第四章 生命之源——水 4.1 我们的水资源 一、知识与技能 1.水的存在及其与人类生产生活的关系。 2.节约用水与水污染的防治。 二、过程和方法 培养学生发散思维及查阅媒体资料，获取信息的能力。 三、情感、态度与价值观 培养学生树立节水观念，增强环境保护意识，为可持续发展做出自己的贡献。培养学生团结协作的团队意识。 1.认识到节约与合理利用水的重要性。 2.了解结构、性质、用途三者的关系。 节约用水与水污染的防治。 前面我们学习了与我们息息相关的氧的知识。从今天开始我们就学习与我们生产生活有密切联系的另一种常见的物质——水。然后学习“水的存在及其与人类生产生活的关系”及“节约用水与水污染的防治”。 1．人类离不开水 地球表面的70.8%被水覆盖 水是生命的源泉！水是工业的动脉！水是农业的命脉！水是生活的保证！水是人类的宝库！ (1)生命和生命活动都离不开水 为什么科学家都把探测火星上是否有水存在作为探究火星上有无生命现象的突破口？ 水是生命产生、存在、发育和繁殖的基本前提，没有水就没有生命。任何生命 都离不开水，各种生物体内都含有大量的水。 生物体的含水量 水是人类需要最多的重要营养物质。成人每天需要补充约2.5 kg水，水分不足，会口渴，皮肤起皱，甚至意识模糊和死亡。 (2)我们的生活和生产都离不开水 水在各行各业中都扮演着非常重要的角色。 行业 用途 工业上 用水洗涤、溶解、加热、冷却物质，以水为原料制取工业品…… 农、林业 灌溉…… 农业用水量占总淡水消耗量的2/3以上 渔、牧业 养殖…… 交通业 航海、内河航运…… 电力 水力发电…… 生活中 洗菜、做饭、清洁、解渴…… 在我们的实验室里，水可用来：①洗涤仪器；②作溶剂；③水浴加热等。 2．珍惜水资源 (1)地球水资源分布 地球水资源的分布比例 地球上的总水量大约为1.36×1018 m3 存在方式 分布比例/% 海洋与咸水湖 97.2 极地冰山 2.15 地下水 0.632 湖泊与河流 0.017 云与水蒸气 0.001 (2)我国水资源分布的主要特点: ①我国水资源人均占有量很低； ②受季风的影响，降水量年际变化大； ③水资源空间分布不均，与土地、矿产资源分布及生产力布局不相匹配； ④受全球性气候变化影响，部分地区降水发生改变。 (3)水资源危机 我们生活在“水球”上，所以，水是取之不尽用之不竭的，怎么会出现水危机呢？ 地球有70.8%的面积被水所覆盖，但97%的是咸水，无法饮用。在3%的淡水中，有2%是人类难以利用的两极冰山、高山冰川和永冻地带的冰雪。人类真正能够利用的淡水仅约占地球总水量的0.7%。 加之人口的膨胀用水量剧增、水资源的浪费以及水资源污染更加剧了水资源的紧张形势。 我国的淡水总量约为2.8×1012m3，居世界第6位。人均占有量仅为世界人均占有量的1/4，居88位，是全球13个人均水资源最为贫乏的国家之一，而且地域分布也不均匀。 总体而言，地球上是不缺水的。但是，淡水资源数量有限，地方环境变迁，水资源时空分布不均，人口迅速增长，生产生活用水量增长过快，水资源的浪费，水资源的污染，造成水资源危机。 (4)珍惜水资源，节约用水 地球上的最后一滴水将是人类的眼泪 ①下图是中国国家节水标志，你知道它的含义吗？ “国家节水标志”由水滴、手掌和地球变形而成。绿色的圆形代表地球，象征节约用水是保护地球生态的重要措施。标志留白部分像一只手托起一滴水，手是拼音字母JS的变形，寓意节水，表示节水需要公众参与，鼓励人们从我做起，人人动手节约每一滴水。