《化学水的组成》课件

化学水的组成质它仅础水是地球上最常见也是最重要的化学物之一，不是生命存在的基，也众应讲讨组结构是多化学反的媒介本次座将深入探水的化学成、分子以及其质帮们这种简单极复杂质独特性，助我理解看似却又其的物课程导入认识水的重要性约积质水覆盖了地球表面71%的面，是地球上最丰富的物它仅础类之一不是所有生命存在的基，也是人日常生活业产资和工生中不可或缺的源理解水的化学本质过习组们够通学水的化学成，我能更好地理解水的独特性质它应为以及在化学反中的行特点课程目标什么是水？水的定义水在自然界的存在形式从氢氧种组种状态态态化学角度看，水是由和两元素成的化合物，化学式在自然界中，水以三基本存在固（冰、雪）、液为₂标条纯净种态H O在准件下，的水是一无色、无味、无臭（河流、湖泊、海洋）和气（水蒸气、云）的透明液体为种极许质这作一性分子，水具有多独特的物理和化学性，些质为础性使其成地球上生命存在的基水的基本物理性质外观特征密度特性纯净时达的水是无色、无味、无臭在4°C，水的密度到最大这种们值约为的透明液体特性使我，1000kg/m³（或够轻过视观数种能易地通目察判断1g/cm³）水是少几固纯净层态态质水的度在深或大量存密度小于液的物之一，时现蓝这这在，水呈出淡色，是也是冰能漂浮在水面上的原红由于水分子对光的微弱吸收因所致热力学参数水的化学性质概述1化学稳定性温种键常下，水是一相对稳定的化合物水分子中的共价温条这种够非常牢固，在室件下不易分解稳定性使水能为许应质作多生物化学反的理想介2反应活性质它够种质发尽管水化学性稳定，但仍然能与多物生反应泼属钠钾剧应氢水可与活金（如、）烈反生成气和金属氢氧属氧应化物，也能与某些非金化物反形成酸3电离特性发电产氢⁺氢氧水可以生自离，生离子（H）和根离子⁻时纯这种浓为（OH）在25°C，水中两离子的度均⁻导值为⁷10mol/L，致水呈中性，pH7水的化学组成水的化学式₂元素质量比例H O₂个从质氢水的化学式H O表明每水分量比例看，水分子中元素个氢个氧组氧子由两原子和一原子占

11.19%，元素占

88.81%这个过键连氢数氧成三原子通共价尽管原子量是的两倍，但结构氧质远氢接，形成了具有特定几何的由于原子量大于原子，质绝稳定分子因此在量上占大比例分子结构特点键极氧氢间电负异氧水分子中的共价具有性，原子与原子之的性差使原带负电氢带电极子部分荷，而原子部分正荷，形成了水分子的性特征元素周期表简介氧的位置与特性氧（O）位于元素周期表的第二周期VIA氢的位置与特性数为它壳族，原子序8是地中含量第二多约氢个的元素，在大气中占21%（H）是元素周期表中的第一元素，氧个质个电温压数为它有8子和8子，在常常下以位于第一周期IA族，原子序1是₂轻O分子形式存在，是无色无味的气体，支宇宙中最丰富的元素，也是最的元素烧持燃氢个质个电温压氢与氧的化学键有一子和一子，在常常下₂以H分子形式存在，是无色无味的气氢氧过极键连在水分子中，和通性共价体氧电负远氢电接由于的性（

3.5）大于的负键电性（

2.1），使得化学中子对更靠近氧极键原子，形成性氢原子结构氢原子的组成简单结构最的原子原子核2个质电为1子，荷+1电子层个电电为1子，荷-1氢结构简单个质个电氢仅个质组质原子是所有元素中最的原子，只有一子和一子普通原子（¹H）的原子核由一子成，不含中子其带电电则动电子正荷，位于原子的中心，而子在核外运，形成子云氢电构为它个电级轨这种简单结构氢原子的子型1s¹，意味着只有一子，位于最低能的s道的使具有很高的化学活性，容易与其他元时氢氧电键素形成化合物在形成水分子，原子会与原子共享子对，形成稳定的共价氧原子结构原子核组成个质个8子和8中子电子层分布个电层个电两子，共8子电子构型1s²2s²2p⁴氧氢复杂它个质个围绕个电个电层⁶原子比原子得多，的原子核包含8子和通常8中子（¹O同位素）原子核的8子分布在两子中第层层个电层层个电一（K）有2子，第二（L）有6子氧电构为层个电构个电氧倾获个电达的子型1s²2s²2p⁴，表明其最外有6子，而稳定型需要8子因此，原子向于取或共享2子以到稳电结构氧个氢电个键从满电构定的子八隅体在水分子中，与两原子共享子对，形成两共价，而足其子型需求水分子的结构模型型分子结构键角与键长V现弯结构线结构这种构键约为杂水分子呈出独特的V型或曲，而非性水分子中H-O-H的角

