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水的组成及实验

水的组成 长期以来，人们一直认为水是一种单质，因为用一般的加热方法很难把它分解。直到18世纪末，才由科学家用实验证明了水是一种化合物。

水是由什么元素组成的化合物呢？我们可以通过下面两种不同的方法进行研究。

实验1 在水电解器的玻璃管里装满水，通直流电，观察电极上和玻璃管内生成的气体和它的体积。过一会儿用点燃的木条分别检验两根玻璃管内的气体。

实验表明，当接通直流电后，电极上就有气泡产生，两根玻璃管中汇集了无色的气体。其中连接正极一端产生的气体比连接负极一端产生的气体少，它们的体积比大约是1∶2。

反应化学方程式：2H2O==通电==2H2↑+O2↑

体积小的气体，能使燃着的木条燃烧得更旺，证明它是氧气。

体积大的气体，能够燃烧，这是氢气。

水电解生成了氢气和氧气,说明水是由氢、氧两种元素组成的化合物。

实验2点燃从氢气发生装置中产生的纯净氢气。将点燃氢气的尖嘴导管伸入充满氧气的干燥集气瓶里（图4－5）。仔细看一看集气瓶的内壁有什么现象。

干燥的集气瓶内壁蒙上了一层水汽，说明氢气跟氧气反应生成了水.这个反应表示如下：

无论是水的电解，还是氢气在氧气中燃烧，两个实验都证明了水确实是由氢元素和氧元素组成的化合物。人们经过大量的实验测定和科学分析，证实了1个水分子是由两个氢原子和1个氧原子构成的。水的分子式是H2O。

化合反应和分解反应 仔细分析上述两个实验所发生的反应，我们发现这两个反应的形式不一样。电解水所发生的反应是由水一种物质反应生成了氢气和氧气两种物质。

化学上把由一种物质反应生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应。高锰酸钾受热后生成氧气、锰酸钾和二氧化锰，这也是分解反应。

氢气在氧气中燃烧生成水的实验是由氢气和氧气两种物质反应生成了水一种物质。

化学上把由两种或两种以上物质反应生成一种其他物质的反应叫做化合反应。镁在空气中燃烧生成氧化镁，也是化合反应。

分解反应和化合反应是化学反应中两种最基本的反应类型。

[编辑本段]水的影响

1、对气候的影响

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。

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，季风带来了丰富的水气，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。

2、对地理的影响

地球表面有71%被水覆盖，从空中来看，地球是个蓝色的星球。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。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(或.2%)；冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或1.8%)；地下水占了13 000 000立方公里(或者0.9%)；湖泊、内陆海，和河里的淡水占了250 000 立方公里(或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(或0.001%)。

3、对生命的影响

地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生命体的重要组成部分。人体中水占体重的70%；水是维持生命必不可少的物质，人对饮用水还有质量的要求，如果水中缺少人体必需的元素或有某些有害物质，或遭到污染水质，达不到饮用要求,就会影响人体健康。水中生活着大量的水生植被等水生生物。

水有利于体内化学反应的进行，在生物体内还起到运输物质的作用。 水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。

[编辑本段]水的分类

根据水质的不同，可以分为：

软水：硬度低于8度的水为软水。（不含或较少含有钙镁化合物）

硬水：硬度高于8度的水为硬水。（含较多的钙镁化合物）.硬水会影响洗涤剂的效果；锅炉用水硬度高了十分危险，不仅浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，易引起管道变形或损坏；人长期饮用危害健康．硬水加热会有较多的水垢。

饮用水根据氯化钠的含量，可以分为：

淡水

咸水

生物水：在各种生命体系中存在的不同状态的水。

天然水：鱼

土壤水：贮存于土壤内的水

地下水：贮存于地下的水

超纯水：纯度极高的水，多用于集成电路工业

结晶水：又称水合水。在结晶物质中，以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。

重水的化学分子式为D2O，每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二，通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应堆的减速剂和载热剂。

