第四单元 自然界的水讲义--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学单元复习讲义通过层级框架、多维度解析及对比表格系统构建知识体系，梳理了物质分类（纯净物与混合物、单质与化合物）、化学式意义（宏观微观、定性定量）、水资源保护措施及水的组成探究实验，用表格对比海水淡化方法和水周相关纪念日，呈现知识内在联系。 讲义亮点在于“基础-综合-应用”的练习设计，如氯化钙化学式书写、Na₂SO₃中S化合价计算、过滤操作中玻璃棒作用及浑浊原因分析，培养化学观念和科学探究能力。含海水淡化技术解析和小论文写作指导，基础生掌握方法，优秀生拓展思维，助力教师精准教学与学生自主复习。

第四单元 自然界的水 【整理与提升】 1、 依据元素组成对纯净物进行分类 单质 纯净物 物质 化合物 混合物 二、认识物质组成的表示 1.以水为例，认识化学式表示物质的组成。 2.水的化学式H2O的意义： 宏观：表示水这种物质；表示水由氢元素和氧元素组成。 微观：表示一个水分子；表示水由水分子构成；表示一个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。 定性：表示水这种物质，表示水是由元素组成的，其组成元素为氢元素和氧元素；水是由水分子构成的，水分子由氢原子和氧原子构成。 定量：表示1个水分子由两个氢原子和1个氧原子构成。 附： 定性和定量是两种不同的研究或分析方法，用于理解现象、解决问题或探索规律。它们的核心区别在于数据的类型和分析方式： 定性研究关注事物的性质、特征、意义或内在规律，通过非数值化的信息（如文字、图像、行为描述等）进行解释性分析。 定量研究通过数值化数据（如统计、测量结果）揭示规律，强调客观性和可验证性。 定性研究的信息形式主要是文字、图像、描述等；定量研究的信息形式主要是数字、统计量等。 三、水资源的利用与保护 1.保护水资源主要从合理利用水资源和防治水体污染两个方面采取措施。 2.天然水不是纯净的水，通过沉淀、过滤、吸附、蒸馏等方法可以使水得到不同程度的净化。 【复习与提高】 1. A 2.D 3.C 4.C 5.D 1. 氯化钙的化学式是CaCl2；Na2SO3中Na和O的化合价分别为+1价、-2价，则S的化合价为+4价；地壳中含量最高的非金属元素与地壳中含量最高的金属元素组成的化合物的化学式是Al2O3。 2. 青蒿琥酯（C19H28O8）是我国自主研发的治疗疟疾的药物。该药物由3种元素组成，其中氢元素与氧元素的质量比是7：32。 3. （1）加入明矾的作用是使水中悬浮的杂质较快沉降，使水逐渐澄清。 （2）操作①的名称是过滤，该操作中玻璃棒的作用是引流（或导流）。若经操作①后得到的水依然浑浊，可能的原因是滤纸破损（或液面高于滤纸边缘，或过滤器没有清洗干净等，合理即可）。 （1） 操作②中利用物质C的吸附性去除异味和一些可溶性杂质，C可能是活性炭。 （2） 操作③的名称是蒸馏。 4. （1）碘酸钾的相对分子质量为：39+127+163=214 碘酸钾中碘元素的质量分数为：（127214）100%=59.3% （2）400g=0.4kg 0.4kg18mg=7.2mg 0.4kg33mg=13.2mg 答：400g该食盐中碘元素的质量范围是7.2mg-13.2mg。 实验活动2 水的组成及变化的探究 【实验步骤】1.纯净的氢气在空气里安静的燃烧，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯，可观察到烧杯壁上的现象是有淡蓝色火焰，放出大量热，烧杯内壁有无色小液滴，说明氢气燃烧生成了水。 【问题与交流】1.水在通电时发生了化学变化，生成了氢气和氧气这两种物质。2.氢气在氧气中燃烧只生成水，氢气只含氢元素，氧气只含氧元素；而水通电时分解只生成氢气和氧气。物质在发生化学变化的前后，元素的种类不会改变。由此可知，水中只含有氢元素和氧元素。 