Tính Chất Hóa Học Của Nước - Thành Phần Và Bài Tập Vận Dụng

1. Thành phần hóa học của nước

Khi đi tìm một sự sống khác ngoài hành tinh của chúng ta, các nhà khoa học thường sẽ dựa vào việc hành tinh đó có nước hay không. Điều đó cho thấy rằng nước là một yếu tố cực kỳ quan trọng đối với sự sống. 

Vậy nước có thành phần hóa học là gì?

Phân tử nước được tạo bởi sự kết hợp của 2 nguyên tố là H và O theo tỉ lệ 2 phần khí hidro và 1 phần khí oxi như vậy công thức hóa học của nước là H₂O.

2. Tính chất vật lý của nước

Nước có các tính chất vật lý sau:

- Có thể tồn tại ở cả trạng thái lỏng, rắn và khí trong tự nhiên, nước nguyên chất không màu, không mùi, không vị và không có hình dạng nhất định.

- Nhiệt độ sôi của nước là 100^oC, (p = 760 mmHg), nhiệt độ hóa rắn là 0oC.

- Ở 4^oC nước có khối lượng riêng ở bằng 1g/ml là lớn nhất

- Nước là dung môi phân cực và có thể hoà tan được nhiều chất tan phân cực ở cả trạng thái rắn, lỏng và khí như: đường, muối ăn, khí amoniac, axit,…

- Nước tinh khiết không có tính dẫn điện. Tuy nhiên các loại nước thông thường mà chúng ta sử dụng hằng ngày có chứa nhiều loại ion nên có khả năng dẫn điện, tính dẫn điện này phụ thuộc vào tổng lượng ion có trong nước và tính chất của ion cũng như nhiệt độ hiện tại của nước.

Tham khảo ngay bộ tài liệu hệ thống kiến thức và tổng hợp phương pháp và kỹ năng giải mọi dạng bài tập trong đề thi THPT Quốc gia môn Hóa

3. Các tính chất hóa học của nước

Tiếp theo, chúng ta cùng tìm hiểu tính chất hóa học của nước là gì.

3.1. Nước tác dụng với kim loại

Khi cho kim loại tính kiềm mạnh ví dụ như Li, Na, K, Ba, Ca,... dễ dàng tác dụng với nước ở điều kiện thường tạo thành dung dịch bazơ và khí Hidro: 

H₂O + Kim loại kiềm → Bazơ + H↑

2_nH₂O + 2M → 2M(OH)_n + nH₂↑

Ví dụ: 

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂ 

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂ 

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂ 

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

Lưu ý:

- Mặc dù trong nước nóng nhưng kim loại Mg tan khá chậm

- Một số kim loại trung bình như Mg, Al, Zn, Fe,… phản ứng được với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo oxit kim loại và khí hiđro 

Ví dụ:

Mg + H₂O(khí) → MgO + H₂

3Fe + 4H₂O(khí) → Fe₃O₄ + 4H₂

Fe + H₂O(khí)  → FeO + H₂

3.2. Nước tác dụng với oxit bazơ

Oxit bazơ tác dụng với nước tạo thành dung dịch bazơ tương ứng. 

H₂O + Oxit bazơ→ Bazơ

Ví dụ:

Na₂O + H₂O → 2NaOH

Li₂O +H₂O→ 2LiOH

K₂O +H₂O→ 2KOH

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

3.3. Nước tác dụng với oxit axit

Axit tương ứng được tạo thành khi oxit axit tác dụng với nước.

H₂O + Oxit axit → Axit

Ví dụ:

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃

3.4. Nước phản ứng với các chất khác

Phản ứng được với các halogen: Flo, Clo

Flo bốc cháy khi gặp H2O khi đun nóng

2F₂ + 2H₂O → 4HF + O₂ 

2H₂O + 2Cl₂ → 4HCl + O₂ (xúc tác: nhiệt độ)

Một số phản ứng với muối natri aluminat.

3H₂O + 2AlCl₃ + 3Na₂SO₃ → 6NaCl + 2Al(OH)₃ + 3SO₂

H₂O + NaAlO₂ → NaAl(OH)₄

2H₂O + NaAlO₂ + CO₂ → Al(OH)₃ + NaHCO₃

4H₂O + 2NaAlH₄ → Na₂O + Al₂O₃+ 8H₂

4. Vai trò của nước trong đời sống và sản xuất

4.1. Vai trò của nước đối với cơ thể

Như chúng ta cũng đã biết trái đất và cả cơ thể của chúng ta đều có đến trên 70% là nước. Đúng vậy, nước tồn tại ở khắp mọi nơi trong cơ thể, trong máu, xương, cơ thịt,… Nước đối với cơ thể có vai trò như sau:

- Điều hoà thân nhiệt: Nước trong cơ thể có tác dụng điều hoà thân nhiệt cân bằng ở 37 độ C, khi nhiệt độ thời tiết thay đổi thì cơ thể của chúng ta cũng sẽ có những điều chỉnh để đưa về trạng thái cân bằng và yếu tố quan trọng để làm được điều đó chính là nước. Ví dụ như đổ mồ hôi khi trời nóng nực, hơi nước thoát ra sẽ mang theo một phần nhiệt lượng từ cơ thể, qua đó nếu có thêm yếu tố như gió thì chúng ta sẽ thấy mát hơn rất nhiều.

- Nước vận chuyển Oxy, dinh dưỡng đến các tế bào, nuôi sống cơ thể: Trong cơ thể nước có vai trò hoà tan các chất dinh dưỡng, thẩm thấu đến từng các ngóc ngách trong cơ thể để đến các tế bào. 

- Thải độc tế bào: Không chỉ vận chuyển các chất dinh dưỡng, nước còn có thể mang theo các chất thải của tế bào, cơ thể. Ví dụ như máu, nước tiểu,...

- Làm trơn các khớp xương: Trong xương, đĩa đệm, nước chiếm 31% cấu tạo của chúng và đóng góp vai trò giúp xương, khớp hoạt động linh hoạt, trơn tru và tránh tổn thương.

- Ngoài ra, nước còn có vai trò: Làm sạch phổi, cấu thành nên bộ não, nước chiếm 75% cấu thành nên cơ bắp, chiếm 83% lượng máu trong cơ thể,... Tầm quan trọng của nước còn thể hiện khi mà trong điều kiện cơ thể bị thiếu nước. Khi giảm 2% lượng nước, hiệu quả công việc sẽ giảm 20%, khi mất 10% cơ thể rơi vào trạng thái nguy hiểm, và khi mất 21% con người có thể bị tử vong. Do đó, nước không chỉ giúp cơ thể mất nước mà còn giúp các cơ quan hoạt động, vận hành tốt.

4.2. Vai trò của nước trong đời sống

Nhu cầu sử dụng nước trong cuộc sống hằng ngày đã trở thành một điều tất yếu và khó có thể thiếu đối với mỗi người, mỗi hộ gia đình.

Ngược dòng về quá khứ, từ xa xưa các bộ tộc người nguyên thủy đã biết chọn cho mình những nơi ở gần những nguồn nước dồi dào như sông, suối,... Bởi không chỉ đem lại nguồn thức ăn mà nước còn có vai trò không thể thiếu trong sinh hoạt thời bấy giờ. Rồi các thức canh tác đã hình thành một nền văn minh lớn của nhân loại đó là nền văn minh Lúa nước.

Tiếp theo, việc chế biến thức ăn cũng cần phải sử dụng đến các nguồn nước sạch. Các hoạt động vệ sinh như rửa bát, lau nhà, giặt giũ đến nhu cầu vệ sinh cá nhân đều cần phải sử dụng đến nước.

Ngoài ra còn rất nhiều các hoạt động sinh hoạt hàng ngày đều cần đến nước. Cho nên, nước không chỉ quan trọng đối với hoạt động sinh lý của cơ thể mà còn có tầm quan trọng trong hoạt động sinh hoạt hằng ngày của con người. 

4.3. Vai trò của nước trong sản xuất

a) Sản xuất nông nghiệp

Nói đến nông nghiệp là nói tới cây trồng. Cũng như chúng ta, cây rất cần nước để sinh trưởng và phát triển. Do đó, việc cung cấp đầy đủ nước cho cây trồng sẽ góp phần làm gia tăng sản lượng. Chúng ta có thể thấy được vai trò của nước như sau:

• Sử dụng trong tưới tiêu

• Vai trò của nước để phun thuốc trừ sâu

• Nước có vai trò dùng để vệ sinh các sản phẩm nông sản trước khi đưa ra thị trường

• Sử dụng trong chăn nuôi, vệ sinh chuồng trại

• Nước còn sử dụng để làm thủy lợi, hệ thống tưới tiêu

Về mặt sinh học, nước tham gia vào vai trò vận chuyển các chất dinh dưỡng từ rễ lên thân cây, cành, lá để giúp cây sinh sống và phát triển. Tạo ra trương lực nước giúp các tế bào căng phồng. Nếu thiếu nước thì cây sẽ khô héo và chết dần.

b) Trong công nghiệp

Trong hầu hết các ngành công nghiệp, nước đóng vai trò là thành phần không thể thiếu, dù ít hay nhiều thì nước vẫn đóng vai trò vô cùng quan trong. Chúng ta có thể liệt kê qua một số vai trò của nước trong các ngành công nghiệp như sau:

-  Nước làm mát các hệ thống máy móc, động cơ

- Nước để vệ sinh rau củ quả trong chế biến nông sản

- Vệ sinh quần áo, vải vóc trong ngành dệt may 

- Nước sử dụng làm nguyên liệu chính để làm lò hơi

c) Các ngành khác, ví dụ như ngành giao thông có giao thông đường biển, sông là con đường tiềm năng và chiến lược hiện nay. Mọi hoạt động buôn bán hàng hóa lớn đều được vận chuyển bằng đường biển đường sông. Chính vì thế, đường sông và đường biển có ý nghĩa rất lớn không chỉ về lĩnh vực kinh tế mà còn đến cả văn hóa, chính trị, xã hội.