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。

氘化水的化学分子式为HDO，每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。用途不大。

北京水现状

北京也是水严重短缺的城市。计算表明，北京水储量为 18.28亿立方米，外地入境水19.13亿立方米，合计北京水总量为年37.24亿立方米，人均拥有366.8立方米／年，仅占全国平均值的13.6％，在世界120个国家的首都中居百位之后。由于北京地下近似闭合流域，其地下出入境水量为零。北京地表水出境水量经多年观测约占年降水总量的14.29％，即为14.38亿立方，各种损耗为3.32亿立方米，因此北京水为实际可用水量仅为19.72亿立方米。

为缓解北京水短缺的矛盾，1990年在北京的部分气象专家参加了由北京市科协和北京气象学会主持召开的会议，讨论如何缓解水不足的问题。与会专家达成共识，认为探索利用空中云水进行人工增雨，不失为一种投资少、见效快的新途径。因为从美国1946年第一次成功地进行飞机人工降水实验后，有近100个国家或地区开展了人工影响天气的试验。以色列在西部沿海地区进行人工降水，经严格的物理统计检验，增加降水15％。中国人工降水自1958年首先在 吉林省进行，30年来，吉林、内蒙等省区都取得明显的效果。福建古田水库库区 坚持人工增雨试验12年，平均增雨23％；新疆克拉玛依的白杨河水库上游山区连续进行了4年冬季、3个夏季的工人增雨。雪使白杨河水库的水库量年均增长22 .6％。

经专家向市倡议，市委市决定成立北京市人工影响天气领导小组，下设办公机构人工影响天气办公室，负责全市人工增雨、人工防雹的规划、管理、业务指导、作业实施和科学研究工作，同时确定要将人工增雨作为长期战略任务。

人工增雨是利用有降水天气的条件，也就是说有能下雨的云（低于0℃的云），通过人工干预，使云里面的水滴经催化剂（液氮）催化后，促使液态水滴出现 冰晶，使低于0℃的云的局部迅速降温，引起象态变化。在水滴和冰晶共存的情况下，冰面的水汽压力要比液态水滴的水汽压力小，这样液态水滴表面的水汽分子向冰面运动，附着在冰粒上，使冰粒不断长大，然后变成小雪花存在焉，在沉降过程中越落温度越高，逐渐化成小水滴。在自然状态下，液态水滴很难变成冰晶 ，通过人工干预使它事成冰晶，在自然降水的情况下增加降水。

北京地处华北平原，东临渤海，西有太行山余脉，北有军都山脉，南与河北平原接壤，属暖温带半湿润半干旱气候。多年平均降水量为400－600毫米。全年80％的降水量集中在6－9月，尤以7－8月为甚，因此选择在这个时机作业，增加地表径流，起到为官厅、密云两大水库增水的作用。

地球上的水

地球上水的总储量为138.6亿立方米，其中淡水只占0.9%;而对人类生活最密切的湖泊,河流和浅层地下的淡水仅占淡水总储量的0.02%。

[编辑本段]水和农业的发展

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年代末以前多用喷灌，占灌溉面积的87％，滴灌占10％。80年代后，滴灌开始普遍用，目前已占灌溉面积的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。

[编辑本段]饮用水的处理

1. 先从河流等处引水至处理厂，同时用滤网滤除大型物体；

2. 在过滤了大物的水中掺入明矾，将泥土等物与明矾粘合成矾花，然后沉淀水以滤除矾花；

3. 当水流过沙和沙砾群时，滤除了一些有机物和化学成分（相当于现在家用过滤饮水机）；

4. 把氯加入水来杀死剩下的微生物；

5. 可以加入钠或石灰来软化硬水，有时也用空气通风赶出水中的氯。

[编辑本段]废水处理

1. 废水流过沉淀槽，固状物会沉淀下来；

2.在滴流过滤中，废水流过沙砾得以过滤，沙砾表面也可铺细菌，以分解污水中的废物；

3. 还可在水中加入其他成分赶出化学成分；

4. 水被排入露天池塘，可以天然净化。

[编辑本段]水对人体的作用

水是生命的源泉。人对水的需要仅次于氧气。人如果不摄入某一种维生素或矿物质，也许还能继续活几周或带病活上若干年，但人如果没有水，却只能活几天。

人体细胞的重要成分是水，水占成人体重的60~70%，占儿童体重的80%以上。水份有什么作用呢？

1.人的各种生理活动都需要水，如水可溶解各种营养物质，脂肪和蛋白质等要成为悬浮于水中的胶体状态才能被吸收；水在血管、细胞之间川流不息，把氧气和营养物质运送到组织细胞，再把代谢废物排出体外，总之人的各种代谢和生理活动都离不开水。