手又像一条蜿蜒的河流，象征滴水汇成江河。 ②请节约用水 节约用水从点滴做起！ 节约用水从我开始！ 用水环节 节水措施 工业用水 工业用水循环使用、重复利用…… 农业灌溉用水 采用喷灌、滴灌或微灌来灌溉作物…… 生活用水 一水多用(淘米水浇花、洗衣水拖地冲马桶)、以淋浴代替盆浴、用桶盛水洗车而不用水管冲洗、及时修理坏的龙头、提倡使用节水龙头和节水马桶 “节水”不是不让用水，而是让人们合理地用水，高效率地用水，不要浪费。 3．水污染及其防治 (1)水体污染：是指一定量的污水、废水、各种废弃物等污染物质进入水域，超出了水体的自净和纳污能力，从而导致水体及其底泥的物理、化学性质和生物群落组成发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能，从而降低水体使用价值的现象。 (2)水污染源 水体污染的来源 ①工业污染：工业“三废”(废水、废气、废渣)未处理达标排放。 ②生活污染：生活污水任意排放。 ③农业污染：农业生产中农药、化肥的过量使用。 ④船舶航行中原油的泄漏、油污的扩散。 ⑤城镇垃圾的随处堆积。 ⑥垃圾填埋厂的逐渐渗透。 空气污染、土壤污染与水体污染有什么关系？ 空气污染、土壤污染都会引起水体污染。当空气中硫的氧化物和氮的氧化物含量较高时，容易产生酸雨，从而引起水污染。土壤污染通过渗透也会引起水污染。 (3)水污染的危害 ①被污染的水含有有毒物质(如铅、砷等)和细菌、病毒等，饮用后会使人直接中毒。 ②食用被污染水域中养殖的生物，也会使人中毒或致病，严重时会使人死亡。 ③被污染的水不能用来灌溉农田，否则会影响人类的生态环境。 ④水体污染加剧了相关地区水资源的危机。 ⑤水体富营养化： 水体富营养化造成的污染 水体富营养化最显著的特征是水中氮、磷等营养物质含量过高，水体中藻类大量繁殖，使水质恶化，导致水中生物死亡，使得原本清澈透明的水面，随藻类颜色的不同而呈现蓝色、红色、红褐色、乳白色或绿色。水体富营养化现象，在江河湖泊中称为“水华”，在海洋中则称为“赤潮”。 (4)水污染的防治 ①工业“三废”必须经过净化处理，达到排污标准才准排放。 ②农业上提倡使用农家肥，合理使用化肥、农药。 ③生活污水集中处理后再排放。 ④禁止或减少生产和使用含磷洗衣粉。 ⑤法律制约：《水法》《水污染防治法》。 ⑥加强水质监测。 4．水的净化与自来水 江河里的水、池塘里的水可以直接饮用吗？ 自然水中含有泥沙、腐殖质、藻类、细菌、浮渣，甚至可能有对人体有害的污染物质，需要净化处理才能应用。 (1)沉淀：不溶于液体的悬浮固体物质因自身重量和密度的关系沉积到容器底部的过程。 ①自然凝结沉淀：自然水经过静置沉淀后，可观察到上层的水变得比较澄清，部分难溶物质沉降到水底。但是不能除去悬浮在水中及浮于水面的固体物质。 ②明矾吸附沉淀：在自然水中加入适量的明矾，搅拌后静置沉淀，可观察到上层的水非常澄清，下层有大量悬浮物沉淀。但是，沉降下来的不溶物和水只是分为上下两层，而没有彻底分开。 【探究活动】明矾净水 实验操作 现象 取一个烧杯，加入2/3的浑浊河水 静置数分钟后，观察烧杯上层和底层的水，有什么现象 泥沙沉于杯底，上层水中有少量细小悬浮物 加入明矾搅拌后静置，又有什么现象 上层变澄清，下层有泥沙 明矾吸附沉淀比自然凝结沉淀净水效果好 明矾溶于水后生成的胶状物能吸附水中的不溶性杂质，使杂质发生沉降，从而达到净水的目的。这种净水方法称作吸附法。 (2)过滤：根据物质的溶解性差异，利用滤纸或其他多孔材料，将液体和不溶于液体的固体分离开来的一种方法。