Bài 36: Nước

Khoảng 70% bề mặt trái đất được bao phủ bởi nước, nước có ở cả trong cơ thể của chúng ta. Vậy nước có thành phần và tính chất như nào? Nước có vai trò gì trong đời sống và sản xuất? Phải làm gì để giữ cho nguồn nước không bị ô nhiễm?

I. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC.

1. Sự phân hủy nước

Tiến hành thí nghiệm điện phân nước với dụng cụ như hình 1. Trong hai ống thu A và B chứa đầy nước, sau một thời gian cho dòng điện đi qua nước,trên bề mặt hai điện cực xuất hiện bọt khí, thể tích khí thu được ở ống A luôn gấp 2 lần thể tích khí thu được ở ống B. Sau đó lấy khí ở hai ống thu tiếp tục thí nghiệm.

• Đốt khí ở ống thu A thấy có sự cháy kèm theo tiếng nổ nhỏ, có hơi nước sinh ra. Chứng tỏ khí thu được ở ống thu A là khí hidro.
• Cho que đóm đang cháy vào khí thu được ở ống thu B thấy que đóm bùng cháy mạnh hơn. Khí thu được ở ống B là khí oxi.

Nhận xét

• Từ thí nghiệm điện phân nước bằng dòng điện một chiều thu được hai khí hidro và oxi, chứng tỏ thành phần nguyên tố của nước gồm 2 nguyên tố là hidro và oxi.
• Thể tích khí hidro thu được luôn bằng hai lần thể tích khí oxi                                                       Hình 1

• Phương trình hóa học:                    2H₂O    2H₂↑ + O₂↑

2. Sự tổng hợp nước

Thí nghiệm: Cho nước vào đầy ống thủy tinh hình trụ được đặt trong một chậu nước, sau đó cho vào ống 2 phần thể tích khí hidro và 2 phần thể tích khí oxi. Mực nước trong ống sẽ bị đẩy xuống vạch số 4. Sau đó đốt hỗn hợp khí hidro và oxi trong ống bằng tia lửa điện.

Video 1: Thí nghiệm tổng hợp nước.

Hiện tượng: Sau khi đốt bằng tia lửa điện, hỗn hợp khí nổ, mực nước trong ống dâng lên vạch số 1 khi nhiệt độ trong ống bằng nhiệt độ bên ngoài. Thử khí còn lại trong ống bằng tàn đóm đỏ thì thấy tàn đóm bùng cháy.

Nhận xét: Ban đầu có 2 phần thể tích khí hidro và 2 phần thể tích khí oxi, sau phản ứng chỉ còn 1 phần thể tích khí oxi. Ta có kết luận:

• 1 thể tích oxi đã hóa hợp với 2 thể tích hidro để tạo thành nước.

2H₂  +  O₂       2H₂O

• Nếu dùng 4,48 lít khí hidro (ở đktc) có khối lượng bằng 4 gam thì phải cần 2,24 lít khí oxi có khối lượng 32 gam để tạo ra nước. Vậy tỉ lệ khối lượng các nguyên tố hidro và oxi trong nước là:     

4 : 32  =  1 : 8

Thành phần khối lượng của H và O là:

%mH = \(\dfrac{2}{2+16}.100\%\)= 11,1%   và   %mO = \(\dfrac{16}{2+16}.100\%\)= 88,9%

3. Kết luận

Từ các thí nghiệm phân hủy và tổng hợp ta thấy: Nước là hợp chất tạo bởi 2 nguyên tố hidro và oxi và có công thức hóa học là H₂O.

II. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC 

1. Tính chất vật lí

Nước là chất lỏng không màu (tuy nhiên với lớp nước dày thì nước có màu xanh da trời), không mùi, không vị, sôi ở 100^oC (ở áp suất 1atm), hóa rắn ở 0^oC. Khối lượng riêng ở 4^oC là 1 g/ml hoặc 1 kg/lít. Nước có thể hòa tan được nhiều chất rắn (đường, muối ăn...), chất lỏng (cồn, axit đặc...), chất khí (HCl ,NH3...).

