Вода. Свойства воды. Водные растворы

Опорный конспект № 8.11 Вода. Свойства воды. Водные растворы.
Проверяемый элемент содержания: ОГЭ — сквозная тема, используется в разделах 4.2, 4.3, 4.6, 4.7, 4.8, 5.1–5.5.
Вернуться к Списку конспектов

Вода — самое удивительное вещество на Земле

💡 Вода — единственное вещество, которое встречается в природе сразу в трёх агрегатных состояниях: жидком, твёрдом (лёд) и газообразном (пар). Она покрывает 71% поверхности Земли и составляет около 60-70% массы человеческого тела. Без воды невозможна жизнь.
📌 Химическая формула: H₂O
Молекулярная масса: M_r(H₂O) = 18

Чистая вода — прозрачная жидкость, без цвета, вкуса и запаха, плотность 1 кг/л, температура кипения 100 °С при 1 атм, температура плавления 0°С. У воды высокая удельная теплоемкость — 4,12 кДж/кг К), поэтому она долго нагревается и медленно остывает. У воды большая теплота испарения. На испарение 1 г воды требуется 2,25 кДж теплоты.

Атомы Н и О в молекуле воды соединены полярными ковалентными связями. На атоме водорода в молекуле Н₂О имеется небольшой положительный заряд δ+, а на атоме кислорода — небольшой отрицательный δ-. Поскольку молекула воды имеет уголковое строение, она представляет собой двухполюсную частицу — диполь: . Между молекулами воды существует межмолекулярная водородная связь: Н₂O ··· Н₂O.

Интересный факт: вода — единственное вещество, плотность которого в твёрдом состоянии (лёд) меньше, чем в жидком. Именно поэтому лёд плавает, а не тонет! Если бы лёд был тяжелее воды, водоёмы промерзали бы до дна, и жизнь в них погибла.

Физические свойства воды

💡 Высокая теплоёмкость воды объясняет, почему у океанов и морей температура меняется медленно — они аккумулируют тепло летом и отдают его зимой, смягчая климат.

Строение молекулы воды

📌 Молекула воды имеет угловое строение (угол H–O–H ≈ 104,5°).

В молекуле воды:

• Связи O–H — ковалентные полярные (кислород более электроотрицателен).
• На атоме кислорода — частичный отрицательный заряд (δ⁻), на водороде — частичный положительный (δ⁺).
• Молекула воды — диполь (два полюса: + и –).

⚠️ Важно: именно дипольный характер молекул воды объясняет её свойства как универсального растворителя.

Водородные связи

📌 Между молекулами воды образуются водородные связи:

H—O—H···O—H···O—H

💡 Водородные связи — это межмолекулярные взаимодействия. Они объясняют высокую температуру кипения воды и её аномальные свойства.

Химические свойства воды

📌 Вода — очень слабый электролит. Она диссоциирует в ничтожно малой степени:
H₂O ⇄ H⁺ + OH⁻

📌 Вода может выступать и как окислитель, и как восстановитель.

1. Вода — окислитель

Вода реагирует с активными металлами (щелочными и щёлочноземельными), выделяя водород:
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑
Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

С менее активными металлами — при нагревании (с водяным паром):
3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂↑

⚠️ Металлы, стоящие в ряду напряжений после водорода (Cu, Ag, Au), с водой не реагируют.

2. Вода — восстановитель

Вода реагирует с очень сильными окислителями (например, со фтором):
2F₂ + 2H₂O → 4HF + O₂↑

3. Реакции присоединения

Вода присоединяется к оксидам:

• К основным оксидам (образуются щёлочи):
  CaO + H₂O → Ca(OH)₂
• К кислотным оксидам (образуются кислоты):
  SO₃ + H₂O → H₂SO₄

⚠️ Кремниевая кислота не образуется при гидратации SiO₂, так как SiO₂ — очень прочное соединение.

📌 Гидролиз солей — взаимодействие солей с водой (см. ОК № 5.5. ).