Thực tế cho thấy rằng, tất cả các ngành, tất cả mọi hoạt động từ sinh hoạt đến kinh tế đều không thể thiếu nước. Như vậy nước có vai trò to lớn trong mọi hoạt động của cuộc sống, còn trở thành một biểu tượng trong nhiều nền văn hóa.

5. Sản xuất nước

Trong phòng thí nghiệm

Để sản xuất được nước bên trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu thường sử dụng oxit axit tác dụng với oxit bazơ. Sản phẩm tạo ra sau phản ứng bao gồm muối và nước

CO₂ (dạng khí) + Ca(OH)₂ (dung dịch) →  H₂O (lỏng) + CaCO₃ (rắn)

Các nhà nghiên cứu dựa vào sự hình thành của nước, cho H₂ tác dụng với O₂ nhằm mục đích sản xuất nước, tuy nhiên phương pháp này khá nguy hiểm vì nó có khả năng gây nổ và với tỉ lệ H : O = 2 : 1 thì dẫn đến sự nổ rất mạnh

Phương trình của phản ứng là: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Trong công nghiệp

Trong công nghiệp để sản xuất được nước, người thực hiện đã sử dụng một số phương pháp như là lọc, tách, chiết, chưng cất, ngưng tụ, bay hơi,… bằng cách chuyển nước thành dạng lỏng từ băng, đá hoặc lọc ra từ nguồn nước biển hoặc các nguồn nước không tinh khiết khác nữa.

Đăng ký ngay để được các thầy cô tư vấn và xây dựng lộ trình ôn thi đạt 9+ kỳ thi THPT Quốc gia ngay

6. Bài tập vận dụng tính chất hóa học của nước

Câu 1: Thành phần hóa học của nước gồm?

A. 2 nguyên tử H và 3 nguyên tử O

B. 1 nguyên tử O cùng với 2 nguyên tử H

C. 1 nguyên tử H và 1 nguyên tử O

D. 3 nguyên tử H và 2 nguyên tử O

Đáp án đúng: B

Phân tử nước là phân tử được tạo bởi 2 nguyên tố là H và O. Chúng đã kết hợp với nhau theo tỉ lệ 2 : 1. Tức là 2 nguyên tử H và 1 nguyên tử O. 

Câu 2: Phân tử nước được cấu tạo từ những nguyên tố nào?

A. H (hydro) và N (nito)

B. O (oxy) và H (hydro)

C. O (oxy) và S (lưu huỳnh)

D. O (oxy) và N (nito)

Đáp án đúng: B

Phân tử nước gồm 2 nguyên tố là H và O. Chúng đã hóa hợp với nhau theo tỉ lệ 2 phần khí hidro và 1 phần khí oxi. Công thức hóa học của nước là H₂O.

Câu 3: Phần trăm khối lượng của nguyên tố H trong 1 phân tử nước là:

A. 11,1%

B. 88,97%

C. 90%

D. 10%

Đáp án đúng: A

Lời giải:

MH trong H₂O là: 1 . 2 = 2

$M_{H_{2}O}$ = 1 . 2 + 16 = 18

%m_H = 218 . 100% = 11,1 % 

Câu 4: Chọn phát biểu đúng khi nói về nước:

A. Khi nước tác dụng với kim loại sẽ tạo ra được bazơ tương ứng

B. Nước là một chất lỏng không mùi, không màu, không vị

C. Nước có khả năng làm đổi màu của quỳ tím

D. Khi nước tác dụng với Na sẽ không sinh ra được H₂

Đáp án đúng: B

Lời giải: 

A. Sai. Các kim loại tính kiềm mạnh như Li, Na, K, Ba, Ca,... tác dụng với nước dễ dàng ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch bazơ và khí H₂. Còn một số kim loại hoạt động trung bình như Mg, Al, Zn, Fe,… phản ứng được với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo ra oxit kim loại và khí hiđro

B. Đúng. Nước nguyên chất không màu, không mùi, không vị và không có hình dạng nhất định

C. Sai. Nước tinh khiết là môi trường trung tính do đó có pH bằng 7 => không đổi màu quỳ tím

D. Sai. Các kim loại tính kiềm mạnh như Li, Na, K, Ba, Ca,... tác dụng với nước dễ dàng ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch bazơ và khí H₂

