水都是含有什么成分
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发布时间：2022-04-23 20:24
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时间：2023-04-30 10:15
水的性质
水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是非常罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸气。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。
在20℃时，水的热导率为0.006 J/s cm K，冰的热导率为0.023 J/s cm K，在雪的密度为0.1×103 kg/m3时，雪的热导率为0.00029 J/s cm K。水的密度在3.98℃时最大，为1×103kg/m3，温度高于3.98℃时，水的密度随温度升高而减小 ，在0～3.98℃时，水不服从热胀冷缩的规律，密度随温度的升高而增加。水在0℃时，密度为0.99987×103 kg/m3，冰在0℃时，密度为0.9167×103 kg/m3。因此冰可以浮在水面上。
水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量离解为氢和氧，但水在通电的条件下会离解为氢气和水。具有很大的内聚力和表面张力，除汞以外，水的表面张力最大，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水有极微弱的导电能力，但普通的水含有少量电解质而有导电能力。
水本身也是良好的溶剂，大部分无机化合物可溶于水。
在-213.16℃，水分子会表现出现厌水性。
水的来源
地球是太阳系八大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。地球上水的起源在学术上存在很大的分歧，目前有几十种不同的水形成学说。有观点认为在地球形成初期，原始大气中的氢、氧化合成水，水蒸气逐步凝结下来并形成海洋；也有观点认为，形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。另外的观点认为，原始地壳中硅酸盐等物质受火山影响而发生反应、析出水分。也有观点认为，被地球吸引的彗星和陨石是地球上水的主要来源，甚至现在地球上的水还在不停增加。
对气候的影响
水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%，保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量，使气温不致过高；在冬季则能缓慢地释放热量，使气温不致过低。
海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云，云中的水通过降水落下来变成雨，冬天则变成雪。落于地表上的水渗入地下形成地下水；地下水又从地层里冒出来，形成泉水，经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环。
雨雪等降水活动对气候形成重要的影响。在温带季风性气候中，季风带来了丰富的水气，形成明显的干湿两季。
此外，在自然界中，由于不同的气候条件，水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现并影响气候和人类的活动。
对地理的影响
地球表面有71%被水覆盖，从空中来看，地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤，冲淤河道，搬运泥沙，营造平原，改变地表形态。
地球表层水体构成了水圈，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水。由于注入海洋的水带有一定的盐分，加上常年的积累和蒸发作用，海和大洋里的水都是咸水，不能被直接饮用。某些湖泊的水也是含盐水。世界上最大的水体是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。欧亚*上的里海是最大的咸水湖。
地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公里. 当中
海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.2%)。
冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或1.8%)。
地下水占了13 000 000立方公里(或者0.9%)。
湖泊，内陆海，和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.02%)。
大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13 000立方公里(或0.001%)。
对生命的影响
地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占70%；而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被等水生生物。
水有利于体内化学反应的进行，在生物体内还起到运输物质的作用。 水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。
水的种类
不同的学科对水有着一些不同的称呼：
根据水质的不同，可以分为：
软水：硬度低于8度的水为软水。
硬水：硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果，硬水加热会有较多的水垢。
饮用水根据氯化钠的含量，可以分为：
淡水。
咸水
此外还有：生物水：在各种生命体系中存在的不同状态的水。
天然水：
土壤水：贮存于土壤内的水
地下水：贮存于地下的水
超纯水：纯度极高的水，多用于集成电路工业
结晶水：又称水合水。在结晶物质中，以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。
重水的化学分子式为D2O，每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二，通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应堆的减速剂和载热剂。
超重水的化学分子式为T2O，每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少，其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水还要高上万倍。
氘化水的化学分子式为HDO，每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。用途不大。
与水相关的化学反应
水的电离与溶液pH值
水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离: H2O+H2O H3O++OH- 通常H3O+简写为H+
