# 水

> CIE IGCSE 化学 · 0620 (2026-2028)
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u10-water/

本指南涵盖CIE IGCSE 化学0620（2026-2028教学大纲）第10单元《环境化学》中所有水相关的核心内容。你将学习水源、水处理、纯度检测以及实际应用相关知识。

**先修:** [物质状态和化学检验的基础知识](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u1-states-of-matter/); [核心溶解度概念](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u3-solubility/)

## 学习目标

- 识别可饮用水的常见来源和主要污染物
- 描述生活水处理的完整流程
- 区分水存在的检测方法和纯水的检测方法
- 列举水的主要生活和工业用途
- 正确解答水化学相关的结构化考试题

## 水资源来源与常见污染物

全球可饮用（饮用）水的主要来源是淡水资源：河流、湖泊、水库和地下含水层。海洋中的咸水仅在淡水资源有限的干旱地区通过高能耗的海水淡化工艺用于生产饮用水。

**饮用水** — 可供人类安全饮用的水，不含达到有害浓度的微生物、有毒化学品和污水污染物。

天然来源的水并不纯净：它可能含有多种溶解态和悬浮态物质。教学大纲要求你熟记这些物质：溶解氧、金属化合物、塑料、污水、有害微生物、（来自肥料的）硝酸盐以及（来自肥料和洗涤剂的）磷酸盐。这些物质中部分是有益的，其余则存在潜在危害。

| 天然水中的物质 | 有益还是有害？ | 作用 |
| --- | --- | --- |
| 溶解氧 | 有益 | 为水生生物（鱼类、无脊椎动物）呼吸所必需 |
| 部分金属化合物 | 有益 | 为生命体提供必需矿物质 |
| 部分金属化合物 | 有害 | 部分金属化合物具有毒性 |
| 塑料 | 有害 | 危害水生生物 |
| 污水 | 有害 | 含有致病的有害微生物 |
| 硝酸盐（来自肥料）和磷酸盐（来自肥料与洗涤剂） | 有害 | 导致水体脱氧，损害水生生物 |

**例题:** 列出三种天然来源水体中可能存在的物质，并分别说明其属于有益还是潜在有害物质。

1. 1. 溶解氧：有益，因为它是水生生物呼吸作用所必需的物质。
2. 2. 污水：有害，因为它含有可致病的有害微生物。
3. 3. 硝酸盐和磷酸盐（来自肥料/洗涤剂）：有害，因为它们会导致水体脱氧，损害水生生物。

> **tip**
>
> 同一类物质的性质可能随含量和存在形态发生变化，既可能有益也可能有害：部分金属化合物可提供必需矿物质，其余则具有毒性。请熟记教学大纲给出的物质列表，能够准确分类每种物质属于有益还是有害。

## 生活用水处理工艺

原水（未处理水）需要经过0620教学大纲要求的处理阶段才能达到生活使用的安全标准。你需要能够描述每个处理阶段及其作用。

1. **沉降**：将水静置，使不溶性固体在重力作用下沉降为污泥，随后将污泥移除。
2. **过滤**：使水通过滤层（例如沙子和砾石），去除剩余的细小悬浮固体。
3. **活性炭吸附**：使水通过活性炭，去除异味和异色。
4. **氯化消毒**：向水中加入氯气以杀灭微生物（细菌），完成水体灭菌。

**例题:** 解释生活用水处理过程中先将水通过活性炭、再加入氯气的作用。

1. 1. 活性炭可去除水中的异味和异色，提升饮用水的品质。
2. 2. 氯气可杀灭水中的微生物（有害细菌），对水体进行灭菌，预防水传播疾病。

> **考试提示**
>
> 0620教学大纲仅要求掌握三个处理环节：沉降和过滤去除固体、活性炭去除异味和异色、氯化消毒杀灭微生物。不要加入大纲以外的环节，例如筛滤或添加硫酸铝（絮凝）。

