《自然界的水》知识速查

人类拥有的水资源

1.水的存在

水是地球上最普通、最常见的物质之一，不仅江河湖海中含有水，各种生物体内也含有水。

说明：生物体内水的质量分数一般在60%以上。以下是一些生物体内水的质量分数：

生物	水的质量分数
成年人	65%~70%
鱼类	79%~80%
水母、藻类	90%以上
香蕉、生菜等	90%以上

2.水的作用

（1）生命的孕育和维系需要水；

（2）人类的日常生活和工农业生产离不开水；

（3）水力发电利用的是水；

（4）水还能为人类提供水运的航道和宜人的环境。

3.水资源概况

（1）世界水资源状况

①水在地球上分布很广，地球上海洋水、湖泊水、河流水、地下水、大气水和生物水等各种形态的水总储量约为139×10$^{18}$m$^{3}$，地球表面约71%被水覆盖，其中海洋水约占全球总储水量的96.5%。

②地球上的总水储量虽然很大，但淡水很少。淡水只约占全球水储量的2.53%，其中大部分还分布在两极和高山的冰雪及永久冻土层中，难以利用；可利用的淡水只约占其中的30.4%，即1.07×10$^{16}$m$^{3}$，还不到总水量的1%。

③浩瀚的海洋不仅繁衍着无数水生生物，还蕴藏着丰富的化学资源，按目前测定，海水中含有80多种化学元素。

④随着社会的发展，一方面人类生活、生产的用水量不断增加，另一方面未经处理的废水、废物和生活污水的任意排放及农药、化肥的不合理施用等造成的水体污染，加剧了可利用水的减少，使原本已紧张的水资源更显短缺。

（2）我国水资源状况

我国水资源总量为27×10$^{12}$m$^{3}$（居世界第六位），但人均水量很少，只有2048m$^{3}$（数据取自2008年国家统计局公告），许多地区已出现因水资源短缺影响人民生活、制约经济发展的局面。

4.水资源缺乏的原因

（1）人类生活、生产的用水量不断增加。

（2）未经处理的废水、废物和生活污水的任意排放及农药、化肥的不合理施用等造成的水体污染，加剧了可利用水的减少，使原本已紧张的水资源更显短缺。

爱护水资源

1.节约用水

节约水资源就要提高水的利用效益。使用新技术、改革工艺和改变习惯可以大量节约工农业和生活用水。

（1）工业上，水的主要用途有：原料用水、产品处理用水、锅炉用水、冷却用水、洗涤用水等，工业上改变一些生产工艺，提高水的重复利用率，可以节约大量的水。

（2）农业上，特别是干旱地区，需要用大量的水进行灌溉，世界上用于农业的淡水占人类消耗淡水总量的60%~80%，农业用水量远远超过工业用水量。因此，各国都在努力发展节水型农业，例如农业和园林浇灌改大水漫灌为喷灌和滴灌，分别可以节水40%和70%以上。

（3）我们的日常生活中也要节约用水。如关紧身边的水龙头，更换滴、漏水水龙头，使用节水型器具，生活用水处理后二次利用等。

拓展：水是人类生存、人们生活和工农业生产不可取代的物质基础。水的开发利用状况直接关系到国民经济的发展，因而珍惜每一滴水是任何一位公民不可推卸的义务和责任。如图所示A为“节水徽记”，B为“国家节水标志”。

2.防治水体污染

（1）水体污染及危害

水体污染的概念	大量污染物质排入水体，超过水体的自净能力使水质恶化，水体及其周围的生态平衡遭到破坏，对人类健康、生活和生产活动等造成损失和威胁的情况
水体污染源	①工业污染：工业生产中不合理排放废水，污染水体 ②农业污染：农业生产中不合理使用农药、化肥，污染水体 ③生活污染：生活污水的任意排放，污染水体
水体污染的危害	不仅影响工农业生产、渔业生产，破坏水生态系统，还会直接危害人体健康

（2）水体污染的防治措施

工业上	使用新技术、新工艺减少污染物的产生；对污染的水体作处理使之符合排放标准
农业上	合理使用农药、化肥；提倡使用农家肥
生活上	不使用含磷洗涤剂；生活污水应先集中处理达标后再排放

拓展：

（1）“水华”是淡水水体中藻类大量繁殖的一种现象，是水体富营养化的一种表现，海水中出现的这种现象被称为“赤潮”。

（2）形成“水华”“赤潮”现象的主要原因是生活及工农业生产含有大量氮、磷的废水和污水进入水体，使藻类大量繁殖，从而引起水质恶化。

水的净化

1.纯水与天然水的区别

比较\名称	纯水	天然水
特征	无色、无臭、清澈透明，不含杂质	含有许多可溶性和不溶性杂质
分类	纯净物	混合物
举例	蒸馏水	河水、湖水、井水、海水等

可溶性和不溶性杂质：不溶性杂质使天然水浑浊，溶性杂质则可能使其有气味颜色。

2.自来水的净化

（1）自来水厂净水过程（如图所示）可表示为取水→加絮凝剂→反应沉淀池→过滤池→活性炭吸附池→清水池→消毒→配水泵→用户。

（2）【实验】探究明矾的净水作用

步骤	取2个烧杯，各盛大半烧杯浑浊的天然水，向其中1个烧杯中加入3药匙明矾粉末，搅拌溶解后，分置于另外2个烧杯中，静置，观察现象
现象	加入明矾的较澄清，不加明矾的烧杯中较大颗粒沉淀下来，仍有较小颗粒悬浮在水面上
结论	明矾可作絮凝剂。明矾溶于水后生成的胶状物对杂质有吸附性，使杂质沉降达到净水的目的