Вода — универсальный растворитель

Вода — лучший растворитель на Земле. Но не все вещества растворяются в воде одинаково хорошо.
📌 Гидрофильные вещества («любящие воду») — хорошо растворяются в воде:

• Соли (NaCl, KNO₃)
• Кислоты (HCl, H₂SO₄)
• Основания (NaOH, KOH)
• Сахар, спирты (C₂H₅OH)

📌 Гидрофобные вещества («боящиеся воды») — плохо или совсем не растворяются:

• Жиры
• Парафин
• Неполярные органические растворители (бензин, масло)

💡 Растворимость большинства твёрдых веществ в воде увеличивается с повышением температуры. У газов — уменьшается.

Водные растворы

Водный раствор — разновидность раствора, в котором растворителем служит вода. Будучи превосходным растворителем, именно вода используется для приготовления большинства растворов в химии.

Вещества, которые плохо растворяются в воде, называют гидрофобными (‘боящимися воды’), а хорошо в ней растворяющиеся — гидрофильными (‘любящими воду’). Примером типичного гидрофильного соединения может служить хлорид натрия (поваренная соль).

Если вещество образует водный раствор, который хорошо проводит электрический ток, то он называется сильным электролитом; в противном случае — слабым.

Жёсткость воды

Вы наверняка замечали, что в одной воде мыло пенится хорошо, а в другой — плохо. Это связано с жёсткостью воды.
📌 Жёсткость воды — содержание в ней растворённых солей кальция и магния (Ca²⁺ и Mg²⁺).

Виды жёсткости

📌 Временная (карбонатная) жёсткость — обусловлена гидрокарбонатами Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂:
Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O (при кипячении)

📌 Постоянная (некарбонатная) жёсткость — обусловлена хлоридами и сульфатами CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄, MgSO₄:
CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl

Способы устранения жёсткости

Вода в жизни человека

📌 Вода — основа жизнедеятельности всех организмов.

Значение воды:

1. Среда для всех биохимических процессов (реакции в клетках идут в водной среде).
2. Растворитель для питательных веществ, витаминов, минералов.
3. Участвует в терморегуляции (пот испаряется, охлаждая тело).
4. Транспортная функция (кровь — водный раствор).

💡 Человек в сутки должен выпивать около 2 л воды. Большая часть воды поступает в организм с питьём и пищей.

Практическое задание

📌 Задание 1. Напишите уравнения реакций, подтверждающих свойства воды:

1. Na + H₂O →
2. CaO + H₂O →
3. SO₂ + H₂O →
4. Na₂O + H₂O →

📌 Задание 2. Как устранить временную жёсткость воды? Напишите уравнение реакции.

📌 Задание 3. Как устранить постоянную жёсткость воды? Напишите уравнение реакции.

📌 Задание 4. Почему вода имеет аномально высокую температуру кипения (по сравнению с другими соединениями водорода)?

⚡️ Проверьте себя:

• Задание 1: 1) 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑; 2) CaO + H₂O → Ca(OH)₂; 3) SO₂ + H₂O → H₂SO₃; 4) Na₂O + H₂O → 2NaOH.
• Задание 2: Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O (кипячение).
• Задание 3: CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl.
• Задание 4: из-за водородных связей между молекулами воды.

Памятка

• ✅ Вода (H₂O) — полярное вещество, диполь, образует водородные связи.
• ✅ Физические свойства: плотность max при 4 °С, высокая теплоёмкость, высокая теплота испарения.
• ✅ Химические свойства: реагирует с металлами (активными → H₂), с оксидами (основными → щёлочи, кислотными → кислоты).
• ✅ Гидрофильные вещества — растворяются в воде; гидрофобные — не растворяются.
• ✅ Жёсткость воды — Ca²⁺ и Mg²⁺. Временная (удаляется кипячением) и постоянная (удаляется содой).

Вы смотрели конспект урока химии по теме «Вода. Свойства воды. Водные растворы». Выберите дальнейшее действие:

• Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
• Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии