水是什么物质？

因为通过电解可使水分解，因此可肯定水是一种化合物。为加快电解速率，常给水中加入少许稀硫酸。电解产物是两种气体——氢气和氧气。

本实验不只是为了证实水是由氢、氧两元素构成的化合物。这个事实将通过把氢和氧成功地合成水来加以证实。

图9.1表明，水可由纯的干氢气在空气的氧中燃烧来合成。水的另一名称是氧化氢。

该化学反应可写成下列文字方程式：

氢+氧→水

氢气由分子构成，每一分子含有两个结合在一起的氢原子。氧分子也是由两个结合在一起的氧原子构成，两个氢原子和一个氧原子结合在一起构成一个水分子。

图9.2用分子模型图解释了水合成的过程。注意，生成两个水分子需要一个氧分子，两个氢分子。理由是在方程式两边的氢原子总数

及氧原子总数必须相等。图9.2可以用下列化学方程式表示：

2H₂（g）＋O₂（g）→H₂O（l）

这里“g”和“l”分别代表气体和液体。

争夺水中的氧

一些金属可与水反应，水分子中的氧与金属结合生成一种氧化物，水分子中的氢作为气体放出。这种反应可表示成下列文字方程：

金属+水→金属氧化物+氢气

一些金属氧化物与水反应，生成金属的氢氧化物。实验1 钙与冷水的反应所用装置如图9.3所示。收集一试管氢气，把一点燃的木条移近试管口。

这是对氢气进行检验。

·有什么现象出现？

·氢气在空气中爆燃时生成什么物质？

镁与冷水的反应只能以很慢的速度进行，但却很容易与水蒸汽反应（图9.4）。该化学反应的文字方程式可写成：

镁+水→氧化镁+氢气

该反应的化学方程式是：

Mg（s）+H₂O（g）→MgO（s）+H₂（g）

式中“s”表示“固体”。

镁与氢都可与氧气发生反应，但镁与氧的反应要比氢与氧的反应更易于进行。争夺氧时，镁夺得了水中的氧。氧化和还原当一种物质在氧气中燃烧或氧化物失去氧时，就说发生了氧化和还原。

物质得到氧的化学反应称为氧化。

物质失去氧的化学反应称为还原。

在镁与水蒸汽的反应中，镁得到了水蒸汽中的氧，这就是氧化，从另一角度描述这一同一反应，即镁从水蒸汽中除去氧，这就是还原。在一个化学反应中，氧化和还原是同时发生的。在下面的化学反应中，镁称为还原剂，水蒸汽称为氧化剂。

该文字方程式表明，氧化和还原总是同时发生的。这类化学反应往往被称为氧化还原反应（氧化-还原反应）。

对氢气进行细致的观察

所有的酸都是氢与一种或几种其它元素组成的化合物。有时如把一些金属加入到酸中，就可“除去”酸中的氢。

实验2  制取并检验氢气

按图9.5安装好实验装置。至少收集四只试管的氢气，并用木塞将试管口塞紧。

注意，做本实验时不要点燃本生灯。检验氢气也只能在全部清除装置中的物质后才能进行。

用下列物质对气体进行检验：

（i）石灰水若干毫升；

（ii）点燃的木条，将木条置于试管口部。

另外，设法证明氢气的密度远小于空气的密度（空气的密度约为氢气密度的15倍）。

如果氢与氧的反应较某些金属与氧的反应更易进行，则氢气可夺走这些金属氧化物中的氧。

图9.6表示的是干燥的氢气与黑色的高温氧化铜的反应，黑色的固体物质变成了浅红色的金属铜，并且有水滴出现在燃烧管内的右边部位。这一化学反应可表示成下列方程：

黑色的氧化铜+氢气→铜+水

CuO（s）+H₂（g）→Cu（s）+H₂O（l）

这又是一个氧化-还原反应，黑色的氧化铜把氧提供给氢，是氧化剂，氢是还原剂。

习题

1.受热的锌与水蒸汽反应产生氢气。

（a）试画出一套利用该化学反应制取和收集氢气的装置图。

（b）如何证明收集到的气体是氢气？

（c）分别用文字方程和化学方程表示这一反应（氧化锌写作ZnO）。

（d）指出氧化剂和还原剂，并解释该反应中氧发生了什么变化。2.在图5.3所示的实验中，如用镁条代替铜箔，实验就不会做成功，试解释原因。3.让氢气通过黄色的氧化铅（PbO），会生成金属铅和水。

（a）写出这一反应的文字方程式和化学方程式。（b）该反应中哪种物质（氢气和黄色的氧化铅）是氧化剂？哪种物质是还原剂？解释你的答案。（c）实验过程中可观察到固体物质（黄色的氧化铅）发生什么变化？