我们身边的水研究性学习

2013届天津市研究性学习报告

我们身边的水

指导老师：王芸

组长；严剑珑

组员：王录禄，才斌，博豪，黄伟，郭子杰，逢琨，清瑜，林明锟，长旭，林仕能

天津市研究性学习开题报告

年级；高二班级：364 第 4 组

课题研究报告

本文是我们小组八位同学综合实践活动的成果，阐述了水的组成、性质，对我们生活中的水进行了分类和比较，在此基础上阐述了它们的各自用途。最后分析了长江流域和古运河流域段水质污染状况及其原因，并初步提出治理构想。

水污染：据环境部门监测，全国城镇每天至少有 1 亿吨污水未经处理直接排入水体。全国七大水系中一半以上河段水质受到污染，全国1/3 的水体不适于鱼类生存，1/4 的水体不适于灌溉，90% 的城市水域污染严重，50% 的城镇水源不符合饮用水标准，40% 的水源已不能饮用，南方城市总缺水量的60% —70% 是由于水源污染造成的。

截至1996 年底，全国600 余座城市年排水量为353 亿立方米，处理量为83 亿立方米，处理率仅23%。城市市政系统年纳污水209 亿立方米，建有城市污水处理厂153 座，集中处理量为23.8 亿立方米，处理率为11.4%。尽管全国每年新增城市污水处理能力 3 亿立方米，但仍以每年处理能力缺口21 亿立方米的速度在不断增大。到了2050年，城市市政系统年纳污水为1385亿立方米，2100年将达到2435亿立方米这相当于长宽高都是61813.8米的体，若平铺为高1 CM的长方体，底面将覆盖将近2537个中国。

《环境保护“九五”计划和2010 年远景目标》要求，到2002 年，全国要新增城市污水处理能力2000 万吨/日。集中处理率达2 5%。据测算，仅处理厂的配套管网投资将达850 亿元，至2010 年，城市集中污水处理率将达40%。预计将新增城市污水处理厂1000 余座。

根据统计，中国有3.2亿农民没有饮用水;大约有1.9亿农民是喝受到污染的水。此外，灌溉农田的水散发着恶臭，而且漂浮着一些污染的泡沫。而这样条件下生产的食物，却登上了中国人的餐桌。

如此严重的污染更应该引起我们的关注水（H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人类在所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。

一.水的性质

1.1物理性质水在常温常压下为无色无味的透明液体。在20℃时，水的热导率为0.006 J/s•cm•K，冰的热导率为0. J/s•cm•K，在雪的密度为0.1×103 kg/m3时，雪的热导率为0.00029 J/s•cm•K。水的密度在3.98℃时最大，为1×103kg/m3，温度高于3.98℃时，水的密度随温度升高而减小，在0～3.98℃时，水不服从热胀冷缩的规律，密度随温度的升高而增加。水在0℃时，密度为0.99987×103 kg/m3，冰在0℃时，密度为0.9167×103 kg/m3。水是良好的溶剂，大部分无机化合物和少部分有机化合物可溶于水。

1.2化学性质

1.2.1水的热稳定性。水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量分解为氢气和氧气，但水在通电的条件下会分解为氢气和氧气。2H2O 2H2↑+ O2↑

1.2.2水与金属反应。很多活泼的金属能与水反应，如钠、钾、铁等。

2Na + 2H2O = H2 ↑+ 2NaOH

3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2

1.2.3水与非金属反应。少部分非金属能与水反应，如氟气、氯气、碳等。Cl2 +H2O HCl + HClO

1.2.4水与一些金属氧化物和非金属氧化物能与水反应。如氧化钠、氧化钙、二氧化碳、二氧化硫等。

Na2O + H2O = 2NaOH

SO2 + H2O H2SO3

1.2.5与其它物质反应。

NH3 + H2O NH3.H2O

CaC2 + H2O →Ca(OH)2 + C2H2↑

二.水的分类及其应用

2.1普通水、重水、超重水

氢元素有三种核素，分别为普通氢（核中1个质子，又叫氕）、重氢（核中有1个质子，1个中子，又叫氘）、超重氢（核中1个质子，2个中子，又叫氚），它们分别与氧结合形成普通水、重水和超重水。普通水的分子式为H2O。重水又叫氧化氘或氘水，分子式是D2O。重水是无色、无臭、无味的液体，但它的一些物理性质跟普通水稍有差异。例如，重水的密度是1.1044g/cm3（25℃），而普通水是0.99701g/cm3（25℃）。这是重水得名的由来。重水的熔点是3.81℃，沸点是101.42℃。盐类在重水里的溶解度比在普通水里小。例如，在25℃，100g普通水中能溶解35.92gNaCl，而100g重水只能溶解30.56gNaCl。许多物质跟重水发生反应，反应比普

通水慢。重水对生物有不利影响。植物种子浸在重水里不能发芽，鱼类在重水中会很快死亡。一般的普通水中含重水约0.015％。电解水时，由于普通氢气（H2）比重氢（D2）放出快6倍，所以电解水的残留液中重水被富集。目前生产重水的方法有电解法、精馏法和化学交换法。重水的主要用途是在反应堆中作慢化剂（又叫减速剂）和冷却剂。重水分解时产生的氘是重要的热核燃料。在化学和生物学中，重水用作示踪物质来研究反应机理等。超重水的化学分子式为T2O，每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少，其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水还要高上万倍。

2.2生活中的水

2.2.1自来水天然水经过过滤、沉淀、消毒以后的水，主要成分是水，其次有一些离子如Ca2+、Mg2+、Cl-等等。虽然自来水经过处理后，但还有微量的细菌如大肠杆菌，另外还有一些其他的溶质，因此自来水不能直接饮用。自来水的密度大于纯水的密度，没有固定的沸点。自来水在加热沸腾后可以饮用，可直接作为工业用水。

2.2.2矿泉水矿泉水是从地下深处自然涌出或经人工揭露、未受污染的地下矿水。矿泉水含有对人体有益的多种矿物质和微量元素，如锂、锶、硒、锌、溴、钼等，生理功能强，对人体有一定的保健作用。在通常情况下，矿泉水的化学成分、流量、水温等动态在天然波动围相对稳定。

2.2.3纯净水纯净水是以江河湖水、自来水等为水源，采用蒸馏法、电渗析法、离子交换法、反渗透法等处理工艺制成的。就是经过复杂深层的净化程序达到无菌纯净。纯净水是把水中各种元素最大限度的去除，只保留