水的知识Word文档格式.docx
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比热容
4.186kJ/（kg·
℃）/4.2kJ/（kg·
℃）
三相点
0.01℃
化学性质
两性
来源
概述
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界上存在很大的分歧，目前有几十种不同的水形成学说。
有些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，甚至地球上的水还在不停增加。
当我们打开世界地图时，或者当我们面对地球仪时，呈现在我们面前的大部分面积都是鲜艳的蓝色。
从太空中看地球，我们居住的地球是很圆的，因为地球的赤道半径仅比两极半径长0．33%。
地球是极为秀丽的蔚蓝色球体。
水是地球表面数量最多的天然物质，它覆盖了地球71%以上的表面。
地球是一个名副其实的大水球。
观点
自生说
1.地球从原始星云凝聚成行星后，由于内部温度变化和重力作用，物质发生分异和对流，于是地球逐渐分化出圈层，在分化过程中，氢、氧气体上浮到地表，再通过各种物理及化学作用生成水；
2.水是在玄武岩先熔化后冷却形成原始地壳的时候产生的。
最初地球是一个冰冷的球体。
此后，由于存在地球内部的铀、钍等放射性元素开始衰变，释放出热能。
因此地球内部的物质也开始熔化，高熔点的物质下沉，易熔化的物质上升，从中分离出易挥发的物质：
氮、氧、碳水化合物、硫和大量水蒸气，试验证明当1m3花岗岩熔化时，可以释放出26L的水和许多完全可挥发的化合物；
3.地下深处的岩浆中含有丰富的水，实验证明，压力为15kPa，温度为1，0000℃的岩浆，可以溶解30%的水。
火山口处的岩浆平均含水6%，有的可达12%，而且越往地球深处含水量越高。
据此，有人根据地球深处岩浆的数量推测在地球存在的45亿年内，深部岩浆释放的水量可达现代全球大洋水的一半；
4.火山喷发释放出大量的水。
从现代火山活动情况看，几乎每次火山喷发都有约75%以上的水汽会喷出。
1906年维苏威火山喷发的纯水蒸气柱高达13，000米，一直喷发了20个h。
阿拉斯加卡特迈火山区的万烟谷，有成千上万个天然水蒸气喷出孔，平均每秒种可喷出97～6450C的水蒸汽和热水约23，000m3。
据此有人认为，在地球的全部历史中，火山抛出来的固体物质总量为全部岩石圈的一半，火山喷出的水也可占现代全球大洋水的一半；
5.地球内部矿物脱水分解出部分水，或者释放出的一氧化碳、二氧化碳等气体，在高温下与氢作用生成水。
此外，碳氢化合物燃烧也可以生成水，在坚硬的火成岩中，也有一定数量的结晶水和原始水的包裹体。
外生说
1.人们在研究球粒陨石成分时，发现其中含有一定量的水，一般为0.5～5%，有的高达10%以上，而碳质球粒陨石含水更多。
球粒陨石是太阳系中最常见的一种陨石，大约占所有陨石总数的86%。
一般认为，球粒陨石是原始太阳最早期的凝结物，地球和太阳系的其他行星都是由这些球粒陨石凝聚而成的；
2.太阳风到达地球大气圈上层，带来大量的氢核、碳核、氧核等原子核，这些原子核与大气圈中的电子结合成氢原子、碳原子、氧原子等。
再通过不同的化学反应变成水分子，据估计，在地球大气的高层，每年几乎产生1.5t这种“宇宙水”。
然后，这种水以雨、雪的形式落到地球上。
3.科学家在"
深度撞击号"
在2005年1月13日撞击了坦普尔1号彗星的彗核后在溅起的物质中发现了冰，两-三亿年前，由于木星与土星两颗气态巨行星在它们的两星连珠时产生了巨大引力，奥尔特云中的彗星被拉进了内太阳系中，地球也受到了彗星的撞击，研究表明，大部分彗星是由宇宙尘埃、气体、冰组成的，谷神星这一颗彗星中含有的水分比地球上所有的水还要多，彗星穿过大气层时会融化为水，以雨、雪等形式落到地面上。
性质
编辑
三态变化
众所周知，水有三态，分别为：
固态、液态、气态。
但是水却不止只有三态，还有：
超临界流体、超固体、超流体、费米子凝聚态、等离子态、
玻色-爱因斯坦凝聚态等等。
物理
通常是无色、无味的液体。
沸点：
99.975℃（气压为一个标准大气压时，也就是101.375kPa）。
凝固点：
0℃
三相点：
最大相对密度时的温度：
3.982℃
比热容：
℃）0.1MPa15℃蒸发潜热：
2257.2kJ/（kg）0.1MPa100℃