104.5°，略小于SP³化的理想四氧电决氧电这异氧型是由原子的子排布定的原子有四对子（两对参面体角度（

109.5°）一差主要由原子上的两对孤对键为电层电论电它们键与合，两对孤对子），按照价子对互斥理子造成，的排斥力大于共价的排斥力这电倾远（VSEPR），四对子向于彼此离，形成四面体排键约为这种键较O-H长

0.096nm，短而强的使水分子具有高布键键过谱实验测的稳定性分子的长和角是通光学和衍射定电氢键为电质关其中两对子与原子形成共价，另外两对作孤对子，的，对理解水的性至重要电导键由于孤对子的排斥力稍大，致H-O-H角小于理想的

109.5°水分子的极性电负性差异氧电负显氢这键原子的性（

3.5）著高于原子（

2.1），意味着在O-H电氧这种电导氧中，共享子对更偏向于原子不均匀的子分布致原子带负电氢带电部分荷（δ-），而原子部分正荷（δ+）极性分子定义极内电负电水分子是典型的性分子，即分子荷分布不均匀，存在正荷现结构键极个中心分离的象由于水分子的V型和O-H的性，使得整分极约为子具有永久偶矩，

1.85D（德拜）极性带来的性质极许质张优水分子的性是其多独特性的根源，如高沸点、高表面力、异这种极够种极质的溶解能力等正是性使水能溶解多性物和离子化为剂合物，成万能溶氢键的形成氢键间它个带电氢个带负电氧间是水分子最重要的相互作用力，形成于一分子中部分正荷的原子与另一分子中部分荷的原子之氢带电氧带电间够氢键络由于水分子中原子δ+荷，而原子δ-荷，使得水分子之能形成网个个氢键个氢为氢键氧连个氧为氢键每水分子最多可以形成四其中两是原子作供体与其他分子的原子相，另外两是原子作受体氢连这种氢键络赋许质热张与其他分子的原子相网予水多独特性，如高沸点、高比容和高表面力等水的分子量计算

1.

00816.00氢的相对原子质量氧的相对原子质量氢质约为氧质约为原子的相对原子量

1.008u原子的相对原子量

16.00u

18.02水的相对分子质量2×

1.008+

16.00=

18.016u质过氢氧质计个水分子的相对分子量可以通和的相对原子量算得出每水分子包含两个氢个氧质氢质氧原子和一原子，因此水的相对分子量等于两倍的相对原子量加上的质相对原子量计为₂这个具体算MH O=2×MH+MO=2×

1.008u+

16.00u=

18.016u数值质浓计应关对于理解水的物理化学性、溶液度算以及化学反的量化分析都至重要水的同位素称组元素同位素名核成相对丰度氢氕H¹H1p,0n

99.985%氢氘H²H或D1p,1n

0.015%氢氚H³H或T1p,2n微量人工氧氧⁶O-16¹O8p,8n

99.76%氧氧⁷O-17¹O8p,9n

0.04%氧氧⁸O-18¹O8p,10n

0.20%氢氧类₂⁶组水分子可以含有不同的和同位素，形成不同型的水普通水主要由¹H¹O₂氧氧成，但自然界中也存在微量的重水（D O）、半重水（HDO）以及含有-17和-18的水分子这质约些同位素水具有略微不同的物理和化学性，例如重水的沸点比普通水高

1.4°C条异这种变同位素水的比例在自然水体中因地理位置和气候件而，化被用于古气候研质究和水文地学中重水的特点与用途重水的结构与性质重水的主要应用₂氢氘氢应应为减剂剂重水（D O）是的同位素（²H或D）取代普通形成的重水最重要的用是在核反堆中作中子速和冷却氘氢约应够减缓水由于原子比普通重，重水的密度比普通水高在重水型核反堆中，重水能中子速度而不大量吸收中还维变应10%除此之外，重水有更高的沸点（

101.4°C）、更高的子，有助于持可控的核裂反压凝固点（

3.8°C）和更低的蒸气还谱此外，重水广泛用于核磁共振（NMR）光学、同位素示质应较值应剂重水的化学性与普通水相似，但反速率通常慢得注踪研究以及某些化学反的溶在科学研究中，重水常用于统轻浓质结构动质氢键络意的是，重水对某些生物系有微毒性，高度重水可能干研究蛋白和力学，以及物的网扰过正常生物程水的物理状态固态（冰）液态（水）温时热动减间动当度低于0°C，水分子的运0-100°C之，水分子具有一定流氢键规间氢键弱，作用增强，分子排列成有性，分子不断形成和断裂，保结构律的六方晶格持短程有序性状态转变能量气态（水蒸气）状态变释热温时获够化需要吸收或放大量潜，度高于100°C，水分子得足热发热间动如融化吸（

333.5J/g）和蒸吸能量克服分子作用力，自由运形态（2257J/g）成气水的沸点和熔点压力atm沸点°C凝固点°C水的比热容

4.

