人類的文明和發展與水有着極為密切的關系，人與水休戚相關。水在環境中占有特殊的地位，是一切生物賴以生存不可缺少的條件。在中學化學中水有多種角色，今歸納如下：

一、從電離平衡來認識水

水是一種弱電解質，存在着電離平衡：H2O=(可逆)H OH-，溫度、H 濃度、OH-濃度都将影響水的電離。

⒈ 溫度：水的電離是一個吸熱過程，因此升高溫度，平衡向吸熱方向移動，促進水的電離，則水的離子積常數也會增大。

⒉ 濃度

⑴ 抑制水的電離

在通常情況下，在水中加入酸、堿、以電離為主的酸式鹽時，溶液中的H 濃度或OH-濃度增大，平衡向逆反應方向移動，從而抑制水的電離。

例：25℃時，pH＝4的鹽酸溶液中，水電離出的H 濃度是多少？

解：C(H )水＝C(OH-)水＝

Kw/C(H )總＝10-14/10-4＝

10-10mol/L

⑵ 促進水的電離

一定溫度下，在水中加入能水解的鹽，鹽電離出來的弱離子與水電離出的H 或OH-相合成弱電解質，使H 或OH-濃度減小，平衡向正反應方向移動，從而促進水的電離。

例：25℃時，pH＝11的CH3COONa溶液中，水電離出的H 濃度是多少？

分析：因CH3COONa電離出的CH3COO-與水電離出的H 結合生成弱電解質CH3COOH，H 濃度減小，水的電離平衡向正反應方向移動，則水電離出的OH-濃度增大，溶液呈堿性。

解：C(H )水＝C(OH-)水＝

Kw/C(H )總＝10-14/10-11

＝10-3mol/L

二、水在中學化學中的作用

1.作反應試劑

⑴ 作氧化劑

水中氫元素的化合價為＋1價，是氫元素的最高價态，與某些金屬、非金屬單質、還原性強的化合物等反應時化合價降低，得到電子，作氧化劑。

活潑金屬鈉與水的反應、電解飽和食鹽水、金屬鋁與氫氧化鈉溶液的反應等，在這些反應中水作為氧化劑起還原作用。如：

2Na 2H2O=2NaOH H2↑

3Fe 4H2O(氣)=(高溫)Fe3O4 4H2

2Al 2NaOH 2H2O=2NaAlO2

3H2↑

Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2↑

C H2O(g)=(高溫)H2 CO

NaH H2O=NaOH H2↑

⑵ 作還原劑

水中氧元素的化合價為－2價，是氧元素的最低價态，在氟氣與水的反應中，化合價升高，失去電子，水作還原劑。

2F2 2H2O=4HF O2

⑶ 既作氧化劑又作還原劑

在電解水的反應中，水既作為氧化劑又作為還原劑。

2H2O=(電解)H2↑ O2↑

⑷ 在氧化還原反應中既不作氧化劑也不作還原劑

氯氣與水反應、過氧化鈉與水反應等，在這些反應中水既不作氧化劑也不作還原劑。

Cl2 H2O=HCl HClO

2Na2O2 2H2O=4NaOH O2↑

Cl2 SO2 2H2O=2HCl H2SO4

⑸ 非氧化還原反應中既不作氧化劑也不作還原劑

① 金屬氧化物、非金屬氧化物與水反應，氨氣溶于水等，在這些非氧化還原反應中水既不作氧化劑也不作還原劑。

CO2 H2O=H2CO3

NH3 H2O=NH3·H2O

Na2O H2O=2NaOH

② 雙水解反應 強酸弱堿鹽的水解、強堿弱酸鹽的水解等，在這些反應中水既不作氧化劑也不作還原劑。如：

2FeCl3 3Na2S 6H2O=2Fe(OH)3↓

3H2S↑ 6NaCl

2AlCl3 3Na2CO3 3H2O=

2Al(OH)3↓ 3CO2↑ 6NaCl

③ 雙弱鹽的水解反應

弱酸弱堿鹽的水解反應中水既不作氧化劑也不作還原劑。如：

Al2S3 6H2O=2Al(OH)3↓ 3H2S↑

Mg3N2 6H2O=3Mg(OH)2↓

2NH3↑

CaC2 2H2O→Ca(OH)2 CH≡CH↑

④ 有機物的水解反應

有機物中的鹵代烴、酯類、二糖、多糖、蛋白質、油脂等能在一定條件下發生水解，在這些反應中水既不作為氧化劑也不作為還原劑。如：

CH3CH2Cl H2O=CH3CH2OH HCl

CH3COOCH2CH3 H2O=(H 或

OH-△)CH3COOH CH3CH2OH

C12H22O11 H2O=(催化劑△)

............................C6H12O6 C6H12O6

蔗糖.........................葡萄糖 ........果糖

(C6H10O5)n nH2O=(催化劑△)