附相关资料： 海水淡化的方法及相关技术 将海水转化为可利用的淡水的过程称为海水淡化。这是一个至关重要的技术，尤其对于淡水资源匮乏的沿海地区、岛屿和干旱国家。以下是主要的海水淡化方法及相关技术： 一、核心海水淡化方法 主要分为两大类：热法（蒸馏法） 和 膜法。 1. 热法/蒸馏法：利用热能蒸发海水，再将蒸汽冷凝成淡水。 基本原理： 加热海水使其蒸发，盐分留在浓缩液中（称为浓盐水或卤水），水蒸气被收集并冷凝成几乎不含盐的淡水。 主要技术： （1）多级闪蒸 原理： 将加热后的海水依次引入压力逐级降低的多个闪蒸室。海水在压力低于该温度下饱和蒸汽压的瞬间“闪蒸”成蒸汽，蒸汽在冷凝管外冷凝成淡水。浓缩海水进入下一级压力更低的闪蒸室继续闪蒸。 优点：技术成熟可靠，处理量大，对进水水质要求相对较低，适合大型工厂（尤其与发电厂联产）。 缺点：能耗高（主要依赖热能），设备投资大，运行维护成本高，存在腐蚀和结垢问题。 （2）多效蒸馏： 原理：由多个串联的蒸发器（效）组成。第一效利用外部热源（如蒸汽）加热海水产生蒸汽。产生的蒸汽进入第二效作为热源加热该效的海水，依此类推。每一效的压力和沸点都低于前一效。最终蒸汽在末效冷凝器冷凝成水。 优点：比多级闪蒸热效率更高（重复利用蒸汽潜热），能耗相对较低（但仍高于膜法）。 缺点：设备较复杂，投资成本高，同样存在结垢和腐蚀问题。 （3）蒸汽压缩蒸馏： 原理：将蒸发器产生的蒸汽通过压缩机压缩，提高其压力和温度，然后将其送回蒸发器的加热室作为热源来加热原料海水。系统启动后主要依靠电能驱动压缩机维持循环。 优点：热效率高（理论上只需补充少量能量补偿热损失），结构相对紧凑，适合中小型规模。 缺点：主要依赖电能，对蒸汽压缩机的性能和可靠性要求高，大规模应用不如前两者普遍。 2.膜法：利用选择性透过膜在压力或电场驱动下分离盐分。 基本原理：利用只允许水分子通过而阻挡溶解盐分（离子）或水分子选择性通过的特殊薄膜。 主要技术： （1）反渗透： 原理：这是目前最主流、应用最广泛的海水淡化技术。对海水施加高于其自然渗透压的压力（通常50-80个大气压），迫使水分子通过半透膜，而盐分、有机物、细菌等被截留在膜的另一侧成为浓盐水。产出的是淡水。 优点：能耗远低于热法（主要是电能驱动高压泵），模块化设计，设备紧凑，建设周期短，操作相对简便，成本（投资和运行）持续下降。 缺点：对进水预处理要求高（需去除悬浮物、微生物、易结垢离子等以防膜污染和堵塞），膜有使用寿命需定期更换，高压操作，产生浓盐水需要妥善处理。 （2）电渗析： 原理：利用直流电场驱动。在装有交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜的电渗析槽中，通入海水。在电场作用下，阴离子向阳极迁移但被阳膜阻挡，阳离子向阴极迁移但被阴膜阻挡，导致相邻隔室分别形成淡化室（离子被移走）和浓缩室（离子富集）。 优点：能耗主要与脱盐量（移除的离子量）有关，对于苦咸水（盐度低于海水）淡化效率较高，膜不易受有机物污染。 缺点：对于高盐度海水淡化效率低、能耗高（因需要移除大量离子），不能去除不带电杂质（如有机物、硅、硼），设备相对复杂。 （3）正渗透： 原理：利用渗透压差驱动。使用一种具有极高渗透压的“汲取液”与海水隔着一层半透膜接触。水分子自然地从海水侧（低渗透压）透过膜进入汲取液侧（高渗透压），稀释汲取液。然后再通过加热等方法（如低品质热能）将水从稀释的汲取液中分离出来，并回收汲取液循环使用。 优点：理论上能耗潜力低（尤其当有低品位废热可利用时），膜污染倾向可能低于反渗透。 缺点：技术尚未完全成熟用于大规模海水淡化，关键在于高效、低成本、易回收的汲取液的研发和商业化，分离水与汲取液的过程也需要能量。 二、其他方法（研究或小规模应用） 冷冻法：将海水冷冻，盐分主要留在未冻的浓缩液中，冰晶相对纯净，融化后得到淡水。能耗可能较低，但操作复杂，冰晶洗涤和分离困难，目前应用很少。 