180.90水的比热容冰的比热容J/g·K J/g·K热数质态热态水的比容是大多常见物的2-4倍固水的比容低于液

2.03水蒸气的比热容J/g·K态热态态间气水比容介于液和固之热质单温热热异约为这比容是指物升高位度所需的量，水的比容常高，

4.18J/g·K意味着温这个值远数质将1克水的度升高1°C需要

4.18焦耳的能量，高于大多常见物热归氢键络热时氢键动水的高比容主要因于其网加，部分能量用于破坏而非直接提高分子导温缓这够围环温调节关能，致度上升慢一特性使大型水体能稳定周境度，对地球气候至时热为剂热质重要同，水的高比容也使其成理想的冷却和加介水的表面张力形成原理张间内水的表面力源于分子的聚力水面上的分子受到的吸引力不平衡，个邻仅水面下的分子向各方向均受到相分子的吸引，而水面上的分子受侧导净内到下方和面分子的吸引，致向的力数值与特点时张约为张在20°C，水的表面力

72.8毫牛/米，是常见液体中表面力最这数值温减时高的之一一随度升高而小，在100°C降至

58.9毫牛/米自然界中的表现张够状产细由于表面力，水能形成球液滴，使昆虫能在水面行走，生毛现张动现管象荷叶上的水珠、露珠的形成都是水表面力的生体应用价值张业术农药喷领关了解水的表面力对工清洗、油墨技、洒等域至重要过剂张润湿通添加表面活性可以降低水的表面力，提高能力和渗透性水的溶解能力离子化合物的溶解极性分子的溶解极为极水分子的性使其成溶解离水也能有效溶解性分子，如优剂类这极子化合物的秀溶水分子糖和醇些分子含有性带负电氧团中荷的原子会被正离基（如-OH），能与水分子带电氢氢键这极子吸引，而正荷的原子形成些相互作用使则负这种质围被离子吸引水合作性溶分子被水分子包并均够用能克服离子晶体的晶格匀分散在水中，形成稳定溶能，使离子化合物（如液NaCl）溶解在水中非极性物质的不溶性极质许与之相反，非性物（如油和多有机化合物）在水中溶解度很这为极低是因非性分子无法与水分子形成有效相互作用，而水分子间氢键络倾这极导现之的网向于排斥些非性分子，致相似相溶象水的电离平衡自电离过程₂⁺⁻H O⇌H+OH离子积常数⁺⁻⁻Kw=[H][OH]=

1.0×10¹⁴25°C温度影响温值度升高，Kw增大够发电应个氢转个氢⁺实际氢₃⁺水分子能生自离反，一水分子中的原子移到另一水分子上，形成离子（H，以水合离子H O形式存氢氧⁻这应纯达动态质在）和根离子（OH）一反在水中到平衡，遵循量作用定律时积数⁻⁺⁻⁻纯个产⁺在25°C，水的离子常Kw等于