通过过滤，难溶固体物质被截留在过滤层上，可溶物质或液体则进入到滤液中。 实验：制作一个简单的过滤柱，把一杯滴有红墨水的浑浊的河水慢慢地倒进过滤柱(如下图所示)。 过滤分离不溶性固体与液体混合物；市场上出售的净水器，有些是利用活性炭来吸附水中的杂质。活性炭吸附能力较强，不仅可以吸附液体中的不溶性物质，还可以吸附掉一些可溶性杂质，除去臭味、色素和有毒物质。 上述过滤柱中，粗沙、细沙、活性炭、棉花放置的顺序能不能颠倒？ 不能。如果放置顺序颠倒了，直径较大的固体颗粒就会堵住过滤材料上的小孔，使过滤速度减慢，甚至无法过滤。 过滤时要注意“一贴，二低，三靠”(如下图所示)。 过滤法适用于固体和液体混合物的分离，如浑浊的液体、悬浊液、液体中产生的沉淀、可溶固体与难溶固体混合物等。 实际应用时应根据所要除去的固体颗粒的直径大小，可以选用孔径不同的过滤材料。如滤纸、纱布、沙子、活性炭、棉花、鹅卵石等。 (3)自来水：经过沉淀和过滤的水虽然比较干净了，但是还不能饮用，因为水中还有我们看不到的细菌和微生物等杂质。还需要对水作进一步的净化。 在自来水厂里，水的净化过程(如下图所示)主要包括： 水的净化主要包括自然凝结沉淀、明矾吸附沉淀、过滤、杀菌消毒等，经过净化的水即为自来水。 5．水的纯化与蒸馏水 经过上述沉淀、过滤、吸附、杀菌、消毒后的自来水，表面看起来无色、透明、澄清，非常干净，它是纯净水吗？ 经过上述净化得到的水，只是除去了水中的溶性杂质，没有把水中的可溶性杂质全部除去，它只是干净的水，还不是纯净水。 (1)探究活动：哪种水才是纯净水？ 【实验】收集自然水、自来水、蒸馏水、矿泉水等，用滴管各取少量，分别滴在玻片上，用酒精灯小心加热烘干。 水样 现象 结论 自然水 有较多固态残留物 不纯水 自来水 有少量固态残留物 不纯水 蒸馏水 无固态残留物 纯净水 矿泉水 有较多固态残留物 不纯水 (2)蒸发： 【实验】取适量的食盐水放入蒸发皿，用酒精灯加热蒸发至干(如下图所示)。 ②快要蒸干时，改用小火，并加强搅拌，防止残留物飞溅！ 【现象】蒸发皿内出现白色固体物质。 【结论】通过蒸发可使水与可溶性杂质分离。 使液体与溶解在液体中的固体物质分离开来，可采用蒸发的方法。 (3)蒸馏：除去自来水中的其他溶解性物质，可用蒸馏法，即将水加热沸腾，变成蒸气，再冷却凝结成水。这样制得的水，叫蒸馏水，它是一种纯净水。 利用蒸馏装置制取蒸馏水(如下图所示)。 水的蒸馏： ①连接装置，检查装置的气密性。 ②在烧瓶中加入1/3体积的自来水，再加入几粒沸石或碎瓷片(防止加热时出现暴沸)。 ③加热烧瓶(要垫上石棉网，保证均匀受热)。 ④弃去刚开始蒸馏出的液体(因装置不干净造成污染)。 ⑤冷凝管中的冷凝水应从下方进入，从上方流出(否则会导致冷凝效果不好)。 ⑥收集到适量蒸馏水后，停止加热。 蒸馏的目的在于将某一成分利用汽化和冷凝的过程将其分离出来，以达到纯化该物质的结果。 蒸发是通过加热的手段将某一成分变成气体，没有冷凝的过程。在蒸馏过程中一定有蒸发现象存在，但蒸发过程中不一定有蒸馏过程。 （4）纯净水：目前，市场上有各种各样的纯净水出售，有的是蒸馏水，有的是去离子水。长期饮用纯净水不利于身体健康。 供人们饮用的还有矿泉水，它是将泉水经过过滤、杀菌等工序制成的饮用水，其中含有某些有益于健康的微量元素。 6．硬水及其软化 (1)硬水与软水 硬水：含有可溶性钙、镁化合物较多的水。 软水：不含或含有较少可溶性钙、镁化合物的水。 你知道吗？硬水有害！ ①工业锅炉用水绝不能用硬水，否则不仅浪费燃料，也有可能引起锅炉爆炸； ②用硬水洗衣服不好，它会降低肥皂和清洁剂的起泡能力，降低洗涤效果，还会损坏衣物； ③使用硬水烧水时会在壶底和热水瓶底部结成水垢； ④饮用硬水口感不好，且对身体有害。 (2)区分硬水和软水 实验步骤 实验现象 实验结论 各取等量的几种水样于试管中，分别滴加等量的肥皂水，搅拌。 出现较多浮渣 该水样属于硬水 出现较多泡沫 该水样属于软水 区分硬水和软水用肥皂水，硬水中泡沫少，软水中泡沫多。 (3)硬水的软化 硬水有那么多的危害，我们在生活中应该怎么将硬水软化呢？ 在生活中，通常用煮沸法将硬水软化。将自来水煮沸再喝，这样做既可以消毒，又可以降低水的硬度，减轻硬水对人体的危害。 在工业上，通常采用蒸馏法或者用化学方法处理硬水，把硬水中的钙离子、镁离子除掉。 硬水软化就是通过煮沸或蒸馏等方法将水中含有的过多的可溶性钙、镁化合物全部或部分除去。 7．利用图表法加深对水资源短缺的认识 把枯燥的数字内容绘制成图表，使抽象的内容形象、直观。 (1)世界水资源状况 世界部分国家人均水量与世界平均水平图 (2)我国水资源状况 我国部分省市人均水量 图表题就是用图表表述化学过程或呈现背景信息，是化学的最基本表达方式之一，在这其中，图表型试题将数据处理与化学问题融为一体，信息量大，信息加工涉及诸如信息的寻找、选择、整理、重组、应用等各方面，因此难度较大。在平时的化学学习中我们应自觉地去了解图表所呈现的化学含义，掌握化学图表 最基本的分析剖析方法，从中提炼出相关的化学信息，尝试应用图表分析解决化学问题，表述自己的思路与思维的结果。 8．水的净化、纯化和软化等净水效果的比较 水的净化方法 除去不溶性杂质 除去可溶性杂质 降低水的硬度 自然凝结沉淀 可以 否 否 明矾吸附沉淀 可以 否 否 过滤 可以 否 否 活性炭吸附 可以 部分 否 加热煮沸 部分 部分 可以 蒸馏 可以 可以 可以 单一净水操作相对净水效果由低到高的顺序是：自然静置沉淀＜明矾吸附沉淀＜过滤＜蒸馏。实际中往往综合利用上述操作，以达到更好的净水效果。 9．联系生活、生产实际探究保护水资源的措施 水是一种有限的、无可替代的宝贵资源。保护水资源的措施主要有： ①强化保护水资源、节约用水的宣传，改变传统的用水观念，增强全民的节水意识。如“中国水周”。 ②强化保护水资源、节约用水的法制建设，加大执法力度，加强执法监督。 ③提高水的利用效率。如：降低工业用水量，提高水的重复利用率；实行科学灌溉，减少农业用水浪费；一水多用；污水处理再回收利用等。 ④改革用水经济政策。如提高水价、堵塞滴漏、加强保护等。 ⑤跨流域调水，跨季节调水。如我国的南水北调，建造水库等。 南水北调示意图 ⑥防止水污染。 ⑦使用节水器具等。 10．物质的分离 物质的分离是指将混合物中的不同物质分开，而且各物质还要保持原来的化学成分和物理状态。 分离物质时常用的几种物理方法：(1)过滤 (2)蒸发 (3)蒸馏 分离方法 过滤 蒸发 蒸馏 适用范围 不溶性固体与液体的分离 可溶性固体与液体的分离 沸点不同的液体混合物的分离 主要仪器 漏斗、滤纸、烧杯、玻璃棒 蒸发皿、玻璃棒、酒精灯 蒸馏烧瓶、酒精灯、温度计、冷凝管、石棉网、尾接液管、锥形瓶 装置 注意事项 一贴，二低，三靠 蒸发皿中溶液不超过容积的2/3；玻璃棒搅拌；余热蒸干 烧瓶内放有沸石；温度计水银球位于支管口；冷凝管横放时头高尾低；冷却水下进上出；垫石棉网加热 (2)过滤 蒸发 水在自然界的分布:1.主要存在于海洋、湖泊、河流，约占地球表面积的70.8%。