............................ ....nC6H12O6

澱粉.........................葡萄糖

⒉ 作催化劑

有些物質在幹燥條件下不易發生反應，當混有少量的水蒸氣後反應極易進行。例如：硫化氫與二氧化硫的反應、過氧化鈉與二氧化碳的反應、“滴水生煙”實驗等，在以上反應中，水是催化劑，加快了反應速率。如:

Zn I2=(水)ZnI2

⒊ 作配位體

在“硫酸四氨合銅(Ⅱ）的制備和性質”實驗中，取一定量的硫酸銅晶體，用水溶解，并逐滴加入濃氨水，開始生成淺藍色堿式硫酸銅沉澱，Cu2(OH)2SO4 ,再滴加濃氨水，攪拌至沉澱全部溶解，變為深藍色溶液。反應的化學方程式為：

CuSO4 4NH3 H20=

Cu(NH3)4SO4·H2O。

在Cu(NH3)4SO4·H2O中，水起配位作用。

⒋ 作溶劑

水除可以參與以上一些反應外，它還是生産、生活中最常見、重要的溶劑。水具有良好的溶解性能，這是基于水分子的兩種特性：

⑴ 水分子具有其他分子不具備的高度配位能力，即它以同樣的方式對電子對接受體（陽離子，路易斯酸）及電子對給予體（陰離子，路易斯堿）具有配位能力。在第一種情況下，水分子的陰性氧原子是電子對給予體；第二種情況下，水分子的陽性氫原子是電子對接受體。因此，在溶解過程中，釋放出高的水合作用能，它能補償許多物質的晶格能（固體時）或汽化能（液體時。）

⑵ 根據水分子的偶極矩，水在所有溶劑中具有最高的介電常數(e= 81)，因此水中所有離子間的吸引力是真空中的1/80。

水的溶解性可用于：①配制溶液及稀釋溶液；②測定固體的溶解度；③做噴泉實驗。

⒌ 介質作用

高錳酸鉀是一種強的氧化劑，它可以氧化許多物質，但反應的介質不同，還原産物也不同。高錳酸鉀在酸性、堿性（堿的濃度較大）和中性介質中與亞硫酸鹽作用，分别被還原成 Mn2 、MnO42-和Mn02。在這些反應中，水起的是介質作用。

⒍ 排水集氣

在氣體的制取實驗中，對那些難溶于水的氣體（如氧氣、氫氣、氮氣、一氧化氮、乙炔等），往往是采用排水集氣法收集。若氣體在水中有一定的溶解度，則可在水中加入相應的鹽形成飽和溶液來降低其溶解度，如用排飽和食鹽水的方法收集氯氣，用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法收集二氧化碳。

⒎ 作洗氣劑

在氣體的制取實驗中需要獲得純淨的氣體，而實驗室中制取的氣體中往往混有雜質。對于混合氣體中易溶于水的雜質氣體可用水進行洗氣。例如，實驗室制取的氫氣中常因反應物鹽酸的揮發而使H2中混有HCl氣體雜質。此時，可将這種混合氣體通入裝有水的洗氣瓶，把其中的雜質氣體HCl除掉。

⒏ 檢測氣體通入的速率

除了可用水作洗氣劑，除去混合氣體中易溶于水的氣體物質外，同時也可通過觀察氣泡逸出的速率來檢測氣體通入的速率。

⒐ 排水量氣

氣體的量取可利用水來測量産生的難溶于水的氣體的體積。這種量取氣體的裝置有2種：一是可利用量筒排水法收集氣體，直接在量筒中讀出氣體的體積； 二是利用量筒收集排出的水，此時水的體積即為該溫度、壓強下所産生的氣體體積。

讀取液體體積時要注意以下2點：①調節容器，使容器、量筒内的液面相平；②視線要與液面的凹面最低點相切。

⒑ 儲存氣體

對那些水溶性不大或不溶于水的氣體可通過氣壓原理控制水進、出儲氣裝置，從而實現氣體從制氣裝置流進、流出儲氣裝置的目的。這是實驗室中儲氣裝置的使用原理。甲瓶内充滿溶液，當氣體通入甲瓶時将溶液壓入乙瓶，關閉活塞,便可将氣體保存起來。使用的時候，打開活塞，乙瓶中的溶液回落到甲瓶中，将氣體趕出。

若氣體能溶于水，可在集氣瓶内水面上加一層有機溶劑，如苯、四氯化碳或油等。

⒒ 作檢漏劑

對那些需要控制液體反應物體積的定量實驗或者是使用有活塞（或開關）結構的儀器和裝置，為了減少實驗誤差，實驗前必須用水檢驗所用儀器（如容量瓶、酸式滴定管等）是否漏液。

在裝置的氣密性檢查中，也常用水來檢驗氣體發生裝置的氣密性。這種氣密性的檢驗就是利用裝置體系内壓強與大氣壓所存在的壓力差來實現的，這種壓力差通過導管使導管内流動着的水形成一段水柱（水柱的存在就證明了裝置體系内外存在壓力差）。