1.0×10¹⁴，即[H]×[OH]=

1.0×10¹⁴在水中，由于每水分子解离生等量的H⁻⁺⁻⁻电碱值缓关键础⁷和OH，因此[H]=[OH]=

1.0×10mol/L水的自离是理解酸平衡、pH以及冲溶液的基值与水的酸碱性pH水和酸碱反应中和反应基本原理影响中和反应的因素碱应关键应质氢碱应种响应浓温水在酸反中扮演角色，中和反本上是离子酸反速率受多因素影，包括反物度、度、接触⁺氢氧⁻结过碱积浓应温应进（H）和根离子（OH）合形成水的程酸与面等度越高，反速率越快；度升高也会加速反应为⁺⁻₂反的化学方程式可以表示H+OH→H O行盐氢氧钠应碱响应碱例如，酸与化的反HCl+NaOH→NaCl+酸的强弱也影反特性强酸（如HCl）与强（如₂氯钠这类应热应₃碱H O，生成中性的化溶液和水反通常伴随量NaOH）反迅速完全；而弱酸（如CH COOH）与弱释种热应₃应盐放，是一放反（如NH）的反可能不完全，生成的溶液可能呈非中性水的硬度硬度定义与分类硬水的化学成分钙镁属阳⁺⁺水的硬度是指水中、等金离子的含硬水中常见的离子包括Ca²、Mg²、碳钙数⁺⁺阴则量，通常以每升水中酸毫克（mg/L Fe²和Mn²，而常见的离子有₃为软₃⁻₄⁻⁻这CaCO）表示根据硬度，水可分HCO、SO²、Cl等些离子经质环水（60mg/L）、中等硬水（60-120主要来源于水流的地境，如石灰矿质mg/L）和硬水（120mg/L）岩、白云石等物溶解到水中为暂时热•碳氢钙₃₂硬度又可分硬度（加可除去）和酸CaHCO热暂时•碳氢镁₃₂永久硬度（加无法除去）硬度主酸MgHCO碳氢盐则要来自酸，而永久硬度来自硫酸•钙₄盐氯硫酸CaSO、化物等•氯镁₂化MgCl硬水的影响与处理种响皂洁壶热响硬水对日常生活有多影降低肥的清效果，在水和水器中形成水垢，影某些饪质钙镁矿质食物的烹量然而，适量的硬水对人体健康有益，是和等必需物的来源处软换换⁺⁺为⁺热碳钠硬水理方法包括化（离子交法替Ca²和Mg²Na）、加或加入酸（去暂时馏矿质除硬度）、反渗透和蒸（去除所有物）等水的化学反应实例虽质条种应泼属钠钾应时还时释水然化学性相对稳定，但在特定件下可以参与多化学反与活金（如、）反，水会被原，同放出氢₂₂这种应剧热释钠烧气2Na+2H O→2NaOH+H↑反通常烈，伴随大量量放，甚至会在水面上熔化并燃还属氧应碱₂₂属氧应₃₂水可以与某些金化物反生成，如CaO+H O→CaOH；与非金化物反生成酸，如SO+H O→₂₄电条为氢氧₂₂₂众应酯类H SO在解件下，水可分解气和气2H O→2H↑+O↑水也是多水解反的参与者，如的水₃₂₅₂₃₂₅解CH COOC H+H O→CH COOH+CH OH水与生物体遗传物质稳定剂进结构1水促DNA双螺旋的稳定蛋白质折叠介质2环决质维结构水境定蛋白的三生化反应溶剂数应进大多生化反在水溶液中行物质运输媒介细内营养质废输质水是胞外物和物的运介体温调节者热维温水的高比容有助于持体恒定水的循环过程蒸发凝结阳转为1动减太能使地表水化水蒸气，分子水蒸气上升冷却，分子能少，重获够动间氢键络结得足能克服分子引力新形成网凝成水滴汇集与渗透降水汇降水入地表水体或渗入地下，完成水滴或冰晶在重力作用下以雨雪等形环循式回到地表水质的化学检测方法物理指标检测浊电导浊浊计测单为包括水的度、色度、气味和率等度用度量，位NTU；色度过测电导总单为通比色法定；率反映水中离子量，位μS/cm检测质骤够质导续物理通常是水分析的初步步，能快速提供水的基本信息，指后检测的化学方向化学指标分析检测值氧氧主要水中的化学成分，包括pH、硬度、溶解（DO）、生化需量氧总（BOD）、化学需量（COD）、溶解固体（TDS）以及特定离子（如重属氯盐金、化物、硫酸等）的含量这标电极种术进测够些指采用滴定法、分光光度法、法等多技行定，能全面质状况污反映水和可能的染源微生物学检测检测细标总肠粪水中的菌、病毒、寄生虫等微生物常用指包括大菌群、肠这检测饮关大菌群等些对用水安全至重要检测养计数过滤发微生物通常采用培法、膜法或最近展的分子生物学方法术进（如PCR技）行自来水的化学处理初步过滤与沉淀过栅拦进矾原水首先通格截大型漂浮物，然后入沉淀池，加入明₂₄₃剂矾₃胶悬颗（Al SO）等混凝明在水中水解形成AlOH体，吸附浮粒实现并沉淀，初步澄清过滤净化过滤进进过滤细悬现处还沉淀后的水通砂池行一步，去除小浮物代理厂可能使用过滤污异过滤术细颗活性炭吸附有机染物和味，或采用膜技去除更小的粒消毒处理氯处氯氯钠氯最常用的消毒方法是化理，向水中加入气或次酸NaClO在水中形氯氧杀灭细成次酸HClO，具有强化性，能有效菌和病毒消毒需确保水中有足够氯污的余