2.水在体温调节上有一定的作用。当人呼吸和出汗时都会排出一些水分。比如炎热季节，环境温度往往高于体温，人就靠出汗，使水分蒸发带走一部分热量，来降低体温，使人免于中暑。而在天冷时，由于水贮备热量的潜力很大，人体不致因外界温度低而使体温发生明显的波动。

3.水还是体内的润滑剂。它能滋润皮肤。皮肤缺水，就会变得干燥失去弹性，显得面容苍老。体内一些关节囊液、浆膜液可使器官之间免于摩擦受损，且能转动灵活。眼泪、唾液也都是相应器官的润滑剂。

4.水是世界上最廉价最有治疗力量的奇药。矿泉水和电解质水的保健和防病作用是众所周知的。主要是因为水中含有对人体有益的成分。当感冒、发热时，多喝开水能帮助发汗、退热、冲淡血液里细菌所产生的毒素；同时，小便增多，有利于加速毒素的排出。

5.大面积烧伤以及发生剧烈呕吐和腹泻等症状，体内大量流失水分时，都需要及时补充液体，以防止严重脱水，加重病情。

6.睡前一杯水有助于美容．上床之前，你无论如何都要喝一杯水，这杯水的美容功效非常大。当你睡着后，那杯水就能渗透到每个细胞里。细胞吸收水分后，皮肤就更娇柔细嫩。

7.入浴前喝一杯水常葆肌肤青春活力．沐浴前一定要先喝一杯水。沐浴时的汗量为平常的两倍，体内的新陈代谢加速，喝了水，可使全身每一个细胞都能吸收到水分，创造出光润细柔的肌肤。

[编辑本段]古代世界观中的水

在文明的早期，人们开始探讨世界各种事物的组成或者分类，水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素说中就有水；佛教中的四大也有水；中国古代的五行学说中水代表了所有的液体，以及具有流动、润湿、阴柔性质的事物。

水崇拜

在人类的童年时期，对于水兼有养育与毁灭能力、不可捉摸的性情，产生了又爱又怕的感情，产生了水崇拜。通过赋予水以神的灵性，祈祷水给人类带来安宁、丰收和幸福。

中国传统上的龙王就是对水的神格化。凡有水域水源处皆有龙王，龙王庙、堂遍及全国各地。祭龙王祈雨是中国传统的信仰习俗。

水的口语化

形容人没有出息，或者是做事不够好。

例如：你咋这么水的那。（你咋这么差劲那。）

灌水 在网络上称灌水的网友为水母

高山流水

古代琴曲。战国时已有关于高山流水的琴曲故事流传，故亦传《高山流水》系伯牙所作。乐谱最早见于明代《神奇秘谱（朱权成书于1425年）》，此谱之《高山》、《流水》解题有：“《高山》、《流水》二曲，本只一曲。初志在乎高山，言仁者乐山之意。后志在乎流水，言智者乐水之意。至唐分为两曲，不分段数。至来分高山为四段，流水为八段。”两千多年来，《高山》、《流水》这两首著名的古琴曲与伯牙鼓琴遇知音的故事一起，在人民中间广泛流传。

