186
NH3 2050
Cu 石墨 386 710
因为破坏氢键需要能量，所以水有较大的比热容。 因为破坏氢键需要能量，所以水有较大的比热容。水不但有较大的比热 而且因为氢键,水的熔化热较低，蒸发热较高。 容，而且因为氢键,水的熔化热较低，蒸发热较高。所以在这个星球上水通常 呈液态，孕育了生命。 呈液态，孕育了生命。
为什么水的表面张力比较大？ 为什么水的表面张力比较大？
为什么冰的密度比较大呢？ 为什么冰的密度比较大呢？
2.4 水的结构与反常性质
根据热胀冷缩原理，猜测书 根据热胀冷缩原理，猜测书P39图2.15水的结构 水的结构 示意图对应的温度（ ℃ 对应的温度 示意图对应的温度（0℃、4℃、100℃）？ ℃ ℃
人体每日水份收支平衡表： 人体每日水份收支平衡表：
流失
补 500毫升 约600毫升 600毫升 约1900毫升 1900毫升 约3000毫升 3000毫升
水 固体食物 新陈代谢 总计
约2000毫升 2000毫升 约800毫升 800毫升 约200毫升 200毫升 约3000毫升 3000毫升
• 南极的平均气温在 ℃，为什么不会导致水域整体结冰？ 南极的平均气温在-25℃ 为什么不会导致水域整体结冰？
• 作业：水的性质与生命运动 作业：
水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。 水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。
1、为什么水的熔沸点较高？ 、为什么水的熔沸点较高？
液态水
吸收能量
固体
破坏分子间作用力 破坏氢键
液体
水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。 水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。
水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。 水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。
4、为什么乙醇与水以任意比互溶？ 、为什么乙醇与水以任意比互溶？
H R H R H | | | | | H—O…H—O…H—O…H—O…H—O
水的反常性质与氢键有关
水的性质与生命运动
水是生命之源，水在生命活动中有什么作用？ 水是生命之源，水在生命活动中有什么作用？ (1)生物体中各种化学反应的理想介质。（良好溶剂） (1)生物体中各种化学反应的理想介质。（良好溶剂） 生物体中各种化学反应的理想介质。（良好溶剂 。（如 光合作用CO2、H2O） （2）参与代谢反应。（如：光合作用 ）参与代谢反应。（ ） (3)帮助运输物质（营养物质和废物）。 (3)帮助运输物质（营养物质和废物）。 帮助运输物质 (4)调节体温，保持体温恒定。 (4)调节体温，保持体温恒定。 调节体温 (5)生物体的重要结构组成。（结合水功能） (5)生物体的重要结构组成。（结合水功能） 生物体的重要结构组成。（结合水功能
水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。 水的性质不仅与水分子的结构有关，还与水的聚集状态有关。
3、为什么水的比热容很大？ 、为什么水的比热容很大？ 比热容指单位质量物体 物体改变单位温度 （比热容指单位质量物体改变单位温度 时的吸收或释放的内能） 时的吸收或释放的内能）
常见物质在25℃ 常见物质在 ℃是的比热容