0.3-

0.5mg/L以防再染调节与软化pH进值调节碳钠软处换根据需要，可能行pH（加入石灰、酸等）和化理（离子交法⁺⁺还进氟处氟去除Ca²、Mg²等硬度离子）有些地区会行化理（添加化物至预龋

0.7-

1.2mg/L）以防齿自来水中的主要成分钙镁钠钾碳氢氯离子离子离子离子酸根硫酸根离子其他纯水与普通水的区别纯水的定义与标准普通饮用水的成分应用领域差异纯仅₂饮矿纯导水指的是含H O分子、不含其他普通用水（如自来水、泉水）含有水主要用于科学研究、半体制造、质纯级为纯种矿质这药产电电质极溶的水根据度等，可分水多物离子和溶解气体些天然医生、池解液等对水有高电导纯电导赋领纯饮（率10μS/cm）、高水（成分予水特定的味道，并可能提供人要求的域水不适合长期用，因纯电导为矿质较率1μS/cm）和超水（率体所需的微量元素缺乏必要物且具有强的溶解能纯净论

0.1μS/cm）最的水接近理饮质标力电导值用水水受国家准管控，如我国率

0.055μS/cm（25°C）饮卫标规项饮《生活用水生准》定了106普通用水适合日常生活使用，含有的实际应标值标许矿质维处用中，根据ASTM、ISO、USP指限，确保其安全性准允水物对持人体健康有一定益长标纯电导矿质饮过纯净导电质等不同准，对水的率、微粒含中含有一定量的物，但限制有害物期用分的水可能致解流总碳质量、微生物限量、TOC（有机）等含量失，不利于健康标指有不同要求蒸馏水的制备加热蒸发馏烧瓶热腾获够将原水通常是自来水置于蒸中加至沸，水分子得足能量克服氢键间转为异数盐类和分子作用力，化水蒸气由于沸点差，大多溶解性、有杂质机物和微生物等无法汽化，留在原容器中冷凝收集进热温水蒸气入冷凝管，在冷却水的作用下，量被移除，水蒸气度降低，分子动减间氢键结态这过能小，分子重新形成，凝成液水一程得到的水不含原水挥发杂质中的不性纯度评估单馏电导实验纯次蒸水率通常在2-10μS/cm，可用于一般室工作如需更高进馏结纯术馏质质度，可行二次或多次蒸，或合其他化技蒸水的量受原水设备洁规响量、清度和操作范影储存注意事项馏纯蒸水宜存放在硼硅玻璃或高度塑料容器中，避免使用普通玻璃（可能溶出盐储馏₂硅酸等）长期存的蒸水可能吸收空气中的CO形成微酸性，或因微污应换生物生长而染，注意密封和定期更离子交换水离子交换树脂制备原理特性与应用换树种经阳换树时换电导优离子交脂是一不溶于水的高分子当水流离子交脂，水中的离子交水率通常在1-5μS/cm，带团⁺⁺⁺树单馏它别材料，表面有固定的官能（如-Ca²、Mg²、Na等正离子被脂上于次蒸水特适用于需要去除₃⁻⁻₃⁺阳⁺继续经阴换树杂质场电SO、-COO或-NH）离子的H替代；当水流离子交水中离子的合，如化学分析、换树带负电换阳阴时⁻₄⁻₃⁻锅炉给馏交脂荷，可交离子；脂，水中的Cl、SO²、HCO池制造、水等相比蒸法，离换树带电换阴负树⁻⁺换离子交脂正荷，可交离等离子被脂上的OH替代H和子交法能耗低、效率高，但不能去除树结构⁻结₂从颗子脂表面具有多孔，提供大量OH合形成H O，而去除水中的水中的有机物、微生物和中性粒物换杂质交位点离子性海水组成简介水的环保意义水资源循环利用工业污染控制资环减轻资业污水源循利用是水源工是水染的主要来源之一，关键业废别纸纺织短缺的策略工水、特是化工、造、等行污经过处业严标进生活水理后可以再利格的排放准和先的业观溉农污术污用于工冷却、景灌、染治理技能有效降低染业溉饮径进头减过灌等非用途先的物排放源排、程控制处术处术膜理技和生物理技使和末端治理的全流程管理模式环为现业污水的循利用率大幅提高，一已成代工水染防治的业实现级些工园区已水的梯使主流方向用和近零排放农业面源污染防治农业动产农药污过径进活生的化肥、等染物通地