《高山流水》取材于“伯牙鼓琴遇知音”，有多种谱本。有琴曲和筝曲两种，两者同名异曲，风格完全不同。

随着明清以来琴的演奏艺术的发展，《高山》、《流水》有了很大变化。《秘谱》本不分段，而后世琴谱多分段。明清以来多种琴谱中以清代唐彝铭所编《天闻阁琴谱》（1876年）中所收川派琴家张孔山改编的《流水》尤有特色，增加了以“滚、拂、绰、注”手法作流水声的第六段，又称“七十二滚拂流水”，以其形象鲜明，情景交融而广为流传。据琴家考证，在《天闻阁琴谱》问世以前，所有琴谱中的《流水》都没有张孔山演奏的第六段，全曲只八段，与《神奇秘谱》解题所说相符。

另有筝曲《高山流水》，音乐与琴曲迥异，同样取材于“伯牙鼓琴遇知音”。现有多种流派谱本。而流传最广，影响最大的则是浙江武林派的传谱，旋律典雅，韵味隽永，颇具“高山之巍巍，流水之洋洋”貌。

山东派的《高山流水》是《琴韵》、《风摆翠竹》、《夜静銮铃》、《书韵》四个小曲的联奏，也称《四段曲》、《四段锦》。

河南派的《高山流水》则是取自于民间《老六板》板头曲，节奏清新明快，民间艺人常在初次见面时演奏，以示尊敬结交之意。这三者及古琴曲《高山流水》之间毫无共同之处，都是同名异曲。

典 故

传说先秦的琴师伯牙一次在荒山野地弹琴，樵夫钟子期竟能领会这是描绘“巍巍乎志在高山”和“洋洋乎志在流水”。伯牙惊曰：“善哉，子之心与吾同。”子期死后，伯牙痛失知音，摔琴断弦，终身不操，故有高山流水之曲。

春秋时代，有个叫俞伯牙的人，精通音律，琴艺高超，是当时著名的琴师。俞伯牙年轻的时候聪颖好学，曾拜高人为师，琴技达到水平，但他总觉得自己还不能出神入化地表现对各种事物的感受。伯牙的老师知道他的想法后，就带他乘船到东海的蓬莱岛上，让他欣赏大自然的景色，倾听大海的波涛声。伯牙举目眺望，只见波浪汹涌，浪花激溅；海鸟翻飞，鸣声入耳；山林树木，郁郁葱葱，如入仙境一般。一种奇妙的感觉油然而生，耳边仿佛响起了大自然那和谐动听的音乐。他情不自禁地取琴弹奏，音随意转，把大自然的美妙融进了琴声，伯牙体验到一种前所未有的境界。老师告诉他：“你已经学了。”

一夜伯牙乘船游览。面对清风明月，他思绪万千，于是又弹起琴来，琴声悠扬，渐入佳境。忽听岸上有人叫绝。伯牙闻声走出船来，只见一个樵夫站在岸边，他知道此人是知音当即请樵夫上船，兴致勃勃地为他演奏。伯牙弹起赞美高山的曲调，樵夫说道：“真好！雄伟而庄重，好像高耸入云的泰山一样！”当他弹奏表现奔腾澎湃的波涛时，樵夫又说：“真好！宽广浩荡，好像看见滚滚的流水，无边的大海一般！”伯牙兴奋极了，激动地说：“知音！你真是我的知音。”这个樵夫就是钟子期。从此二人成了非常要好的朋友。

[编辑本段]水污染分类

水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。

化学性污染

污染杂质为化学物品而造成的水体污染。化学性污染根据具体污染杂质可分为6类：

（1）无机污染物质：污染水体的无机污染物质有酸、碱和一些无机盐类。酸碱污染使水体的pH值发生变化，妨碍水体自净作用，还会腐蚀船舶和水下建筑物，影响渔业。

（2）无机有毒物质：污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的物质，主要有汞、镉、铅、砷等元素。

（3）有机有毒物质：污染水体的有机有毒物质主要是各种有机农药、多环芳烃、芳香烃等。它们大多是人工合成的物质，化学性质很稳定，很难被生物所分解。

（4）需氧污染物质：生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和酚、醇等有机物质可在微生物的作用下进行分解。在分解过程中需要大量氧气，故称之为需氧污染物质。