水的离子积 Kw=[H+][OH-]
25度时，Kw=1×10-14
pH=－log10([H+])
pH7，溶液为碱性。
能溶于水的酸性氧化物或碱性氧化物都能与水反应，生成相应的含氧酸或碱。酸和碱发生中和反应生成盐和水。水在电流的作用下能够分解成氢气和氧气。碱金属和水接触会发生燃烧。
在催化剂的作用下，无机物和有机物能够与水进行水解反应：
有机物的水解：有机物分子中的某种原子或原子团被水分子的氢原子或羟基(-OH)代换，例如乙酸甲酯的水解：
无机物的水解：通常是盐的水解，例如弱酸盐乙酸钠与水中的H+结合成弱酸，使溶液呈碱性：
此外，水本身也可以作为催化剂。
淡水短缺问题与对策
地球上水总储量约为1.36x1018m3，但除去海洋等咸水资源外，只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形势存在，河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。
世界气象组织于1996年初指出：缺水是全世界城市面临的首要问题，估计到2050年，全球有46％的城市人口缺水。对于水资源稀少的地区来说，水已经超出生活资源的范围，而成为战略资源，由于水资源的稀有性，水战争爆发的可能性越来越高。
为让全世界都关心淡水资源短缺的问题，第47届联合国大会确定每年3月22日为世界水日。
水的利用
水是人类生活的重要资源，特别是农业需要大量水进行灌溉，人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立，以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中，水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。
随着科学技术的发展，人们兴修水利，与水涝害和洪水等自然灾害作斗争。因此形成了一些专门与水有关的研究领域，如水力学，水文科学，水处理等，甚而产生了以水为生的产业水产业。
工业生产和化工生产大量使用这种廉价的原料。但未经处理的废水的任意排放就会造成水污染。为了解决这一问题，污水的处理就变得十分必要。 (见水污染和污水处理。)
水和农业的发展
公元前3000年，中国
已知的最古老的灌溉技术是用于水稻种植。农夫构筑起四边有着堤埂、类似于浅浅的池塘的水田，然后从附近的小溪引来水，灌到里面。这一古老的技术直到现在还在东南亚、东亚和南亚被广泛采用。
公元前2000年，埃及
埃及的农夫发明了从尼罗河提水的方法。他们采用的工具被叫做桔槔，即利用一根横杆来方便地从河里提升水桶。从河里提上来的水通过水渠灌溉农田。这种桔槔目前依然在埃及、印度和其他一些国家使用。
公元前700年，亚述
亚述是古代东方的一个国家。它的国王塞纳雪利伯在首都尼尼微城四周种满了果树、棉花和其他珍稀植物。为了灌溉这些植物，他修建了一条10千米长的运河和一个石制的水槽，用来从附近的山里引水。
公元500年，墨西哥
在墨西哥前首都特诺奇幕特兰城的周围有许多沼泽湖，阿兹特克人在沼泽湖里建造台田。他们将湖底出来的沃土铺在台田上，再种上玉米。台田周围网状的沟渠确保了农作物的用水，农夫也可以驾着小船在台田间穿行。
公元1870年，美国
美国中部干涸的大平原的农业用水只能依靠地下水。当分得*公有地的定居移民来到那里时，他们利用风车的动力抽取地下水，再挖掘沟渠，将抽取的地下水引入农田进行灌溉。
公元1990年，以色列
水是沙漠地区的生存之本。滴灌是一种在输水管上打小孔，让水直接滴注到每株植物根旁土壤的灌溉方法。这种方法能使灌溉用水的损耗量降到最小。
饮用水的处理
1. 第一次过滤：从河流等引入的水流经过滤网滤去鱼、树叶和垃圾等；
2. 吸附：在第一次过滤的水中加入明矾以形成黏性絮状物，泥土、细菌和其他微粒都黏附到矾花上，然后水流经沉淀盆，滤除矾花；
3. 第二次过滤：水慢慢流过沙或沙砾，滤除了海藻、细菌和一些化学成分；
4. 氯化：在水中加入氯来杀死剩下的有机生物；
5. 通风：迫使空气进入处理水，赶出由氯产生的气体，减少令人不适的气味和味道；
6. 追加处理：可以加入钠或石灰来软化硬水。有些社区加入氟化物来防止氯对牙齿产生腐蚀。
（家庭）废水处理
1. 初步处理：废水流经处理设备，流速放慢，大的一些固状物沉淀下来。水经过沉淀槽时，小一些的微粒沉入底部，形成矿泥；
2. 再处理：在滴流过滤系统中，废水通过沙砾得以过滤，沙砾表面也可铺一层细菌群落，以分解污水中的废物；
3. 追加处理：水被排入露天池塘，在那里，阳光、空气使它天然净化。进入大气后形成纯净水蒸气。氯一般在处理水的再次排放前加入。
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时间：2023-04-30 10:15
水有许多奇妙的性质，这些性质对人类的生存环境有着重要的意义。一般说，物质在固态时的密度比它在液态时的密度大。但是，水具有反常膨胀的性质，在4℃时，水的密度最大。这样冬天江河的水结冰时，冰总浮在水面上，冰下有一定深度的水却始终能保持在0℃到4℃之间，使水中的生物能安全地生存，见图4－2。
水的比热容很大，自然界中的水在白昼时能吸收贮存太阳能，在晚间又把这些能量慢慢地释放出来，使地球昼夜的温差不会过分悬殊，从而使地球上的生命能在适宜的环境中生存。
水的组成 长期以来，人们一直认为水是一种单质，因为用一般的加热方法很难把它分解。直到18世纪末，才由科学家用实验证明了水是一种化合物。
水是由什么元素组成的化合物呢？我们可以通过下面两种不同的方法进行研究。
【实验4-1】 在图4－3水电解器的玻璃管里装满水，通直流电，观察电极上和玻璃管内生成的气体和它的体积。过一会儿用点燃的木条分别检验两根玻璃管内的气体。
实验表明，当接通直流电后，电极上就有气泡产生，两根玻璃管中汇集了无色的气体。其中连接正极一端产生的气体比连接负极一端产生的气体少，它们的体积比大约是1∶2。
体积小的气体，能使燃着的木条燃烧得更旺，证明它是氧气。
体积大的气体，能够燃烧，这是氢气。
水电解生成了氢气和氧气(图4－4)，说明水是由氢、氧两种元素组成的化合物。这个反应可以表示如下：
【实验4－2】点燃从氢气发生装置中产生的纯净氢气。将点燃氢气的尖嘴导管伸入充满氧气的干燥集气瓶里(图4－5)。仔细看一看集气瓶的内壁有什么现象。
干燥的集气瓶内壁蒙上了一层水汽，说明氢气跟氧气反应生成了水(图4－6)。这个反应表示如下：
无论是水的电解，还是氢气在氧气中燃烧，两个实验都证明了水确实是由氢元素和氧元素组成的化合物。人们经过大量的实验测定和科学分析，证实了1个水分子是由两个氢原子和1个氧原子构成的。水的分子式是H2O。
化合反应和分解反应 仔细分析上述两个实验所发生的反应，我们发现这两个反应的形式不一样。电解水所发生的反应是由水一种物质反应生成了氢气和氧气两种物质。
化学上把由一种物质反应生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应。高锰酸钾受热后生成氧气、锰酸钾和二氧化锰，这也是分解反应。
氢气在氧气中燃烧生成水的实验是由氢气和氧气两种物质反应生成了水一种物质。
化学上把由两种或两种以上物质反应生成一种其他物质的反应叫做化合反应。镁在空气中燃烧生成氧化镁，也是化合反应。
分解反应和化合反应是化学反应中两种最基本的反应类型。