密度：
水的密度在3.98℃时最大，为1×
103kg/m3，水在0℃时，密度为0.99987×
103
kg/m3，冰在0℃时，密度为0.9167×
kg/m3。
临界温度：
374.2℃
导热率:
在20℃时，水的热导率为0.006J/s·
cm·
K，
冰的热导率为0.023J/s·
在雪的密度为0.1×
kg/m3时，雪的热导率为0.00029J/s·
K。
浮力分类：
悬浮、漂浮、沉底、上浮、下沉。
不同温度下水的各类物理参数：
t
p
c
λ
a
温度
压力
导热系数
热扩散率
℃
kPa
kJ/（kg·
K）
W/（m·
10m/h
0.613
4.2077
0.558
4.8
10
1.227
4.1910
0.563
4.9
20
2.333
4.1826
0.593
5.1
30
4.240
4.1784
0.611
5.3
40
7.373
0.623
5.4
50
12.332
0.642
5.6
60
19.918
0.657
5.7
70
31.157
0.666
5.9
80
47.343
4.1952
0.670
6.0
90
70.101
0.680
6.1
100
101.325
4.2161
0.683
110
143
4.2287
0.685
120
198
4.2454
0.686
6.2
130
270
4.2663
140
361
4.2915
150
476
4.3208
0.684
160
618
4.3543
170
792
4.3878
0.679
180
1003
4.4254
0.675
190
1255
4.4631
200
1555
4.5134
0.663
210
1908
4.6055
0.655
220
2320
4.6473
0.645
230
2798
4.6892
0.637
240
3348
4.7311
0.628
水密度的变化
水的密度在3.982℃时最大，为1000kg/m3，温度高于3.982℃时（也可以忽略为4℃），水的密度随温度升高而减小，在0～3.984℃时，水热缩冷涨，密度随温度的升高而增加。
温度（摄氏度）
密度（
）
-30
983.854
-20
993.547
-10
998.117
999.8395
4
999.9720
999.7026
15
999.1026
998.2071
22
997.7735
25
997.0479
995.6502
992.2
983.2
971.8
958.4
备注：
低于0摄氏度的为过冷的水，别的皆为1标准大气压下的数值[1]
原因：
主要由分子排列决定。
也可以说由氢键导致。
由于水分子有很强的极性，能通过氢键结合成缔合分子。
液态水，除含有简单的水分子（H₂O）外，同时还含有缔合分子（H₂O）2和（H₂O）3等，当温度在0℃水未结冰时，大多数水分子是以（H₂O）3的缔合分子存在，当温度升高到3.98℃（101.375kPa）时水分子多以（H₂O）2缔合分子形式存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。
如果温度再继续升高在3.982℃以上，一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。
水温降到0℃时，水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻两个氢键这种排布导致成是种敞开结构，冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反比同温度的水小。
化学
化学式：
结构式：
H—O—H（两氢氧键间夹角104.5°
）。
相对分子质量：
18.016
化学实验：
水的电解。
方程式：
2H₂O=通电=2H₂↑+O₂↑（分解反应）
分子构成：
氢原子、氧原子。
CAS号：
7732-18-5
水具有以下化学性质：
1.稳定性：
在2000℃以上才开始分解。
水的电离：
纯水中存在下列电离平衡：
H₂O==可逆==H⁺+OH⁻或H₂O+H₂O=可逆=H₃O⁺+OH⁻。
注：
“H₃O⁺”为水合氢离子，为了简便，常常简写成H⁺，更准确的说法为H9O4⁺，纯水中氢离子物质的量浓度为10⁻⁷mol/L。
2.水的氧化性：
水跟较活泼金属或碳反应时，表现氧化性，氢被还原成氢气。