表流或渗透入水体，形污农药态沟术农湿成面源染推广精准施肥、生物、生渠等技，建立田-态缓统减农业污环响地-水体的生冲系，能有效少面源染对水境的影水污染类型化学污染物分类污染来源分析•污业农药•污污处有机染物工有机物、、点源染工厂排放口、水理类质剂监测石油物、表面活性等厂出水口等，排放集中、易于•污属铅镉•污农径径无机染物重金（汞、、面源染田流、城市雨水碱质氮营养难等）、酸物、磷物流等，分散广泛、以控制•兴污药残•内污释污新染物物留、微塑料、源染水体底泥放的染物，内扰历积结分泌干物等往往是史累的果这污样业废污监些化学染物来源多，包括工不同染源需要采取不同的管和治理农业径污它们污过标水、流、城市生活水等策略点源染主要通排放准和末态统类构处污则综对水生系和人健康成不同程度端理控制，面源染需要合管理胁的威措施污染物环境行为进环污经历复杂过释扩入水境后，染物会一系列的物理、化学和生物程，包括稀散、吸转这过预测污环态附沉降、化学化和生物降解等了解些程有助于染物的境命运和生影响污污属过链营养级一些染物（如持久性有机染物和重金）可能通食物生物放大，在高生内积险态统顶类构胁物体累至危水平，对生系端的生物和人健康成长期威水质标准简介国家水质标准体系国际标准与协调质标为类卫组织饮质则际饮我国已建立了完善的水准体系，根据水体用途分不同世界生WHO《用水水准》是国通用的用别环质标质为类标险评欧《地表水境量准》GB3838将水分Ⅰ-Ⅴ，水准参考，提供了科学的健康风估和管理框架盟类头护类饮饮际标其中Ⅰ适用于源水和国家自然保区，Ⅱ适用于集中式《用水指令》、美国《安全用水法》等也是重要的国饮级护类饮生活用水源地一保区，Ⅲ适用于集中式生活用水源准级护类业类农业地二保区，Ⅳ适用于一般工用水区，Ⅴ适用于际贸发质标渐趋协调统随着全球化和国易的展，各国水准逐向用水区质标际轨标一我国水准已基本与国接，但在某些特定指上仍饮卫标规饮项标异这环条经济发阶《生活用水生准》GB5749定了用水106指有差，反映了不同国家的境件、展段和管理值标标状标异限，包括微生物指、毒理指、感官性指和放射性指理念的差标饮等，是保障水安全的基本依据水在工业中的应用冷却剂热发热为业质发电炼钢水因其高比容和高蒸潜成理想的工冷却介在厂、厂和化工厂统过转热维设备温统等，冷却水系通吸收和移量持度稳定直接冷却系中水直接接触热间统则过热换进业处热环源，而接系通交器工作先的工水冷却塔能理大量量，循资利用水源化学反应介质业剂应质过应水是最常用的工溶和反介在化学合成、提取、分离等程中，水溶解反进间响应选择还种业应物，促分子相互作用，影反速率和性水直接参与多工反，如应应别药细领质水合反、水解反和水蒸气重整等特是在制、食品和精化工域，水的响产质量直接影品品清洗与提取优异为业质电导药水的溶解能力使其成工清洗和提取的主要介在子、半体、制等对洁极业纯产设备产药业清度要求高的行，超水用于清洗生和品在食品和医行，水用药压辅术于提取有效成分，如中提取、食品加工等随着超声波、高、微波等助技的应用，水基清洗和提取效率不断提高实验中的水使用超纯水系统蒸馏水的标准要求现实验纯统结种纯术去离子水的制备与应用代室常使用集成超水系，合多化技实验馏电导统预处滤级处室蒸水的基本要求包括率小于2μS/cm、典型系包括理（沉淀、活性炭和微）、初过换树阳阴值总碳数馏处换滤去离子水通离子交脂去除水中的离子和离pH

5.8-

7.

0、有机TOC低于50ppb、微粒少理（反渗透或蒸）和精理（离子交、超和紫外电导备过预级标细总数值杀子，率通常低于5μS/cm制程包括活性炭于定准，以及无菌或菌低于特定限菌）处氯阳换⁺理（去除和有机物）、离子交（去除Ca²、实验纯级为级电导⁺阴换⁻₄⁻室超水分I（率

