主题一：水.DOCVIP

主題一：水 一、水的基本性質 1. 物理性質 (1)1大氣壓時，凝固點0 °C，沸點100 °C；在4 °C時密度最大，為1克/立方公分 (2)水結冰時，密度變小，體積膨脹，會浮於水面。因此寒帶地區冬季湖泊表面結冰，但湖底仍為4 °C的水，水中生物得以生存。 (3)水具有【高比熱】及【高汽化熱】，可以調節氣溫。 2. 純水的化學性質 (1)純水是一種極弱的電解質，其解離反應為： H2O(l) → H+(aq)+ OH?(aq) (2)25 °C時，純水中所含的氫離子和氫氧根離子濃度相等： [H+]=[OH?]=10?? M (3)水中的氫離子濃度和氫氧根離子濃度的乘積為定值： [OH?]=(10??)(10??)=10??? =常數（25 °C）?稱為水的離子積（Kw） 3. 水的溶劑性質水是電解質的優良溶劑，因水是一種極性分子，能與電解質的陰、陽離子水合，使陰、陽離子分離。 4. 水的化學反應性 (1)水與活性大的金屬反應生成H2： 2Na(s) + 2H2O(l) → 2Na+(aq) + 2OH?(aq) + H2(g)↑ Ca(s) + 2H2O(l) → Ca2+(aq) + 2OH?(aq) + H2(g)↑ (2)鹼酐（金屬氧化物）溶於水呈【鹼性】： K2O(s) + H2O(l) → 2KOH(aq) CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) (3)酸酐（非金屬氧化物）溶於水呈【酸性】： SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq) P4O10(s) + 6H2O(l) → 4H3PO4(aq) 二、水的處理 1. 水的淨化： 處理 目的 處　　理　　步　　驟　　與　　原　　理 除去懸浮物 沉降法 原水引入水池靜置澄清，顆粒大的淤泥沉降，微小粒子仍懸浮。 凝聚法 加入凝聚劑與水作用形成膠體，用以吸附懸浮微粒，使其沉降，常用的凝聚劑是鋁鹽，例如：【明礬KAl(SO4)2．12H2O】。 反應式：Al3＋(aq) ＋3H2O(?) → 3H＋(aq)＋Al(OH)3(s) 過濾法 通過「砂濾池」，除去剩餘的懸浮物。 除臭、曝氣及消毒 除臭 (物理變化) 將水通過盛有【活性碳】過濾床，使產生不良氣味及顏色的【有機物】，以物理方式吸附於活性碳表面的孔洞。 曝氣 讓水激起水花，利於氧氣的溶解，並利於微生物分解有機物。 消毒 (化學變化) 【氯氣】法：加入適量的氯就可殺菌，但會殘留氯味，並與水中的有機物質反應生成致癌物。 【臭氧】法：加入適量的臭氧即可殺菌，使用後產生氧氣，無不良氣味及化學殘留物。 2.水的軟化： (1) 硬水：含有鈣離子（Ca2＋）或鎂離子（Mg2＋）的水。 ：暫時硬水中Ca2＋、Mg2＋因煮沸時產生CaCO3、MgCO3沉澱而除去。而工業鍋爐用水，若未除去Ca2＋或Mg2＋會生鍋垢，造成加熱不均，水管阻塞，甚至爆炸。 (2) 硬水的軟化： 方　法 軟　　化　　原　　理 適用種類 暫時 永久 煮沸法 Mg(HCO3)2(aq) MgCO3(s)↓＋CO2＋H2O Ca(HCO3)2(aq) CaCO3(s)↓＋CO2＋H2O 可 否 蘇打法 Ca2＋(aq)＋Na2CO3(s) → CaCO3(s)↓＋2Na＋(aq) Mg2＋(aq)＋Na2CO3(s) → MgCO3(s)↓＋2Na＋(aq) 可 可 石　灰 蘇打法 CaO＋H2O → Ca(OH)2 Mg2＋＋Ca(OH)2 → Mg(OH)2＋Ca2＋ Ca2＋＋Na2CO3 → CaCO3＋2 Na＋ 可 可 蒸餾法 收集水蒸氣冷凝後的水，缺點是尚存有二氧化碳（少用） 可 可 陽離子 交換法 天　然 泡沸石 如NaAlSiO4（鋁矽酸鈉），以NaZ表示。（M為Ca或Mg） M2＋＋2NaZ MZ2＋2Na＋ 可 可 再　生 飽和食鹽水 3. 水的純化： (1) 蒸餾法：利用混合物各成分的【沸點不同】，藉著蒸發、凝結和收集的過程而把各成分分離。利用實驗室中的蒸餾裝置可將自來水純化，此時水中的雜質幾乎清除殆盡，唯空氣中的【二氧化碳】可溶於水中，因此很難將其完全清除。 (2) 離子交換法：將欲純化的水，依序通過陽離子交換樹脂（RH）與陰離子交換樹脂（ROH）兩支管柱，裝置如右，其反應式如下： RH(s)＋M＋(aq) → RM(s)＋H＋(aq) ROH(s)＋X－(aq) → RX(s)＋OH－(aq) H＋(aq)＋OH－(aq) → H2O(?) 式中M＋、X－分別代表水中的陽、陰離子。且生成的H＋ 與OH－化合成水，可得【去離子水】。前後兩管分別可以用【鹽酸】及【氫氧化鈉】溶液使其再生。 ：此二管交