（3）常见的净水方法

①沉淀：沉淀分为静置沉淀和吸附沉淀。静置沉淀可以让部分不溶性的杂质（密度大的）沉到水底。吸附沉淀是指在水中加入絮凝剂明矾等，利用明矾溶于水后产生的胶状物吸附悬浮杂质，使杂质沉降，从而到净水的目的。

②过滤：可以除去液体中混有的不溶性固体杂质。

③吸附：活性炭具有吸附作用，不仅可以滤去一些不溶性的杂质还可以吸附掉一些可溶性的杂质（如色素和异味）。

④消毒：用氯气（Cl₂）作消毒剂可以杀死水中的细菌、病毒，用漂白粉[主要成分是次氯酸钙 Ca(ClO)₂]也可以消毒杀菌。

明矾可作絮凝剂：用作絮凝剂净化水的物质除了明矾外，还有硫酸铝、氯化铝、氯化铁等。

活性炭具有吸附作用：活性炭具有疏松多孔的结构，因此具有吸附性。活性炭的吸附性属于物理性质。

3.常用的净水方法

净水方法	原理	作用	净化程度
沉淀	利用重力作用让水中的颗粒物沉降的过程，包括静置沉淀和吸附沉淀	除去不溶性杂质
过滤	把液体与不溶于该液体的固体分开	除去不溶性杂质
吸附	利用活性炭等具有吸附作用的物质把水中的一些不溶性杂质滤去，部分可溶性杂质吸附在其表面而除去	除去不溶性杂质、部分可溶性杂质和臭
蒸馏	通过加热的方法使水变成水蒸气后冷凝成水	除去可溶性杂质和不溶性杂质

硬水和软水

1.硬水和软水

分类	硬水	软水
概念	含有较多可溶性钙、镁化合物的	不含或含较少可溶性钙、镁化合水物的水
鉴别方法	取等量的软水和硬水水样，分别向其中加入等量的肥皂水搅拌，观察，产生大量泡沫的水样是软水，不产生泡沫或产生泡沫很少且易起浮渣的水样是硬水

注意：

（1）硬水一定是混合物。

（2）软水不一定是纯净物。

（3）纯水一定属于软水。

拓展：

（1）水垢的主要成分是碳酸（CaCO₃）和氢氧化镁[Mg(OH)₂]，它们是由水中可溶性的钙、镁化合物受热分解以及与水作用生成的。

（2）长期饮用硬度高的水对人的身体健康不利。

（3）鉴别硬水和软水时，所用的肥皂水不要太浓，取用的水不能少，以免出现分不清硬水和软水的意外情况。

2.硬水的危害

（1）用硬水洗涤衣物，既浪费肥皂也洗不净衣物，时间长了还会使衣物变硬。

（2）锅炉用水硬度高了十分危险，因为锅炉内结垢后不仅浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，易引起管道变形或损坏，严重时还可能引起爆炸。

3.硬水软化的方法

除去或减少硬水中钙、镁化合物的过程叫做硬水的软化。

（1）生活中通过煮沸可以降低水的硬度。

（2）实验室中用蒸馏的方法使硬水软化。

（3）工业上和科学实验中还用到离子交换法等。

水的电解实验

1.探究水的组成

实验目的	验证水的组成
实验仪器	电解器和直流电源等（如图所示）
实验步骤	在电解器玻璃管里加满水，接通直流电源，观察并记录两个电极附近和玻璃管内发生的现象
实验现象	电极上均有气泡产生，通电一段时间后，两个玻璃管内收集了一些气体，与电源正极相连的玻璃管内的气体体积小，与电源负相连的玻璃管内的气体体积大，体积比约为1∶2（由于氧气在水中的溶解能力比氢气强，实验开始阶段，两支玻璃管内氧气和氢气的体积比小于1∶2，但最终氧气和氢气的体积比约为1∶2。）
气体检验	切断电源，正极产生的气体用燃着的木条检验，观察到燃着的木条燃烧更旺，说明是氧气；负极产生的气体用燃着的木条检验，气体能燃烧，并产生淡蓝色的火焰，说明是氢气
文字表达式
实验分析	氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据化学反成前后元素种类不变的原理，可推断水不是由一种元素组成的，是由氢、氧两种元素组成的
实验结论	（1）水在通电的条件下，发生了分解反应，生成了氢气和氧气（2）水由氢元素和氧元素组成