0.056μS/cm）、IIMg²等）和离子交（去除Cl、SO²等）实验质础实验级电导级电导不同对水有不同要求基教学可用普通蒸（率

1.0μS/cm）和III（率馏纯馏实验热级别实验水，痕量分析需用高蒸水，生物需用无源10μS/cm）不同的水用于不同要求的，合实验仪馏仪压谱则实验去离子水广泛用于普通分析、溶液配制和器清洗蒸水，而某些特殊器如高液相色HPLC需理使用可降低成本它优备级纯等的点是制成本低、速度快，但缺点是无法去用HPLC超水纯组除大分子有机物和微生物与其他化方法合使用效果更佳水的安全饮用问题微生物风险饮污险细肠诺动隐孢用水中的微生物染是全球主要健康风之一常见病原体包括菌（如大杆菌、霍乱弧菌）、病毒（如如病毒、甲肝病毒）和原生物（如子虫、贾这导泻肠还发严第鞭毛虫）些微生物可致腹、炎等急性疾病，某些可引重流行病化学污染物污属铅砷污产烷农药残这质过业水中化学染物主要包括重金（、、汞等）、持久性有机染物、消毒副物（如三卤甲）、留等些物可能通自然存在、工排放或水处过进饮摄剂污经统问题险理程入用水长期入低量化学染物可能增加癌症、神系疾病和生殖健康的风饮水安全保障卫组织计划从头头过饮现饮护处护监测预世界生推广水安全WSP方法，源到水龙全程控制水安全代水安全保障体系包括水源保、科学理、管网防、警和应处环节获处术过滤阳线饮急置五大对于无法得集中式供水的地区，点用式水理技（如陶瓷、太能消毒、紫外消毒等）可有效提高水安全水与能源关系氢燃料的应用水电站基本原理氢种洁载烧产碳发电势转换为电术气是一清高效的能源体，其燃只生水，无排水力将水的能能，是最成熟的可再生能源技电氢备传统碱电传统电过坝头经过轮放目前，解水是重要的气制方法之一性解之一水站通大蓄水形成水差，水流水机术电质电极间过电带动发电转实现转换电则电水技使用KOH解，在两通直流，分解水生机旋，能量抽水蓄能站可在力需氢阴极氧阳极时处储时释发电调成气（）和气（）求低将水抽到高存，需求高放，是理想的峰质换电氧电蓄能方式近年来，子交膜解水PEM和固体化物解水术发氢产别资电产峡电SOEC等新型技快速展，提高了气率和能效特我国水力源丰富，是世界最大水生国，三水站是全结电统绿氢产电电电是与可再生能源合的解水系，代表了未来生球装机容量最大的水工程除大型水外，小型水也在偏实现转关键术远电应发挥电为洁的主要方向，是能源型的技地区力供中重要作用水作清可再生能源，结构调碳减在能源整和排中具有重要地位水的未来研究方向纳米技术与水净化水资源循环利用智能水管理纳处领现纳过资环术创联数术米材料在水理域展出巨大潜力米面对全球水源短缺，水的循利用技不断人工智能、物网和大据分析等技正革新水滤纳剂纳剂污资为过进处资传络实时监测质膜、米吸附和米催化等能高效去除水新水源化成新理念，通先生物源管理方式智能感网水水量，污属污应习预测质变动中微染物，包括重金、有机染物和病原体理、膜生物反器MBR和零液体排放ZLD等机器学算法用水需求和水化，自化别碳纳属术废转为资别统优处艺调数孪术特是石墨烯基膜、米管和金有机框架技，将水化再生水、能源和源特控制系化理工和度字生技纳选择饮术处废拟个统为决这MOF等新型米材料，在分离效率和性方是直接用水回用DPR等技可将理后的模整水系运行，策提供支持些智现纳饮统显资术资续面表出色水直接入用水系，著提高水源利用效能技将使水源管理更精准、高效和可持率水相关的新材料类应启发状轻滚这类过超疏水材料是一受荷叶效的功能性表面，其接触角大于150°，水滴在上面呈球并能易落材料通常通在表构纳级结构进饰备洁污层统领应还面建微米粗糙并行低表面能修制在自清玻璃、防涂和排水系等域有广泛用，可用于油水分雾场离、防冰和防等特殊合处还选择别拟鳃结构氧拟红水理新材料包括高通量分离膜、性吸附材料和光催化材料等特是仿生材料，如模鱼的高效化膜和模树过滤统净现优异编胶污选择响应处应林系的化装置，展出性能可程水凝材料能对特定水染物性，在智能水理中具有用前景这预计处些新材料将大幅提高水理效率并降低能耗水的光谱分析水的热力学性质

2257333.5蒸发潜热融化潜热J/g J/g时发热远时热水在100°C的蒸潜，高于其他常见液体冰在0°C融化所需吸收的量

69.9表面张力mN/m时张为25°C的液-气界面表面力，常见液体最高值之一热质许现异现这归结构氢键络水的力学性在多方面表出常象，主要因于其独特的分子和网水的蒸气压温变标压态达动态随度化符合克拉珀龙方程，在100°C和准大气下，液水与水蒸气到平衡水的相图显为临为示了固、液、气三相平衡点（三相点）