（5）植物营养物质：主要是生活与工业污水中的含氮、磷等植物营养物质，以及农田排水中残余的氮和磷。

（6）油类污染物质：主要指石油对水体的污染，尤其海洋油和油轮事故污染最甚。

物理性污染

物理性污染包括：

（1）悬浮物质污染：悬浮物质是指水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫塑料等。它们是由生活污水、垃圾和矿、石、建筑、食品加工、造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的。悬浮物质影响水体外观，妨碍水中植物的光合作用，减少氧气的溶入，对水生生物不利。

（2）热污染：来自各种工业过程的冷却水，若不取措施，直接排入水体，可能引起水温升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物质的毒性增加等现象，从而危及鱼类和水生生物的生长。

（3）放射性污染：由于原子能工业的发展，放射性矿藏的开，核试验和核电站的建立以及同位素在医学、工业、研究等领域的应用，使放射性废水、废物显著增加，造成一定的放射性污染。

生物性污染

生活污水，特别是医院污水和某些工业废水污染水体后，往往可以带入一些病原微生物。例如某些原来存在于人畜肠道中的病原细菌，如伤寒、副伤寒、霍乱细菌等都可以通过人畜粪便的污染而进入水体，随水流动而传播。一些，如肝炎、腺等也常在污染水中发现。某些病，如阿米巴痢疾、血吸虫病、钩端螺旋体病等也可通过水进行传播。防止病原微生物对水体的污染也是保护环境，保障人体健康的一大课题。

[编辑本段]地球形成时水的来源

水的来源

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上存在很大的分歧，目前有几十种不同的水形成学说。有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，甚至现在地球上的水还在不停增加。

当我们打开世界地图时，当我们面对地球仪时，呈现在我们面前的大部分面积是鲜艳的蓝色。从太空中看地球，我们居住的地球是一个椭圆形的，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70%以上的表面。地球是一个名副其实的大水球。

也许有人会问：这么多的水是从哪儿来的？地球上本来就有水吗？

地球刚刚诞生的时候，没有河流，也没有海洋，更没有生命，它的表面是干燥的，大气层中也很少有水分。那么如今浩瀚的大海，奔腾不息的河流，烟波浩淼的湖泊，奇形怪状的万年冰雪，还有那地下涌动的清泉和天上的雨雪云雾，这些水是从哪儿来的呢？

原来地球是由太阳星云分化出来的星际物质聚合而成的，它的基本组成有氢气和氮气以及一些尘埃。固体尘埃聚集结合形成地球的内核，外面围绕着大量气体。地球刚形成时，结构松散，质量不大，引力也小，温度很低。后来，由于地球不断收缩，内核放射性物质产生能量，致使地球温度不断升高，有些物质慢慢变暖熔化，较重的物质，如铁、镍等聚集在中心部位形成地核，最轻的物质浮于地表。随着地球表面温度逐渐降低，地表开始形成坚硬的地壳。但因地球内部温度很高，岩浆活动就非常激烈。火山爆发十分频繁，地壳也不断发生变化，有些地方隆起形成山峰，有的地方下陷形成低地与山谷，同时喷发出大量的气体。由于地球体积不断缩小，引力也随之增加，此时，这些气体已无法摆脱地球的引力，从而围绕着地球，构成了“原始地球大气”。原始大气由多种成分组成，水蒸气便是其中之一。

水蒸气又是从那儿来的呢？组成原始地球的固体尘埃，实际上就是衰老了的星球爆炸而成的大量碎片，这些碎片多是无机盐之类的东西，在它们内部蕴藏着许多水分子，即所谓的结晶水合物。结晶水合物里面的结晶水在地球内部高温作用下离析出来就变成了水蒸气。喷到空中的水蒸气达到饱和时便冷却成云，变成雨，落成地面上，聚集在低洼处，逐渐积累成湖泊和河流，最后汇集到地表最低区域形成海洋。

地球上的水在开始形成时，不论湖泊或海洋，其水量不是很多，随着地球内部产生的水蒸气不断被送入大气层，地面水量也不断增加，经历几十亿年的地球演变过程，最后终于形成我们现在看到的江河湖海。