太阳能蒸馏：利用太阳能加热海水产生蒸汽并冷凝收集。非常简单，但效率极低，占地面积巨大，仅适用于极小规模的分散式应用（如家庭应急）。 离子交换法：利用离子交换树脂吸附水中的盐离子。树脂饱和后需再生（消耗化学品），成本高，主要用于制备超纯水或作为其他方法的补充精处理，不适合直接淡化高盐度海水。 水合物法：在高压低温下使水与气体（如丙烷）形成固体水合物晶体，盐分被排除在外，然后分解水合物得到淡水。仍处于实验室研究阶段。 三、关键技术挑战与考量 1.能耗：这是海水淡化成本的主要部分。反渗透是目前能耗最低的主流技术，但仍需持续研发降低能耗（如高效能量回收装置、新型低能耗膜）。 2.成本：包括初始投资（设备、建厂）和运行成本（能耗、化学品、膜更换、维护、人工）。反渗透成本近年来大幅下降，已接近甚至低于一些传统水源开发成本。 3.环境影响： 浓盐水排放：所有方法都产生含盐量远高于海水的浓盐水（卤水）。直接排放可能对局部海洋生态环境造成影响（盐度升高、化学添加剂影响）。需采用扩散器稀释排放、与污水处理厂混合排放、资源化利用（提取矿物质）或零液体排放等技术来缓解。 化学药剂：预处理（絮凝剂、阻垢剂、杀菌剂）、膜清洗化学品等可能随浓盐水排放。 碳排放：如果淡化厂使用化石能源供电，会产生温室气体。使用可再生能源（太阳能、风能）供电是重要发展方向。 4.预处理：对于膜法（尤其反渗透）至关重要，需去除悬浮固体、胶体、微生物、易结垢离子（钙、镁、硫酸根等），防止膜堵塞、结垢和生物污染。 5.后处理：淡化水（尤其是反渗透产水）几乎不含矿物质，呈弱酸性，可能腐蚀管道且口感不佳。通常需要添加矿物质（如石灰石过滤、矿化剂）和调节pH值（如加碱）才能达到饮用水标准。 四、总结 反渗透是当今全球海水淡化的绝对主流技术，因其相对较低的能耗、模块化、成本持续下降等优势。 多级闪蒸和多效蒸馏等热法在拥有廉价热能（如与化石燃料电厂或核电厂联产）或需要处理高污染海水的中东等地区仍有重要应用，但市场份额在下降。 电渗析更适合苦咸水淡化。 正渗透、冷冻法等新兴技术仍在研发和示范阶段，有潜力但尚未大规模商业化。 选择哪种技术取决于水源水质、所需规模、可用能源类型和成本、环境要求、资金投入等多种因素。 持续的研究致力于降低能耗和成本、提高系统效率、开发更耐用抗污染的膜材料、优化浓盐水管理和资源化利用、以及整合可再生能源。 海水淡化已经成为解决全球水资源短缺问题不可或缺的重要技术之一，随着技术进步和环境管理的加强，其作用将越来越重要。 中国水周和世界水日的具体时间及由来 一、世界水日（World Water Day） 时间：每年3月22日 由来： 1.起源提议： 1992年，联合国在巴西里约热内卢召开 “联合国环境与发展大会”（UNCED）。 会议提出设立国际性水主题纪念日，以应对全球水资源危机。 2.正式确立： 1992年12月22日，联合国大会通过决议（A/RES/47/193），正式将3月22日定为“世界水日”。 从1993年起每年举办全球性活动。 宗旨： 提高公众意识：强调淡水资源的稀缺性与可持续管理的重要性。 推动行动：呼吁各国政府、组织和个人采取节水措施，解决水污染、水资源分配不均等问题。 支持可持续发展：响应联合国2030年可持续发展议程中目标6（确保所有人享有水和环境卫生）。 活动特点： 年度主题：每年聚焦一个核心议题（如2024年主题为 “以水促和平”（Water for Peace））。 全球联动：各国举办研讨会、展览、清洁水源活动等。 政策倡导：发布水资源报告（如《世界水发展报告》），推动国际政策合作。 二、世界水周（World Water Week） 时间：每年8月底至9月初（通常持续一周，具体日期浮动） 2025年时间：暂定为8月17–23日（以主办方最新公告为准）。 由来： 1.创办机构： 由斯德哥尔摩国际水研究所（SIWI）主办，是全球规模最大的淡水议题年度会议。 2.发展历程： 首届会议于1991年在瑞典斯德哥尔摩举办（原名“斯德哥尔摩水研讨会”）。 