2.在人体、动植物体内。3.地层里、大气里也有存在。 一.水在自然界的分布； 二.水对动植物和人类生产生活的意义； 三.保护水资源： 1.水污染的形成。 2.水污染的危害：可以使人致病、中毒甚至死亡。 3.水污染的防治。 通过举例和图表对比了解水的重要性及水的严重污染,进一步唤起同学们的保护水资源的意识。 例1下列是几位同学对水的一些认识，你认为其中说法错误的是(D) A．从太空看，地球更像一颗蓝色的“水球” B．水是人体中含量最多的物质 C．农业上所消耗的淡水量最多 D．生活在海岛上的人们不缺少生活和生产用水 解析：海水不能直接被人类使用，需要经过淡化处理才能使用，所以生活在海岛上的人们缺少生活和生产用水。 例 2家庭只要改掉不良的习惯，就能节水70%左右。下列属于节水习惯的是(B) A．刷牙时把水龙头开得水小些 B．每次冲洗衣物前，先用手绞干衣物原来含的污水 C．先洗土豆后削皮，或冲洗之后再切蔬菜 D．让水龙头稍微滴水，使水表不转动 例3在下列混合物的分离方法中，利用了过滤原理的是(C) A．把浑浊的泥水静置，下层出现较多的沉淀物质 B．把一杯浑浊的河水加入明矾后搅拌静置，上层的水变得非常澄清 C．熬中药时用纱布包住中药，使熬出的药不含药渣 D．把清澈的池水熬干，得到少量固体物质 例4英德红茶和英德绿茶远近闻名，茶叶中含有少量的茶多酚有益人体健康。茶多酚是一种白色粉末，易溶于热水，易氧化变色。实验室从茶叶中提取茶多酚的步骤可简述为： (1)写出茶多酚的物理性质：茶多酚是一种白色粉末，易溶于热水。 (2)请写出上述实验过程中的操作名称： 操作①过滤，操作②蒸发。 1.水可以造福人类，但水被污染后却给人类造成灾难。为了防止水的污染，下列各项：①抑制水中所有动、植物的生长；②不任意排放工业废水；③禁止使用农药和化肥；④生活污水经过净化处理后再排放。 其中可以采用的方法是(D) A.①②B．②③C．①④D．②④ 2.下图是过滤装置及其操作的简图(图中固定装置和混合液、滤液均省略，且玻璃棒末端均已轻靠漏斗内的三层滤纸处)，其中正确的是(D) 3.水是人类生活中不可缺少的物质。下列关于水的说法和做法中正确的是(D) A．澄清、透明的水可以直接饮用 B．长期饮用蒸馏水对人体健康有利 C．用明矾可以将硬水软化 D．蒸馏可以将水净化、纯化和软化 4.生活中我们经常用各种方法对自然界中的水净化，下列对水净化程度最高的是(B) A．加明矾过滤 B．加热蒸馏 C．活性炭吸附 D．自然沉降 5.氯化钠是生活必需品，也是重要的化工原料。提纯含少量泥沙的粗盐，一般经过以下操作流程： (1)操作①中必须用到的一种仪器是A（填序号)。 A．研钵 B．量筒 C．烧杯 D．试管 (2)操作④中需要将圆形滤纸折叠处理，下列图示中不该出现的情形是D(填序号)。 (3)操作⑤中除用到三脚架、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳外，还需要用到蒸发皿等仪器。该操作中容易造成食盐固体飞溅，为尽量减少飞溅，除连续搅拌外还可采取来回移动酒精灯等措施。 (4)实验结束后称量获得的精盐，并计算精盐的制得率，发现制得率较低，其可能原因是ABD (填序号)。 A．食盐没有全部溶解即过滤 B．蒸发时食盐飞溅剧烈 C．蒸发后，所得精盐很潮湿 D．器皿上沾有的精盐没全部转移到称量纸上 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传
