化學科 TC0011_水 黎渝秀&曾筱茜 國立中壢高中 ※本教案為2007思源E-teaching 金獅獎得獎教案，開放各界在著作權法下的合理使用範圍內下載使用，並請註明教案出處及作者姓名，更多教案歡迎至思源科技教育基金會網站 www.seed.org.tw 下載 化學科 TC0011_水 黎渝秀&曾筱茜 國立中壢高中

2-2.1水的性質 黏度接近於氣體，密度接近於液體

2-2.1水的性質—物理性質 無色、無臭、無味 正常沸點： 100℃(1atm) 沸點 P水蒸氣 = P大氣 對應的溫度 P水蒸氣 P大氣 壓力 溫度 冰 水 水蒸氣 P水蒸氣 1atm P大氣 100℃

Pair愈小→b.p.愈低 Pair愈大→b.p.愈高 煮不熟啊~ Pair<1atm b.p. < 100℃ 壓力 溫度 冰 水 水蒸氣 1atm 100℃ 壓力 溫度 冰 水 水蒸氣 1atm 100℃ Pair ● Pair ● b.p. b.p. Pair<1atm b.p. < 100℃ Pair>1atm b.p. >100℃ 煮不熟啊~ 我是高山

正常凝固點：0℃(1atm) 100℃時水的汽化熱：40.6 kJ/mol 0℃時的凝固熱：5.99 kJ/mol 壓力 溫度 冰 水 水蒸氣 正常凝固點：0℃(1atm) 100℃時水的汽化熱：40.6 kJ/mol 0℃時的凝固熱：5.99 kJ/mol 水的比熱：4.18 J/g℃(1 cal/g℃) 具有氫鍵(高三) 重水(D2O) 壓力降低，m.p. 1atm 壓力上升，m.p. 0℃

4℃，D水最大，V水最小(M = D×V) 寒冷地區，冰層下生物得以生存 0℃冰 4℃水 D小 D大 嘻嘻！ 翰林

化學性質 弱電解質 水是極佳溶劑 氧化物溶於水 的性質 氧化物不溶於水 加入少許酸、鹼、鹽可導電 25℃ 7 pH值 溫度(℃) NaOH H2 NaOH H2SO3 H2CO3 Na 鹼性 Na2O H2O SO2 CO2 酸性 H2O CuO、CO、SiO2、Fe2O3 中性

2-2.2水的淨化 龍騰

加入凝聚劑 利用重力靜置 明礬 KAl(SO4)2‧12H2O 吸附水中雜質而沉降 龍騰

過濾：藉由砂礫層，除去大部分雜質 曝氣：增加水中溶氧量，加速有機物分解 除臭：活性碳(吸附水中未分解有機物) 物理 龍騰

Taiwan 高壓液氯(Cl2(l)) 高壓液態臭氧(O3) 濃度0.2~1.0 ppm 無化學殘留 會留下不良氣味 較貴且有效時間短 以固體的次氯酸鈉代之 (NaClO) 高壓液態臭氧(O3) 無化學殘留 較貴且有效時間短 日本、法國用臭氧 Taiwan

ㄨ 2-2.3硬水的軟化 硬水的定義 暫時硬水 永久硬水 含有Ca2+、Mg2+的水 陽離子： Ca2+、Mg2+ 陰離子： HCO3－ 陰離子： Cl － 、SO42 - 深入探討 酸式碳酸鹽 ㄨ

煮沸法 M(HCO3)2(aq)  MCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) 鍋垢主要成分 (M = Ca, Mg) CaCO3、MgCO3 南一

硬水的缺點 清 降低肥皂洗滌效果 產生鍋垢降低熱傳導 碳酸鈣、碳酸鎂 暫時 永久 硫酸鈣 Na+ C長鏈，親油端 親水端

硬水的軟化 Ca2+ 、Mg2+

石灰蘇打法 酸鹼中和：HCO3- + OH - → CO32- + H2O 熟石灰 蘇打 生石灰( 石灰)：CaO 熟石灰(消石灰):Ca(OH)2 石灰石( 灰石)：CaCO3 撕開 撕開 撕開

陽離子交換法 1.若不能觀看，請點選滑鼠右鍵播放。 2.複製或移動該投影片時，請注意Flash動畫影片檔和該投影片需在同一資料夾。

例題：市面上購得的離子交換軟水器裝有陽離子交換劑，飽和後以濃食鹽水沖洗，可再生使用。鈉離子可以替換鈣或鎂離子的比例為多少？   （A）1：1 （B）1：2 （C）2：1（D）2：3 （C）鈉離子與鈣或鎂離子的電荷數比為1：2，所以兩個鈉離子可換出一個鈣或鎂離子。