2001年正式更名为“世界水周”，并固定为年度活动。 宗旨： 搭建知识共享平台：汇集科学家、政策制定者、企业及NGOs，交流水资源解决方案。 推动创新实践：展示节水技术、水治理模式与可持续案例。 影响全球议程：为联合国可持续发展目标（SDGs）及国际水政策提供智库支持。 活动特点： 主题框架：每年围绕一个核心方向（如2024年主题“水与经济繁荣”）展开数百场分会。 跨界合作：涵盖气候变化、粮食安全、公共卫生、能源转型等跨领域议题。 颁发奖项：期间揭晓“斯德哥尔摩水奖”（Stockholm Water Prize）（水资源领域的“诺贝尔奖”）。 3、 两者的区别与联系 项目 世界水日（3月22日） 世界水周（8月底–9月初） 性质 联合国官方纪念日，侧重 公众倡导 国际学术会议，侧重专业研讨 主办方 联合国（UN-Water 协调） 斯德哥尔摩国际水研究所 核心目标 提升全民节水意识 推动技术创新与全球水治理 活动形式 科普宣传、社区活动 学术报告、圆桌会议、解决方案展览 互补作用： 世界水日唤醒公众关注 → 世界水周 深化专业行动；两者共同推动“水安全”成为全球可持续发展核心议题。 四、参与意义 1.个人层面：践行节水生活（如修复漏水、减少塑料污染）；参与公益组织的水资源保护项目。 2.社会层面：企业投资节水技术，政府完善水管理政策；媒体传播水危机真相，消除认知鸿沟。 总结： 世界水日（3.22） 是联合国发动的 “全民行动日”； 世界水周（8–9月） 是全球水精英的 “创新引擎”。 两者从不同维度推动人类应对水危机，保障地球生命共同体的未来。 中国水周 以下是关于 中国水周（China Water Week） 的具体时间、由来及核心意义的详细说明： 一、中国水周的具体时间 固定时段：每年3月22日至3月28日（与世界水日衔接，持续一周）。 起始日意义：3月22日既是世界水日，也是中国水周的启动日，形成“一日引领一周”的联动效应。 二、由来与发展历程 1. 起源（1988年） 1988年《中华人民共和国水法》正式颁布，标志着中国水资源管理进入法治化轨道。 同年，水利部（现水利部）决定将 每年7月1日至7日定为 “水法宣传周”，旨在普及水法知识，推动依法管水。 2. 更名与时间调整（1994年） 更名背景：为响应联合国确立的“世界水日”（1993 年启动），中国需与国际议题接轨。 正式更名：1994年，水利部将“水法宣传周”更名为 “中国水周”，并将时间从7月调整至3月22日–28日，与世界水日同步。 3. 持续深化（2000年后） 政策升级： 伴随《长江保护法》《黄河保护法》等专项立法出台，水周宣传内容从“普法”拓展至“水资源保护”“水生态治理”等综合议题。 全民参与： 2010 年后，活动形式从政府主导逐步发展为 全民行动，涵盖学校、社区、企业等多方参与。 三、设立宗旨与核心意义 1. 核心目标 强化法治意识：普及《水法》《防洪法》等法规，推动依法治水。 提升节水观念：响应“节水优先”国家战略，倡导全民节水行动。 凝聚保护共识：聚焦水生态修复（如长江大保护）、水污染防治等重大议题。 2. 年度主题（示例） 中国水周每年设定主题，与国家水政策紧密联动： 年份 主题 政策背景 2024 精打细算用好水资源，从严从细管好水资源 落实“十四五”节水型社会建设规划 2023 强化依法治水，携手共护母亲河 《黄河保护法》正式施行（2023.4.1） 2022 推进地下水超采综合治理，复苏河湖生态环境 华北地下水超采治理攻坚 > 注：历年主题可通过水利部官网查询。 四、主要活动形式 中国水周以“政府主导、全民参与”为特色： 1. 官方行动： 水利部发布年度《中国水资源公报》及政策解读。 地方政府开展河道巡查、水源地保护执法。 2. 公众参与： 科普活动：中小学节水课堂、社区节水器具推广。 公益宣传：节水标语征集、公益广告展播（如央视“节水中国”系列）。 