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑
3Fe+4H₂O（水蒸气）=Fe₃O₄+4H₂（加热）
C+H₂O=CO+H₂（高温）
3.水的还原性：
水跟氟单质反应时，表现还原性，氧被还原成氧气
2F₂+2H₂O=4HF+O₂↑。
4.水的电解：
水在直流电作用下，分解生成氢气和氧气，工业上用此法制纯氢和纯氧2H₂O=2H₂↑+O₂↑。
5.水化反应：
水可跟活泼金属的碱性氧化物、大多数酸性氧化物以及某些不饱和烃发生水化反应。
Na₂O+H₂O=2NaOH
CaO+H₂O=Ca（OH）₂
SO₃+H₂O=H₂SO₄
P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄
CH₂=CH₂+H₂O←→C₂H₅OH
6.水解反应
盐的水解：
氮化物水解：
Mg₃N₂+6H₂O（加热）=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑
NaAlO₂+HCI+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCI（NaCI少量）
碳化钙水解：
CaC₂（电石）+2H₂O（饱和氯化钠）=Ca（OH）₂+C₂H₂↑
卤代烃水解：
C₂H₅Br+H₂O（加热下的氢氧化钠溶液）←→C₂H₅OH+HBr
醇钠水解：
C₂H₅ONa+H₂O→C₂H₅OH+NaOH
酯类水解：
CH₃COOC₂H₅+H₂O（铜或银催化并且加热）←→CH₃COOH+C₂H₅OH
多糖水解：
（C₆H₁₀O₅）n+nH₂O←→nC₆H₁₂O₆
丙腈水解：
CH₃CH₂CN+H₂O→CH₃CH₂C（OH）NH
CH₃CH₂C（OH）NH+H₂O→CH₃CH₂C（OH）₂NH₂→
CH₃CH₂CONH₂+H₂O→CH₃CH₂COOH+NH₃
酰胺水解：
—CO—NH—+H₂O→—COOH+NH₂—
6.水分子的直径数量级为10的-10次方，一般认为水的直径为2~3个此单位。
7.水的电离：
纯水有极微弱的导电能力，因为水有微弱的电离，存在着水的解离平衡。
H₂O←→H⁺+OH⁻
298.15K（即：
25摄氏度）时纯水的离子积为10-14。
8.水是两性物质，既有氢离子（H⁺），也有氢氧根离子（OH⁻）。
但纯净蒸馏水是中性的。
9.水的PH值:
水在25℃下PH值为7（中性）,随着温度的变化仍为中性。
软硬度
日常生活中的水可分为软水和硬水，溶有较多可溶性钙、镁和铁盐的水叫做硬水。
水中含有的Ca2+，Mg2+等离子的总浓度称为硬度。
水的硬度的单位为mol·
m-3或mmol·
dm-3。
根据水的硬度可以将水分类为：
硬度/（mmol·
dm-3）
>
4.5
3.0~4.5
1.5~3.0
0.5~1.5
<
0.5
名称
极硬水
硬水
中硬水
软水
极软水
工业上也有其他定义：
以1dm3水中含有的MgO与CaO总量相当于10mg的CaO定义为硬度1°
，硬度在8°
以上的为硬水。
含有HCO3-的水称为暂时硬水，加热时碳酸氢根离子分解使得钙镁离子沉淀而软化。
含有Cl-，SO42-的水不能通过加热软化，称为永久硬水。
可以用肥皂水来区分软硬度，煮沸可以使硬水变软
分类概念
地下水与地表水
地下水——有机物和微生物污染较少，而离子则溶解较多，通常硬度较高，蒸馏烧水时易结水垢；
有时锰氟离子超标，不能满足生产生活用水需求。
地表水——较地下水有机物和微生物污染较多，如果该地属石灰岩地区，其地表水往往也有较大的硬度，如四川的德阳、绵阳、广元、阿坝等地区。
原水与净水
原水——通常是指水处理设备的进水，如常用的城市自来水、城郊地下水、野外地表水等，常以TDS值（水中溶解性总固体含量）检测其水质，中国城市自来水TDS值通常为100～400ppm。
净水——原水经过水处理设施处理后即称之为净水。
纯净水与蒸馏水
纯净水——原水经过反渗透和杀菌装置等成套水处理设施后，除去了原水中绝大部分无机盐离子、微生物和有机物杂质,可以直接生饮的纯水。
蒸馏水——以蒸馏方式制备的纯水，通常不用于饮用。
纯化水和注射用水
纯化水——医药行业用纯水，电导率要求<
2μs/cm。
注射用水——纯化水经多效蒸馏、超滤法再次提纯去除热原后可以配制注射剂的水。
自由水和结合水