⒓ 作檢驗劑

相似相溶原理指出，極性分子易溶于極性溶劑中，非極性（或弱極性）分子易溶于非極性（或弱極性）溶劑中。據此原理，可用水（極性分子）為溶劑來檢驗其他溶劑分子的極性。同理，也可用水檢驗氣體的極性。

檢驗分液實驗中哪層是水層，哪層是油層（有機層）時可用水來檢驗，即取少量上層或下層液體與水混合，若溶液分層說明所取液體是油層（有機層），反之為水層。

也可以水為試劑鑒别物質，如溴苯、苯、乙醇3種物質。還可利用物質與水反應産生的某些特殊效應來鑒别某些物質。如：利用物質的水溶性差異，可用水鑒别BaSO4和NaCl固體；利用物質溶于水産生的熱效應，可用水鑒别CaO、NH4N03 和 NaCl 固體；利用物質溶于水溶液中某些離子所呈現的顔色差異，可用水鑒别CuSO4和 NaCl 固體。

⒔ 作分離劑

通常情況下，不溶于水的液态物質其密度有的大于水，有的小于水，其混合物可用水進行分離。如把制取硝基苯的液體倒入水中，液體分為3層。上層是苯，中間是溶有硝酸和硫酸的水層．底層為硝基苯，用分液漏鬥進行分液可得到不同的物質。

⒕ 作冷凝（或冷卻）劑

對那些受熱易氣化，沸點低于100℃，常溫下為液态的物質常用水冷卻其蒸氣。如石油的分餾實驗，需要用水冷卻餾出物或揮發物，這種冷卻往往是通過冷凝管中流動着的水來實現的。有時為冷卻實驗體系，也常用水作冷卻劑，如結晶實驗等。

⒖ 吸收尾氣

對于水溶性較大的有害氣體，在化學實驗中可以用水作為其尾氣吸收劑。如實驗室制取氨氣、氯化氫時可以将尾氣通入水中。為防止倒吸，通常不能将導管直接插入液面下方。

⒗ 作洗滌劑

對過濾器上的沉澱要進行洗滌，以除去混合物中易溶于水的固體雜質。這種洗滌操作就是用水（蒸餾水）來完成的。方法是：在過濾器中倒入蒸餾水，直至蒸餾水浸沒其中的沉澱，待過濾器中的水濾去之後，再重複幾次這樣的操作。例如除去硫酸鋇沉澱中的氯化鈉等，可根據二者水溶性的不同，用水進行洗滌 。

⒘ 作加熱劑

把要加熱的物質放在水中，通過給水加熱達到給物質加熱的目的。一般都把要反應的物質放在試管中，再把試管放在裝有水的燒杯中，再在燒杯中插一根溫度計控制反應溫度。水浴加熱的優點是受熱均勻，避免了直接加熱造成的加熱過度劇烈與溫度的不可控制，可以平穩地加熱，但加熱溫度最高隻能達到100℃。

⒙ 作水封

在化學實驗室中，有些化學藥品在空氣中易變質或揮發出有害物質污染環境，如果這類物質不與水發生反應且密度比水大，則可用水來保存，以減少藥品的損失或污染。例如：白磷、液溴、水銀、二硫化碳等藥物的保存，通常是向藥品中加少量蒸餾水，通過用水覆蓋藥品而隔絕空氣，防止藥品氧化變質或減少揮發。

在苯制取的溴苯和硝基苯中，往往在實驗後向産物中加入少量水進行封存，目的是為了減少反應産物的揮發，防止其污染空氣；也可以使産物中殘存的Br2和N02溶解在水中，減小有顔色的雜質對反應産物顔色的幹擾。

⒚ 作粘附劑

在過濾實驗中，用水潤濕濾紙，使濾紙緊貼漏鬥，以趕走濾紙與漏鬥間的氣泡，在NH4Cl與Ba(OH)2•8H20反應的實驗中，把燒杯放在用水濕潤過的玻璃片上面，由于反應吸熱使水結冰，從而使燒杯與玻璃片粘附在一起。

⒛ 連接玻璃管

在化學實驗中連接玻璃管和乳膠管（或橡皮管、橡膠塞等）時，由于幹的玻璃管與乳膠管間的摩擦力較大，不易将乳膠管套到玻璃管上。因此，在進行這一操作時，可以先将玻璃管在水裡蘸一下使玻璃管潤濕，再稍用力就很容易把乳膠管套上。

總之，以上水的諸多應用主要是利用水的物理性質（如極性、比熱、沸點、密度、潤濕性等）、相關化學性質及物質與水作用産生的某些特殊反應，結合化學儀器的構造特點和物理學的氣壓原理的創造性成果。了解這些作用有利于全面了解水的用途，也有利于把分散的知識條理化。

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