3. 跨界联动： 企业与高校合作研发节水技术（如智能灌溉系统）。 NGOs 组织“守护母亲河”志愿行动（如清理河道垃圾）。 4、 中国水周 VS 世界水日/水周 项目 中国水周 世界水日/水周 时间 3.22–3.28（固定） 世界水日：3.22；世界水周：8–9月（浮动） 侧重方向 政策普法 + 全民节水行动 全球议题研讨 + 技术创新（世界水周） 特色活动 水法竞赛、节水社区评选 斯德哥尔摩水奖、国际学术峰会 六、参与意义与公众行动建议 个人层面：检查家庭用水器具，杜绝“跑冒滴漏”； 践行“一水多用”（如淘米水浇花）。 社会层面：监督举报水污染行为（12369环保热线）；参与“河长制”民间监督员等志愿角色。 数据来源：水利部《全国节水规划（2021–2025）》、中国水周历年主题公报。 【小论文】 精打细算用好水资源，从严从细管好水资源 “水是生存之本、文明之源。” 面对我国人均水资源量仅为世界平均水平1/4的严峻现实，“精打细算用好水资源，从严从细管好水资源”不仅是2024年中国水周的主题，更是关乎民族永续发展的战略抉择。实现水资源的可持续利用，亟需在“用”与“管”两端协同发力，构建集约高效的现代化水治理体系。 一、精打细算：激活全社会节水内生动力 “精打细算”的核心在于提升水资源利用效率，将每一滴水发挥最大价值： 农业领域：向科技要节水 农业用水占全国总用水量60%以上，但灌溉水有效利用率仅58%（发达国家达80%）。推广滴灌、微喷灌等精准灌溉技术，替代传统漫灌，可节水30%-50%。如新疆棉花膜下滴灌技术，实现“亩节水百方、增产百斤”的双赢。 工业领域：循环利用是关键 钢铁、化工等高耗水行业需推行废水梯级利用和“近零排放”工艺。某石化企业通过中水回用系统，使吨油取水量从1.2吨降至0.5吨，年节水相当于一个西湖蓄水量。 生活领域：小习惯撬动大节约 普及节水器具：采用国标一级水效马桶（每次冲水≤4升），较旧式节水60%；推广智能水表，实时监测管网漏损，将城镇供水漏损率从15%压降至8%以内。 二、从严从细：构建全链条刚性约束机制 “从严从细”的本质是健全水资源管理刚性制度，以严密监管杜绝浪费： 规划先行：用水总量红线不可逾 实施《国家节水行动方案》，将全国年用水总量控制在6700亿立方米红线内。各省市逐级分解指标，如北京2025年目标为43亿立方米，倒逼产业转型。 法治护航：让违法成本高于收益 依据《水法》《长江保护法》，严惩非法取水、超标排污。2023年长江流域查处涉水违法案件2.1万件，罚款超15亿元，形成强大震慑。 智慧赋能：精准监控无死角 建立国家水资源监控系统，覆盖全国75%以上许可取水量。卫星遥感+物联网技术实时监测河湖水位、水质变化，如太湖流域建成“水情大脑”，预警效率提升90%。 三、开源拓新：挖掘非常规水源战略价值 在节流的同时，拓展非传统水源是破解供需矛盾的关键路径： 水源类型 开发潜力 实践案例 再生水 利用率可提升至50%以上 北京清河再生水厂供园林工业 海水淡化 沿海城市供水占比15% 浙江舟山项目日产淡水36万吨 雨水收集 缓解城市内涝并利用 深圳“海绵城市”年集雨1.5亿吨 2025年目标：全国非常规水源利用量超170亿立方米，替代率达3.5% 四、全民行动：凝聚节水护水文化共识 水资源管理需政府、企业、公众三方共治： 政府引领：将节水纳入政绩考核，推广“河长制”“湖长制” 企业创新：开发节水技术（如海尔“空气洗”节水洗衣机） 公众参与：践行“光瓶行动”，举报水管漏损（如上海开通“12345”节水热线） 精打细算，彰显用水智慧；从严从细，筑牢制度堤坝。唯有以科技赋能效率提升，以法治强化监管闭环，以文化培育节水自觉，方能破解“水困局”，守护中华民族的生命之源。正如《荀子》所言：“不积小流，无以成江海”——每一滴水的节约，都是对未来的馈赠。 数据来源：水利部《中国水资源公报2023》《“十四五”节水型社会建设规划》 学科网（北京）股份有限公司 $