水的组成与净化Composition and Purification of Water

地球上的水够用吗？

地球表面约 71% 被水覆盖，但其中绝大部分是海水，淡水只占总水量的约 2.5%，而且大部分淡水是冰川和深层地下水，人类能直接利用的淡水很少。认识水、净化水、节约用水，都离不开化学。

水的组成：电解水

1.1.1 节和 1.6.1 节都提到过电解水。现在来仔细看这个实验：在水中加入少量硫酸钠或氢氧化钠（增强水的导电性），接通直流电源。

现象：两个电极上都有气泡产生；一段时间后，负极和正极产生的气体体积比约为 2 : 1。

检验：正极的气体能使带火星的木条复燃（燃着的木条燃烧得更旺），是氧气；负极的气体能燃烧，产生淡蓝色火焰，是氢气。可以记作“正氧负氢，氢二氧一”。

结论：化学反应前后元素的种类不变。电解水生成了氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的。

氢气是最轻的气体，难溶于水，能在空气中燃烧生成水，这也能证明水的组成：

氢气和空气混合后遇明火可能发生爆炸，所以点燃氢气之前一定要先检验纯度。

水的净化

天然水中含有泥沙等不溶性杂质，还溶有一些可溶性物质，可能还有细菌。自来水厂常用的净水过程是：取水 → 加絮凝剂（如明矾）→ 沉淀 → 过滤 → 活性炭吸附 → 投药消毒 → 配水到用户。

沉淀、过滤、吸附只能除去不溶性杂质、色素和异味，经过这些步骤的水仍然溶有可溶性物质，是混合物。

硬水和软水

含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫硬水hard water；不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫软水soft water。

• 鉴别：加入肥皂水，振荡。泡沫多、浮渣少的是软水；泡沫少、浮渣多的是硬水。
• 危害：用硬水洗衣服，既浪费肥皂又洗不干净；锅炉用硬水会结水垢，浪费燃料，甚至引起爆炸。
• 软化：生活中常用煮沸的方法降低水的硬度；实验室里用蒸馏。

最后，水资源宝贵：一方面要节约用水，比如一水多用、使用节水器具；另一方面要防治水污染，工业废水、生活污水处理达标后再排放，合理使用化肥和农药。

例题 1：读电解水的数据

电解水时，正极收集到 10 mL 气体。负极应收集到多少气体？由这个实验能得出什么结论？

例题 2：怎样知道家里的水是硬水还是软水？

常见误区

即时小测

小结

• 电解水：正氧负氢，氢二氧一；$\ce{2H2O ->[\text{通电}] 2H2 ^ + O2 ^}$，说明水由氢元素和氧元素组成。点燃氢气前要验纯。
• 净水：沉淀、过滤、吸附、消毒，蒸馏的净化程度最高；过滤、吸附后的水仍是混合物。
• 硬水含较多可溶性钙、镁化合物，用肥皂水鉴别，生活中煮沸、实验室蒸馏来软化。
• 节约用水，防治水污染。