Câu 5: Cho một lượng Na vào nước thì thấy có 4,48(l) khí sinh ra và bay lên. Khối lượng của Na là:

A. 9,2g

B. 4,7g

C. 2,4g

D. 9,8g

Đáp án đúng: A

Lời giải:

$n_{H_{2}}$ = 4,4822,4 = 0,2 mol

2 Na           +         2 H₂O        →            2 NaOH        +            H₂

0,4                                                                                        0,2 mol

m_Na = 0,4 . 23 = 9,2 g

Câu 6: Oxit nào dưới đây không có khả năng tác dụng với nước:

A. P₂O₅

B. CO

C. CO₂

D. SO₃

Đáp án đúng: B

Vì CO là oxit trung tính nên không tác dụng được với nước 

Câu 7: Oxit bazơ nào không có khả năng tác dụng với nước?

A. BaO

B. Na₂O

C. CaO

D. MgO

Đáp án đúng: 

Chỉ có một số oxit bazơ tác dụng được với nước đó là: Li₂O, Na₂O, K₂O, CaO, BaO, SrO,...
 

Câu 8: Khi cho nước tác dụng với Na thì xảy ra hiện tượng nào dưới đây?

A. Na tan dần dần, có khí thoát ra và chạy được trên bề mặt nước

B. Na chuyển thành màu đen

C. Na bay hơi

D. Na chuyển thành chất lỏng

Đáp án đúng: A

Câu 9: Khi cho vôi sống vào nước sẽ xuất hiện hiện tượng gì?

A. Tạo nên kết tủa màu đen

B. Tạo nên kết tủa màu xanh

C. Cốc đựng 2 chất này nóng dần lên và khí bắt đầu thoát ra

D. Cốc đựng sẽ bị bốc cháy

Đáp án đúng: C 

Câu 10: Nước khi ở nhiệt độ thường thì tồn tại dưới dạng:

A. Rắn

B. Lỏng

C. Khí

D. Hơi nước

Đáp án đúng: B

Câu 11: Ở nhiệt độ 0°C thì nước ở dạng nào?

A. Rắn

B. Lỏng

C. Khí

D. Hơi nước

Đáp án đúng: A

Câu 12: Dãy các kim loại nào sau đây tác dụng với nước ở nhiệt độ thường?  

A. Fe, Al, Mg

B. Fe, Cu, Al

C. Zn, Ag, Al      

D. Ca, K, Na

Đáp án đúng: D

Lời giải:

Dãy các kim loại có khả năng tác dụng với nước ở nhiệt độ thường là: Ca, K, Na.

Câu 13: Kim loại nào dưới đây không tan được trong nước?

A. Ba

B. K

C. Ca

D. Cu

Đáp án đúng: D

Lời giải:

Lưu ý: Chỉ có các kim loại kiềm và kiềm thổ là Li, Na, K, Ca, Ba,… tác dụng được nên tan dần ra trong nước, còn lại các kim loại khác không tan.

→ Cu không tan trong nước.

Câu 14: Đốt cháy hoàn toàn 2 mol khí H₂ thì VO₂ cần dùng (đktc) để phản ứng hoàn toàn là bao nhiêu?  

A. 22,4 lít

B. 12,2 lít

C. 42,8 lít                  

D. 8,96 lít

Đáp án đúng: A

Lời giải:

PT phản ứng:     2 H₂   +   O₂  →  2 H₂O

TLPT:                2mol       1mol

P/ứng:                2mol → 1 mol

=> Vậy VO₂ cần dùng là: VO₂ = 1 . 22,4 = 22,4 lít

Câu 15: Hòa tan V (lít) khí SO₃ (đktc) với lượng nước dư, sản phẩm thu được là 49g H₂SO₄ . V = ? (lít) 

A. 11,2

B. 23,4

C. 14,8                             

D. 18,6

Đáp án đúng: A

Lời giải:

Số mol H₂SO₄ là: $n_{H_{2}SO_{4}}$ = 4998 = 2 (mol)

PTHH:     SO₃     +    H₂O  →  H₂SO₄

TLPT:    1 (mol)                     1 (mol)

P/ư:     0,5 (mol)         ←      0,5 (mol)

=> VSO₃ phản ứng là: VSO₃ = 0,5 . 22,4 = 11,2 (lít)

Trên thế giới này, nước luôn đóng vai trò hết sức quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống. VUIHOC đã tổng hợp kiến thức về tính chất hóa học của nước cùng vai trò và các dạng bài tập liên quan. Để tìm hiểu về các chất hóa học khác, các em có thể truy cập ngay vào Vuihoc.vn và đăng ký tài khoản hoặc liên hệ ngay trung tâm hỗ trợ  để tham khảo thêm thật nhiều kiến thức nhé!