2. Tính chất hóa học

a. Tác dụng với kim loại 

Thí nghiệm: Cho mẩu natri nhỏ bằng hạt đỗ vào cốc nước có pha sẵn phenolphatalein.

Hiện tượng: Mẩu natri phản ứng mãnh liệt với nước, nóng chảy thành giọt tròn chuyển động tự do trên mặt nước và tan dần đến hết. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt và có khí hidro thoát ra, nước chuyển sang màu hồng chứng tỏ sản phẩm thu được có tính bazo. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được chất rắn màu trắng là natri hidroxit NaOH.

Phương trình hóa học:      2Na    +   2H₂O  →  2NaOH  + H₂

Nhận xét: Nước có thể phản ứng được với một số kim loại ở nhiệt độ thường như Na, K, Ba,Ca...

b. Tác dụng với một số oxit bazơ 

Thí nghiệm: Cho một cục vôi sống vào cốc nước cất.

Hiện tượng: Phản ứng xảy ra mãnh liệt và tỏa nhiều nhiệt, canxi oxit chuyển thành chất nhão là vôi tôi Ca(OH)_2, khi thêm phenolphatalein vào cốc sau phản ứng thấy dung dịch chuyển sang màu hồng

Kết luận: Canxi oxit tác dụng với nước tạo thành dung dịch bazo là canxi hidroxit Ca(OH)₂. Tương tự, nước cũng hóa hợp với K₂O , Na₂O ... tạo thành dung dịch bazo tương ứng. Dung dịch bazo làm đổi màu quỳ tím thành xanh.

Phương trình hóa học:   CaO  +  H₂O   →   Ca(OH)₂

c. Tác dụng với một số oxit axit 

Một số oxit axit tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit tương ứng. Dung dịch axit làm đổi màu quỳ tím thành đỏ.

Phương trình hóa học:

              SO₂ + H₂O → H₂SO₃

              SO₃ + H₂O → H₂SO₄

              P₂O₅   + H₂O → 2H₃PO₄

Hợp chất tạo ra do nước hóa hợp với oxit axit thuộc loại axit. Dung dịch axit làm đổi màu quỳ tím thành màu đỏ.

III. VAI TRÒ CỦA NƯỚC TRONG ĐỜI SỐNG SẢN XUẤT. CHỐNG Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC

Con người có thể không ăn mà vẫn có thể tồn tại trong 8-21 ngày, nhưng trong điều kiện không có nước, chúng ta chỉ có thể sống được từ 2-3 ngày. Vậy nước là thứ không thể thiếu đối với con người và và động thực vật. Nó hòa tan nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể và tham gia vào một số quá trình hóa học quan trọng trong cơ thể người và động vật như điều hòa thân nhiêt, thải độc tế bào...

Nước cũng rất cần thiết cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải...

Nước cần thiết cho mọi sinh vật và cả trong sản xuất.

Tuy 3/4 bề mặt trái đất bao phủ bởi nước những lượng nước ngọt sử dụng được chiếm một phần rất nhỏ tổng lượng nước trên trái đất. Hiện nay, nhiều nguồn nước ngọt đang bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi chất thải sinh hoạt và công, nông nghiệp. Do đó, mỗi bản thân chúng ta phải có ý thức sử dụng nước, góp phần giúp cho các nguồn nước không bị ô nhiễm, không được vứt rác thải xuống ao, hồ, sông, rạch. Phải xử lý nước thải sinh hoạt, công, nông nghiệp trước khi thải vào sồng, hồ, biển.

IV. TỔNG KẾT

1. Nước là hợp chất tạo bởi hai nguyên tố hidro và oxi, chúng hóa hợp với nhau theo tỉ lệ thể tích là hai phần hidro một phần oxi.

2. Nước là chất lỏng, không màu, không mùi, không vị, sôi ở 100^oC, hòa tan được nhiều chất rắn, lỏng, khí.

3. Nước tác dụng được với một số kim loại ở nhiệt độ thường ( như Na, K, Ca ...) tạo thành bazo và hidro; tác dụng với một số oxit bazo tạo ra bazo như NaOH, KOH, Ca(OH)₂; tác dụng với nhiều oxit axit tạo ra axit.

Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!