第一章生活中的水

人类如何利用水

水是我们生活中无处不在的“隐形英雄”，看看它都有哪些用途吧：

用途	具体例子
日常生活	喝水解渴、洗衣服、做饭、洗澡、冲厕所等。
农业	灌溉农田，让稻米、小麦等作物茁壮成长。
工业	工厂用水冷却机器，比如发电厂的冷却塔；还可以用水制造饮料、纸张等产品。
交通	货船通过河流或海洋运送货物，比如长江上的货船运输粮食、建材等。
娱乐	游泳、冲浪、皮划艇、玩水上滑梯等各种水上活动。
发电	水力发电站利用水流的能量发电，比如著名的三峡大坝。

        生活小例子：

你喝的牛奶背后也离不开水！奶牛需要喝大量的水才能生产牛奶。

夏天游泳时，你有没有想过泳池里的水是经过特殊处理后才干净卫生的？

水和生命

水不仅是生活中的“好帮手”，也是生命的“守护者”！

生物	含水量	有趣事实
人类	70%-80%	如果你体内的水分减少10%，就会感到口渴甚至虚弱！
水生植物	90%以上	像荷叶、海藻这样的植物几乎全是水，离开水就无法生存。
水母	98%	水母几乎就是一团“水做的生物”，离开水会迅速干瘪。
猴面包树	可储存5000升水	在非洲干旱地区，猴面包树靠储水结构存活，被称为“沙漠中的水库”。

        生活小例子：

夏天运动后出汗多，你会感到口渴，这是因为身体需要补充流失的水分。

如果你养了植物，比如仙人掌，它们会通过储水结构在干旱时“自给自足”。

基本性质

性质	描述
无色、无气味、无味道	水是透明的，没有颜色，也没有气味和味道。
沸点和凝固点	在一个大气压下，水在 100°C 时沸腾，0°C 时凝固成冰。
杂质的影响	水中的杂质会改变水的物理性质，比如密度和熔点。