自由水——又称体相水，滞留水。
指在生物体内或细胞内可以自由流动的水，是良好的溶剂和运输工具。
水在细胞中以自由水与束缚水（结合水）两种状态存在，由于存在状态不同，其特性也不同。
自由水占总含水量的比例越大，使原生质的粘度越小，且呈溶胶状态，代谢也愈旺盛。
结合水——是水在生物体和细胞内的存在状态之一，是吸附和结合在有机固体物质上的水，主要是依靠氢键与蛋白质的极性基（羧基和氨基）相结合形成的水胶体。
取用方法
地下取水
寻找地下水源的首选之地就是地表早已干枯的溪流与河流的河床地区。
虽然这些地方的地表早已无水，但是在它们的地表下往往能找到丰富的地下水。
日光蒸馏水
日光蒸馏取水法特别适用于沙漠地区，在地面挖一个长宽约90厘米、深45厘米的坑，坑底部中央放一水壶，在坑上放一块塑料薄膜，用石头或沙土将薄膜的四周固定在坑沿，然后在塑料膜的
中央部分吊一石块确保塑料膜呈弧形，以便水滴能顺利滑至中央底部并落入收集器中。
太阳的照射使坑内潮湿土壤和空气的温度升高，蒸发产生水汽。
水汽逐渐饱和，与塑料膜接触遇冷凝结成水珠，下滑至水壶中，这种方法在一天之内能收集大约半升水。
植物中取水
通过凝结植物的水汽来收集水分。
在一段健壮枝叶浓密的树木嫩枝上套一个塑料袋，放袋子的时候要注意使袋口朝上，袋的一角向下，这样便于接收叶面蒸腾作用产生的凝结水。
因为蒸腾作用产生的水汽上升与薄膜接触时遇冷后就会凝结成水滴。
应让凝结的水珠沿着薄膜内壁流入底部收集器中。
影响
对气候
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%，保护地球不致于被冷却。
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，云中的水分子在达到一定数量时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[注：
植物也参与了水循环]。
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，夏季风带来了丰富的水气，夏秋多雨，冬春少雨，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
在地球表面有71%被水资源覆盖，从空中来看，地球就是个蓝色的星球。
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，包括湿地、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，海水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，比如：
死海。
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。
欧亚大陆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。
海洋占了1,320,000,000立方公里（97.2%）；
冰川和冰盖占了25,000,000立方公里（1.8%）；
地下水占了13,000,000立方公里（0.9%）；
湖泊、内陆海，和河里的淡水占了250,000立方公里（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（0.001%）。
雨水的药用功能
雨水，又名无根水，中医认为其性轻清，味甘淡，诸水之上也。
夏日尤佳。
饮之可以去病。
（刚下的雨水中含有大量尘埃，特别在现代化的和工业污染严重的城市，成分相当复杂，甚至可能含有致病微生物。
但在未受污染的地方，干净的雨水功能依旧）。
对工程
1.古中国人早已把水灵活运用到农业中：
为保证水稻生活的环境湿润，他们在田沿筑起土埂，防止田内余水流失，大大提高了水稻产量。
他们还使用桔槔，桔槔是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆，当中是支点，末端悬挂一个重物，前段悬挂水桶。
当人把水桶放入水中打满水以后，由于杠杆末端的重力作用，便能轻易把水提拉至所需处。
桔槔早在春秋时期就已相当普遍，而且延续了几千年，是中国农村历代通用的旧式提水器具。
2.古代亚述国王在其首都四周种满珍稀植物。