0.01°C和

611.73Pa，界点374°C和

22.1MPa从热熵焓变变过关过观力学角度看，水的和化对理解其相和溶解程至重要在水的溶解程中，常察到熵驱动焓驱动现转变这温压质质关温压缩数热胀数和象的，与度、力和溶性密切相水的等系、膨系绝热压缩数数显温赖这极条和系等参也示出与其他液体不同的度依性，些特性对研究水在端件下的行为义具有重要意水的动力学性质温动度°C力粘度mPa·s水在环境化学中的角色化学反应介质物质运输载体为剂进环种应过统输养污作万能溶促境中各化学反通河流、地下水等系运分和染发的生物气候调节者缓冲系统pH环变过热关键碳盐碳氢盐统调节环碱水循和相程对全球平衡起作水中的酸-酸系境酸用平衡环为剂应质进氧还过氧水在境化学中扮演着多重角色，首先是作溶和反介，促自然界中的风化、溶解、水解和化原等程例如，大气中的二化碳碳进换过质溶解在雨水中形成酸，而加速岩石风化；水也是土壤中离子交和吸附程的必要介为质环载过径连陆统动碳氮环水作物循的体，通降水、地表流和地下渗流接大气、地和海洋系，推、、磷等元素的全球循水体自身也是重要应场湿过碳盐环术发组⁸的生物地球化学反所，如地中的生物降解程和海洋中的酸形成随着境分析技的展，水的同位素成（如δ¹O和δD）已为变环污头标成研究气候化、水循和染物源的重要指课堂总结水的分子结构1₂结构极H O分子的V型和性特性水的独特性质热张高比容、表面力和溶解能力水的环境意义态统关键生系中的媒介水的应用与处理种日常生活与科研中的多用途过课们这简单极复杂质从层讨构结构键认识氢键络赋通本次程，我深入了解了水一看似却又其的化学物原子面探了水分子的成、和成特点，到网如何质们还环过业领予水独特的物理化学性我探索了水在自然界中的循程以及在生物体和工域的重要作用仅论值们环护紧关们够识应实践护这贵资水的化学研究不具有理价，更与我的日常生活和境保密相希望同学能将所学知用到中，珍惜和保一宝源下过实验实践进验证质结识领应一步，可以通室一步和深化对水化学性的理解，或者合其他学科知探索水在更广泛域的用复习题设计1基础概念题释为么结构线结构这种结构质响解水分子什呈V型而不是性？对水的性有何影？2计算应用题瓶标记为样为计该样₂数设样一重水的品，其密度

1.105g/cm³算品中重水D O的摩尔分，假品₂₂查₂₂数只含有H O和D O（提示需要找HO和D O的密度据）3实验设计题设计个简单实验较样释实验一的方案，比不同来源水（如自来水、河水、雨水）的硬度，并解原理和可误能的差来源4综合分析题烷₄过这异结间水与甲CH分子量相近，但沸点相差超200°C分析造成一差的主要因素，并合分子力论进释理行解这习题帮们巩课识养应论决实际问题础概题检验些旨在助同学固堂知，并培用所学理解的能力基念对水分子结构计应题综计识实验设计题锻炼实验维规划综的理解；算用要求合运用化学量学知；思和操作能力；合分析题则节识进需要跨章整合知点，行深度思考议们复习时仅关识记忆概间联过维导图建同学在不注知点的，更要注重理解原理和念的系可以通制作思的方种质内联结现论识组讨论种式梳理水的各性及其在系，或者合日常象来加深对理知的理解小也是一有效的学习启发决难问题方式，可以互相，解疑谢谢观看课后资源实践活动互动环节们经备课习资质检测实验动请现请哪质我已准了丰富的后学料，下周将安排水室活，同在大家思考水的些独特性对详细书线视频链们阅读实验导书备为为么们包括的参考目、在教程学提前指，做好准工生命存在最重要？什？我将分实验这资过们组进矿组讨论这个问题组选你接以及操作指南些源将通作我将分行自来水、泉水和，每出代表分享课给欢时访问质过实践们观这仅课内复程网站分享大家，迎随下河水的水对比分析，通加深对的点不是对程容的载时习过论识实验报为课习养维达同，如果在学程中遇到任何理知的理解告将作程，也是培科学思和表能力的好问题过课论坛问师评组请认欢习，可以通程提，老和分的重要成部分，真完成机会迎提出不同见解，相互学时助教会及解答。