        生活小例子：

冬天时，河水表面会结冰，但冰下面的水仍是液态，这就是水的独特性质之一！

如果你往水里加盐，水的沸点会变高，这就是为什么煮面条时加盐会让水烧得更“热”。

水的特殊热性质

性质	描述
比热大	水的比热是 1cal/g°C，意味着水吸热或放热时，温度变化较慢。
汽化热大	水蒸发时需要吸收大量热量，帮助调节温度。

        生活小例子：

夏天游泳时，你会觉得凉快，这是因为水吸收了身体的热量。

沙漠中白天和夜晚温差大，而海边却温差小，这就是因为海水的比热大，调节了温度。

水的密度

温度	密度变化
4°C时密度最大	水在 4°C 时密度最大，低于或高于4°C，密度都会变小。

        生活小例子：

冬天结冰的湖面，冰浮在水面上，而水底保持温暖，鱼儿依然可以自由游动。

如果水的密度没有这种特性，寒冷地区的湖泊可能会完全冻结，生物将难以存活。

水中的溶氧

性质	描述
溶氧的定义	水中溶解的氧气，供水生生物呼吸。
溶氧量的影响因素	水温越高，溶氧量越低；水面上的氧气分压越大，溶氧量越高。

        生活小例子：

炎热夏天，鱼塘里的鱼可能会因为缺氧而浮到水面呼吸空气。

水族馆里的增氧泵可以增加水中的溶氧量，让鱼儿更健康。

水是优良的溶剂

水可以溶解许多物质，是生命活动中不可缺少的溶剂。

        生活小例子：

喝一杯水后，水会被吸收到血液中，参与全身的循环，维持生命活动。

吃水果时，你也在补充水分！比如西瓜含水量高达90%以上。

水的表面张力

水表面分子之间的引力，使水表面具有自动缩小的趋势。

        生活小例子：

雨滴总是圆圆的，这是因为表面张力让水滴保持球形。

水黾能在水面上“滑冰”，靠的就是水的表面张力。

吸附力和毛细现象

水分子通过吸附力和内聚力，在细小管道中上升或下降的现象。

        生活小例子：

把纸巾的一端放进水里，水会沿着纸巾慢慢爬升，这就是毛细现象。

植物根系吸水，水分通过毛细现象被输送到叶片。

水合物的颜色和水的检验

水的特性

特性	描述
无刺激性和腐蚀性	水对人体和普通物质没有刺激性，也不会腐蚀大多数材料。
优良溶剂	水能溶解许多物质，是生命活动中的重要介质。

        生活小例子：

你喝的果汁、可乐中，糖、色素等物质都溶解在水里。

洗衣服时，洗衣粉可以溶解在水中，帮助去除污渍。

如何证明水的存在？

方法	现象
白色无水硫酸铜（CuSO₄）	加水后由白色变成蓝色。
蓝色无水氯化钴（CoCl₂）	加水后由蓝色变成红色。

        生活小例子：

在化学实验中，常用无水硫酸铜来检测水的存在。比如，将白色粉末放在潮湿的空气中，它会慢慢变蓝，说明空气中有水分。

如何证明液体是纯水？

方法	现象
沸点	纯水在 100°C 时沸腾。
冰点	纯水在 0°C 时凝固成冰。

        生活小例子：

如果你在高山上烧水，会发现水的沸点低于100°C，这是因为气压降低的缘故。

冰块融化成水时，温度会保持在0°C，直到完全融化。

地球上的水循环

什么是水循环？

水通过蒸发、凝结和降水等过程，在海洋、大气和陆地之间不断循环，以固态、液态和气态三种状态转换，这一过程称为 水循环。

过程	描述
蒸发	水从地表（如海洋、湖泊、河流）蒸发成水蒸气，进入大气中。
凝结	水蒸气在空中冷却，凝结成小水滴，形成云。
降水	水滴聚集变大后，以雨、雪、冰雹等形式降落到地面。

        生活小例子：

夏天晒衣服时，衣服上的水分蒸发到空气中，这就是蒸发的过程。

冬天窗户上的水汽凝结成小水珠，这是凝结现象。

地球上的水分布

水的分布	描述
海洋	地球上含水量最多，储存了大量热能，帮助维持地球表面温度的稳定。
河流和湖泊	提供淡水资源，支持人类和动物的生活。
冰川	储存了地球上大部分的淡水。
地下水	雨水渗入地下，形成的重要水资源。
大气中的水	以水蒸气形式存在，参与水循环。

        生活小例子：

海洋不仅是水的储存库，还调节了全球的气候，比如让沿海地区的温差小于内陆地区。

冰川融化后流入河流，成为淡水资源的重要来源。

雨水的去向

雨水落到地面后，主要有以下三个去向：

去向	描述
地表径流	雨水汇聚成小溪、小河，最终流入湖泊或海洋。
渗入地下	雨水穿过土壤和岩石的空隙，形成地下水。
蒸发或蒸腾	雨水直接蒸发，或者被植物吸收后通过叶子的蒸腾作用回到大气中。

        生活小例子：

下雨后，你会发现街道上的雨水汇聚成小水流，最终流进下水道，这就是地表径流。

树木吸收雨水后，通过叶子蒸腾作用将水分释放到空气中，这也是水循环的一部分。

水循环的意义

意义	描述
调节气候	海洋储存热能，防止地球表面温度剧烈变化。
供给淡水	水循环将海水转化为淡水，提供给人类和生物使用。
支持生态系统	水循环为植物、动物和微生物提供必要的水分。

        生活小例子：

海洋蒸发的水分形成降雨，滋润了农田，促进粮食生产。

如果没有水循环，地球上的淡水资源会枯竭，生物无法生存。

水的组成

组成	描述
化学式	水的化学式为 H₂O，由两个氢原子和一个氧原子组成。
发现历史	1800年，英国科学家尼可尔森和卡莱尔通过电解水发现了其组成。

        生活小例子：

你喝的水，其实是由无数的水分子（H₂O）组成的！

如果将水分解，氢气可以作为燃料，氧气则是支持燃烧的重要气体。

水的电解原理

步骤	描述
电解质的作用	纯水难以导电，需要加入少量电解质（如氢氧化钠或硫酸）来帮助导电。
电极的连接	正极：与电池正极相连，产生氧气。负极：与电池负极相连，产生氢气。
气体的生成	通电后，水分解为氧气（O₂）和氢气（H₂），比例为 1:2。

水的电解装置

装置组成	描述
试管	两个试管倒立在烧杯中，盛满水，用于收集生成的气体。
电极	使用注射针头作为电极，分别插入试管口，通过导线与电源相连。
电源	使用直流电（电池组或电源供应器）提供电流。

实验示意图：

烧杯中加入水和电解质。

两个试管倒立，用于收集气体。

通电后，观察试管内气体的变化。

电解水的注意事项

注意事项	描述
电极的选择	注射针头比白金便宜，效果优于碳棒，但易生锈，需定期更换。
加速电解的方法	增大电流：串联更多电池。缩小电极距离：但要避免电极接触。
气体收集方法	利用排水集气法收集气体，因为生成的气体密度比水小且不溶于水。
溶液变化	若加入氢氧化钠作为电解质，电解后溶液的碱性会增强，pH值会降低。