为了灌溉这些植物，他修了一条长长的运河，用来从附近的水源处引水灌溉这些植物。
3.在墨西哥前首都特诺奇幕特兰四周有许多湖，阿兹泰克人在湖中建台田。
他们挖出湖里的淤泥铺在田上，再种上作物。
阿兹泰克人在台田周围挖了沟渠，类似于中国的水田用于灌溉。
4.以色列位于沙漠之中，沙漠占国土面积的60%，不仅耕地少，而且是一个半干旱地区，降雨量少，季节性强，区域分布不均，淡水资源缺乏的问题极为突出，出于生存和发展的需要，一建国就制定法律，宣布水资源为公共财产，由专门机构进行管理。
除兴修水利外，还大力发展节水技术。
农业生产中基本不用常见的漫灌、沟灌、畦灌方法。
20世纪70年代末以前多采用喷灌，占灌溉面积的87%，滴灌占10%。
80年代后，滴灌开始普遍采用，本世纪初已占灌溉面积的90%，主要用于蔬菜、水果、花卉、棉花等种植上。
滴灌投资并不比喷灌高，不仅节水，而且对地形、土壤、环境的适应性强，不受风力和气候影响，肥料和农药可同时随灌溉水施人根系，省肥省药，还可防止产生次生盐渍化，消除根区有害盐分。
滴灌技术的采用，使作物产量成倍增长，种植业产值的90%以上来自灌溉农业。
对人体
对于人来说，水是仅次于氧气的重要物质。
在成人体内，60~70%的质量是水。
儿童体内水的比重更大，可达近80%。
如果一个人不吃饭，仅依靠自己体内贮存的营养物质或消耗自体组织，可以活上一个月。
但是如果不喝水，连一周时间也很难度过。
体内失水10%就威胁健康，如失水20%,就有生命危险，足可见水对生命的重要意义。
水还有治疗常见病的效果，比如：
清晨一杯凉白开水可治疗色斑；
餐后半小时喝一些水，可以用来减肥；
热水的按摩作用是强效的安神剂，可以缓解失眠；
大口大口地喝水可以缓解便秘；
睡前一杯水对心脏有好处；
恶心的时候可以用盐水催吐。
1.溶解消化功能
水是体内一切生理过程中生物化学变化必不可少的介质。
水具有很强的溶解能力和电离能力（水分子极性大），可使水溶性物质以溶解状态和电解质离子状态存在，甚至一些脂肪和蛋白质也能在适当条件下溶解于水中，构成乳浊液或胶体溶液。
溶解或分散于水中的物质有利于体内化学反应的有效进行。
食物进入空腔和胃肠后，依靠消化器官分泌出的消化液，如唾液、胃液、胰液、肠液、胆汁等，才能进行食物消化和吸收。
在这些消化液中水的含量高达90%以上。
2.参与代谢功能
在新陈代谢过程中，人体内物质交换和化学反应都是在水中进行的。
水不仅是体内生化反应的介质，而且水本身也参与体内氧化、还原、合成、分解等化学反应。
水是各种化学物质在体内正常代谢的保证。
如果人体长期缺水，代谢功能就会异常，会使代谢减缓从而堆积过多的能量和脂肪，使人肥胖。
3.载体运输功能
由于水的溶解性好，流动性强，又包含于体内各个组织器官，水充当了体内各种营养物质的载体。
在营养物质的运输和吸收、气体的运输和交换、代谢产物的运输与排泄中，水都是起着极其重要的作用。
比如，运送氧气、维生素、葡萄糖、氨基酸、酶、激素到全身；
把尿素、尿酸等代谢废物运往肾脏，随尿液排出体外。
4.调节抑制功能
水的比热高，对机体有调节体温的作用。
防止中暑最好的办法就是多喝水。
这是因为认为摄入的三大产能营养素在水的参与下，利用氧气进行氧化代谢，释放能量，再通过水的蒸发可散发大量能量，避免体温升高。
当人体缺水时，多余的能量就难以及时散出，从而引发中暑。
此外，水还能够改善体液组织的循环，调节肌肉张力，并维持机体的渗透压和酸碱平衡。
5.润滑滋润功能
在缺水的情况下做运动是有风险的。
因为组织器官缺少了水的润滑，很容易造成磨损。
因此，运动前的1个小时最好要先喝充足的水。
体内关节、韧带、肌肉、膜等处的活动，都由水作为润滑剂。
水的黏度小，可使体内摩擦部位润滑，减少体内脏器的摩擦，防止损伤，并可使器官运动灵活。
同时水还有滋润功能，使身体细胞经常处于湿润状态，保持肌肤丰满柔软。
定时定量补水，会让皮肤特别水润、饱满、有弹性。
可以说，水是美肤的佳品。
6.稀释和排毒功能
不爱喝水的人往往容易长痘痘，这是因为人体排毒必须有水的参与。
没有足够的水，毒素就难以有效排出，淤积在体内，就容易引发痘痘。
其实，水不仅有很好的溶解能力，而且有重要的稀释功能，肾脏排泄水的同时可将体内代谢废物、毒物及食入的多余药物等一并排出，减少肠道对毒素
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