2-2.2C 水的純化 可淡化海水！ 不含礦物質， 但含少量CO2！ 無法去除非電解質， 去離子水並非純水 ！

水的純化-蒸餾法 利用混合物的沸點不同 影片 南一 蒸餾其實原理很簡單, 想像一下你家裡的鍋子, 水滾了蓋子上面不是會凝結水滴嗎? 如果你把蓋子稍稍傾斜, 水滴就會沿著最低點滴下來. 南一

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滲透？ 逆滲透 1.若不能觀看，請點選滑鼠右鍵播放。 2.複製或移動該投影片時，請注意Flash動畫影片檔和該投影片需在同一資料夾。 翰林

海水資源 Cl－＞Na+＞ Mg2+ ＞SO42－ 1 2 3 4 成分 濃 度(mg/L) 氯 19000 酸式碳酸鹽 140 鈉 10500 溴 65 鎂 1350 鍶 8 硫 (主要為硫酸根) 885 硼 5 鈣 400 鋰 0.2 鉀 380 鈾 ～3×10－3 1 2 3 4 Cl－＞Na+＞ Mg2+ ＞SO42－ 翰林

海水中重要物質的提煉 海水 蘇打，Na2CO3 CaCO3(s)↓ MgCO3(s)↓ 再析出 去除雜質 精鹽(NaCl) 粗鹽 日晒法 CaCl2 潮解性 MgCl2 苦味 先析出 濃海水 CaSO4(s) 苦滷 Mg2+(aq) Br－(aq) 翰林

食鹽(氯化鈉，NaCl) Na(s) + Cl2(g) 電解熔鹽 (氧化還原) 精鹽(NaCl) 陰極 陽極 (氧化還原) NaOH(aq) + H2(g) +Cl2(g) 電解水溶液 添加KCl / LiCl (高血壓可用) 因為低鈉鹽的鉀含量非常高，而人體內鉀含量過高時會造成心律不整、腹痛、雙手發抖等症狀，後兩者也就算了，前者卻有致命的危險，因此低鈉鹽在國外是需要醫生處方才使用。 加入少許NaI (防止甲狀腺腫大）

電解 陽離子向陰極移動，發生還原反應 陰離子向陽極移動，發生氧化反應 e- NaCl(l) 陰極 陽極 Cl- Na+

海水中重要物質的提煉 苦滷 酸化 通入Cl2 Br2 (氧化還原) HCl (酸鹼中和) MgCl2(s) Mg(OH)2(s) 搶電子能力：F＞Cl＞Br＞I Cl2 + 2Br﹣→ 2Cl﹣+ Br2 酸化 通入Cl2 Br2 苦滷 (氧化還原) HCl (酸鹼中和) MgCl2(s) Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) Br－(aq) Ca(OH)2 (氧化還原) Mg(陰極) + Cl2(陽極) 電解熔鹽

氯化鎂電解的示意圖 ＋ － Cl Cl Mg Cl- Mg2+ Cl-

海水淡化 蒸餾法 凝固法 逆滲透 電透析法 Reverse Osmosis http://tw.myblog.yahoo.com/sach-2323/ Reverse Osmosis 電透析法：通霄 翰林

水污染 種類 來源 含氯物質 DDT、BHC… 重金屬及砷 含汞,鉛,鎘,砷等離子的工業廢水 含氮、磷物質 肥料、含磷清潔劑 放射性物質 核廢料、放射性廢棄物 耗養廢料 家庭污水等… 廢熱 工業的冷卻用水 懸浮物 污泥、垃圾、草木 傳染媒介 細菌、病毒 翰林

含氯物質 DDT BHC 越戰 ，落葉劑 殺蟲劑，DDT、BHC 累積性

重金屬的污染 痛痛病 鎘(Cd) 汞(Hg) 砷(As) 水俣病 鉛(Pb) 烏腳病 腦損傷、腎損傷 http://ic.ucsc.edu/~flegal/etox80e/ pecTopics/itaiitaipics.html http://www.black-foot.org/

含氮、磷物質 好營養啊~~ 肥料、農藥、清潔劑 水中溶氧量下降 易造成優氧化現象 http://webmail.ysps.tp.edu.tw/~hing/9324.5.htm

BOD 生化需氧量 微生物在污水中分解廢料所消耗氧的量 檢測 32-16=16 ppm (Biochemical Oxygen Demand，BOD) 微生物在污水中分解廢料所消耗氧的量 檢測 樣品 BOD 20℃，5days 32-16=16 ppm D.O.=16 ppm D.O.=32 ppm (Dissolved oxygen)

化學需氧量 (Chemical Oxygen Demand，COD) 微生物 在污水中分解全部廢料所消耗氧的量 K2Cr2O7 化學物質

兩者差異 一般而言：COD > BOD 應用：COD BOD BOD(COD)值↑，污染程度↑ 實例： 硬性清潔劑(不易為細菌分解) 泡沫污染 軟性清潔劑(易為細菌分解) BOD值↑ 易造成優養化現象

其他 懸浮物 廢熱 http://www.taiwanwatch.org.tw/issue/nuclear/

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