        生活小例子：

实验室中用电解水的方法制备氧气和氢气。

氢气是一种清洁能源，未来可能用于汽车燃料。

水电解后的产物

产物	描述
氧气（O₂）	生成于正极，比例为1份。
氢气（H₂）	生成于负极，比例为2份。

气体的检验方法

气体	检验方法	现象
氧气（O₂）	将带余烬的火柴快速插入正极试管中。	火柴复燃，说明气体是支持燃烧的氧气。
氢气（H₂）	将点燃的火柴靠近负极试管口。	产生爆鸣声，且有蓝色火焰，说明是氢气。

        生活小例子：

氧气是我们呼吸的关键气体，氢气则是未来清洁能源的重要来源。

在火箭发射中，氢气和氧气的燃烧提供了巨大的推力。

生活用水的来源

来源	描述
自来水	自来水主要取自河流、湖泊、水库或地下水，经过净化处理后供大家使用。
天然水中的微生物	天然水中含有许多微生物，如藻类、原生动物和细菌，它们可能使水的颜色和气味发生变化，甚至导致水变黑发臭。
泥沙和杂质	河流中的水常夹带泥沙，使水变得浑浊，且含有可溶性杂质。

        生活小例子：

雨后河水变得浑浊，说明夹带了大量泥沙。

如果水中有藻类过度生长，水可能会变绿并散发异味。

检验水质的方法

方法	描述
pH试纸	用于测定水的酸碱性，pH值为 7 时表示中性水。
蒸干法	将水蒸发干，观察是否有残留物以检测水中是否含有可溶性杂质。

        生活小例子：

用pH试纸检测家中的自来水，通常会发现pH值接近7。

将水烧干后，如果留下白色晶体，可能是水中含有溶解的矿物质（如钙、镁）。

生活用水的净化

步骤	描述
沉淀	将水静置，泥沙等较大的颗粒物会沉到水底。
过滤	用滤网或滤纸去除水中的悬浮物。
消毒	加入氯气或臭氧，杀死水中的细菌和其他微生物。

        生活小例子：

家庭用的滤水器通过过滤和吸附作用，可以去除水中的悬浮颗粒和异味。

自来水厂会对水进行消毒，以确保安全饮用。

海水制盐

海水中含盐的原因

因素	描述
蒸发	海水蒸发会使盐分浓缩，增加盐度。
降水	降雨会稀释海水，降低盐度。

        生活小例子：

热带地区由于高温蒸发量大，海水盐度较高；而降雨量大的地方，海水盐度则较低。

红海因蒸发量大、降水少，盐度非常高。

制盐的过程

步骤	描述
引水	涨潮时，将海水引入蒸发池。
蒸发	通过日晒蒸发，浓缩海水中的盐分。
结晶	当浓度达到一定程度时，将海水导入结晶池，析出食盐。

制盐示意图：

海水进入蒸发池，通过太阳晒干。

盐分浓缩后，析出晶体。

将晶体收集、清洗、晾干，制成食盐。

海水制盐的意义

意义	描述
食盐来源	海水是食盐的主要来源之一，满足人类的日常需求。
经济价值	制盐业为沿海地区提供了重要的经济收入来源。
环境友好	通过自然蒸发制盐，能耗低且对环境影响小。

        生活小例子：

市场上售卖的粗盐、精盐，大多是通过海水制盐获得的。

盐不仅是调味品，还用于腌制食物、防止腐败。

第一章生活中的水

人类如何利用水

水和生命

基本性质

水的特殊热性质

水的密度

水中的溶氧

水是优良的溶剂

水的表面张力

吸附力和毛细现象

水合物的颜色和水的检验

水的特性

如何证明水的存在？

如何证明液体是纯水？

地球上的水循环

什么是水循环？

地球上的水分布

雨水的去向

水循环的意义

水的组成

水的电解原理

水的电解装置

电解水的注意事项

水电解后的产物

气体的检验方法

生活用水的来源

检验水质的方法

生活用水的净化

海水制盐

海水中含盐的原因

制盐的过程

海水制盐的意义

独中学库

Class Sessions

第一章 生活中的水

人类如何利用水

水和生命

基本性质

水的特殊热性质

水的密度

水中的溶氧

水是优良的溶剂

水的表面张力

吸附力和毛细现象

水合物的颜色和水的检验

水的特性

如何证明水的存在？

如何证明液体是纯水？

地球上的水循环

什么是水循环？

地球上的水分布

雨水的去向

水循环的意义

水的组成

水的电解原理

水的电解装置

电解水的注意事项

水电解后的产物

气体的检验方法

生活用水的来源

检验水质的方法

生活用水的净化

海水制盐

海水中含盐的原因

制盐的过程

海水制盐的意义

独中学库

Class Sessions

第一章生活中的水