第四章-1化学与社会.ppt

人类的生存环境包括自然环境和社会环境。自然环境是指人类赖以生存和发展的必要物质条件，是人类周围各种自然因素的总和，例如空气、水、土壤、阳光、生物等。; 水是地球上分布最广的，地球表面上大约有70%的面积是被水覆盖的。在大量的自然水中能满足人类生活需要的淡水很少，即使将湖泊、河流及地下水全部包括也只占0.62%。自然界的水处于不断的循环中，例如地球表面的水体，在太阳辐射作用下，一部分被蒸发成水蒸气并进入大气层，同时被气流输送到各处。在此循环中水蒸气若遇到冷气流，就会凝聚成水珠，聚集后又会以雨的方式降到地面。而雨水中的一部分渗入土壤，一部分流入江河，最终流入海洋。;地球上水分布; 水是由氢氧两种元素组成，分子式为H2O。氢元素有3种同位素，即氕（音Piē，1H），氘（音daō，称2H或D或重氢），氚（音chuān，3H或T或超重氢）。氧元素也有3种同位素（16O，17O，18O）。因此实际上有18种不同成分的水。其中1H216O占全部天然水中的99.73%。重水（D2O）在普通水中之占0.02%，超重水（T2O）具有放射性。; 纯净水是一种无色、无味、无嗅的液体，它以气、液、固三种形态同时存在于地壳表面。水的沸点和冰点分别为100℃和0℃。 由于水是一种很好的溶剂，在自然循环过程中会与大气中的多种物质接触，在渗入土壤以及在江河中流动时又会溶入多种盐类及可溶性的有机物，因此天然水中化学成分很复杂。;天然水中常见的成分; 我国水资源十分短缺，人均水资源占世界平均水平的1/4，为全球13个贫水国之一。我国水资源（河川及地下水）总量为2.7亿万立方米，人均2670立方米（美国为13500立方米，日本4716立方米）。我国水资源分布与地域及降水量相关，东南沿海水资源比西北丰富。近年来新疆、宁夏、甘肃、内蒙古等大规模开荒、放牧、扩种、经济用水挤占乃至剥夺了生态耗水。由于水源不足，许多城市依靠地下水供应，过量的地下水开采引发地下水位下降，使地面出现大面积的下沉，甚至塌陷与地裂缝。另一方面地下水面下降最容易引起土地的盐化，在近海地域则导致海水倒灌，这将导致巨大的恶性循环。; 水???人体维持正常生理的重要营养物质之一，它影响体内各种生化反应，人体的70%是由含盐0.9%的水组成。一个成年人每天得不到2.5―3.0升的水就会干渴难忍，人体只要失去1/5的水在医学上就会产生脱水症状。 2. 水的性质 单个的水分子并不是线性分子，而是正四面体结构。氢氧键角（∠HOH）为104.5°，氢氧（O―H）键长为95.72 pm。在水的沸点时，测得水蒸气中有96.5%的单分子水，3.5%的缔合双分子水。随着温度的降低，水分子间的缔合程度越大。这种缔合作用是通过水分子间氢键力来实现的。;水分子的正四面体结构;冰的结构骨架示意图 ; 由于氢键具有方向性，使晶体中水分子不能紧密堆积，当温度升高冰熔化成水后，空旷的氢键体系瓦解变成较紧密堆积的水。因此水结成冰之后体积增大，密度减小。然而热膨胀又使水的密度减小，结果导致4℃水的密度具有最大值1 Kg/L。冰的密度为0.92 Kg/L。 ;常温下水能与多种物质发生化学反应; 当浓缩某些无机盐水溶液时，还可得到带结晶水的化合物，例如，CuSO4?5H2O，CaCl2?6H2O。带结晶水的化合物与不带结晶水的化合物在性质上常有差异，例如，CuSO4?5H2O为蓝色，而CuSO4为白色。;;通氯气消毒的原理：; 蒸馏是化学中常用的纯化物质的方法之一。它根据各种物质沸点的不同，利用再冷却收集不同温度下蒸发的蒸气，就可得到被分离物的纯净物质。例如，纯水在101.375 K Pa（大气压）下的沸点为100℃。因此可以先将水加热到沸腾，然后收集100℃时蒸发出来的蒸气被冷却后的馏分，即蒸馏水。这样原先在水中的化学杂质就在残留成分中，水也就得到纯化了。;; 用蒸馏的方法虽然可以除去水中不挥发性的杂质如钠、钙、镁、铁等的盐。但是溶解在水中的挥发性物质如氨、二氧化碳等气体则随着水蒸气一起进入冷却器，继而又溶解在被收集的水中。除去这类气体一个有效的方法是使一部分水蒸气冷凝，一部分水蒸气令其任意逸去，则挥发性的杂质也随之而被除去。; 若想得到纯度更高的水可以在普通水溶液中先加入高锰酸钾（KMnO4）的碱性溶液，进行蒸馏以除去其中的有机物和挥发性物质如二氧化碳等。然后再在所得蒸馏水中加入非挥发性的酸如硫酸（H2SO4）或磷酸（H3PO4），再进行蒸馏就可以除去其中的氨等挥发性碱性物质，这样所得到的蒸馏水又称为重蒸馏水。 ; 水纯化的关键是除去溶解在其中的盐类。而盐又是由阳离子和阴离子组成。因此如果有一种物质能将其中的离子取走，则水就得到了纯化。离子交换树脂就是具备