## 水的纯度检测

**纯水** — 化学意义上的纯净H₂O，不含任何溶解态污染物，在标准大气压下拥有固定的100℃沸点和0℃熔点。

你需要熟记用于确认水存在的检测方法，以及用于确认水为化学纯水的检测方法。有两种指定试剂可用于检测水的存在：无水硫酸铜(II)和无水氯化钴(II)。

- **水的存在检测（无水硫酸铜(II)）**：将待测样本加入白色无水硫酸铜(II)中。如果存在水，固体将变为蓝色，生成五水合硫酸铜(II)：$CuSO_4(s) + 5H_2O(l) \rightarrow CuSO_4·5H_2O(s)$。
- **水的存在检测（无水氯化钴(II)）**：将待测样本加入蓝色无水氯化钴(II)中。如果存在水，固体将变为粉色，生成六水合氯化钴(II)：$CoCl_2(s) + 6H_2O(l) \rightarrow CoCl_2·6H_2O(s)$。
- **水的纯度检测**：测量熔点和沸点。1标准大气压下，纯水的熔点恰好为0℃，沸点恰好为100℃；溶解态杂质会使熔点低于0℃，沸点高于100℃。

> **info**
>
> 这就是化学实验中使用蒸馏水而非自来水的原因：蒸馏水含有的溶解态化学杂质更少，不会干扰反应和实验现象观测。

**例题:** 一名学生检测自来水样本，测得其沸点为101.5℃。解释该结果说明样本具有什么性质，并说明对同一样本进行无水硫酸铜(II)检测的结果。

1. 1. 该沸点高于100℃，说明该自来水不是化学纯水：其中含有溶解态固体杂质（例如矿物盐）。
2. 2. 无水硫酸铜(II)仍然会从白色变为蓝色（无水氯化钴(II)从蓝色变为粉色），因为即使样本不纯净，其中仍然含有水。

> **warning**
>
> 绝对不要认为硫酸铜检测可以确认水是纯水：该检测仅能确认水的存在，与样本中是否含有其他污染物无关。

## 水的用途

核心考试要求你熟记水的两大类用途：生活（家庭）用途和工业用途。

- **生活用途**：饮用、烹饪、清洗衣物/餐具、个人卫生、浇灌园林植物。
- **工业用途**：作为化工生产工艺的溶剂、作为电站涡轮机和工厂机械设备的冷却剂、农业作物灌溉、食品饮料生产。

**例题:** 解释为什么水适合作为工业电站涡轮机的冷却剂。

1. 1. 水的比热容极高，意味着它可以吸收极大量的热能，同时自身温度不会大幅上升。
2. 2. 这使得水成为一种低成本、高效的材料，可冷却高温涡轮部件，防止过热损坏。

## 常见错误

- **错误做法:** 将可饮用水称为“纯水”
  - 原因: 可饮用水可以安全饮用，但可能含有低浓度的无害溶解矿物质，因此不属于化学意义上的纯水。
  - 正确做法: 答题时务必区分可饮用水（安全可饮用）和纯水（无任何溶解污染物）。
- **错误做法:** 声称无水硫酸铜(II)测试可以确认样品为纯水
  - 原因: 该测试仅能确认水的存在，即使样品中同时含有其他杂质也会发生颜色变化。
  - 正确做法: 使用沸点测量法检验纯水，硫酸铜仅用于检验水的存在。
- **错误做法:** 在核心考试中将臭氧或紫外线列为水的灭菌方法
  - 原因: 核心教学大纲仅要求你掌握氯化消毒作为生活水处理的标准灭菌步骤。
  - 正确做法: 在核心考试的作答中仅将氯气列为灭菌化学品即可。
- **错误做法:** 将筛滤或添加硫酸铝（絮凝）列为0620考纲要求的水处理步骤
  - 原因: 这些步骤不属于0620考纲内容，属于其他考试局的可饮用水处理流程。
  - 正确做法: 仅需牢记考纲要求的三个要点：沉降与过滤（去除固体）、活性炭吸附（去除异味和异色）、氯化消毒（杀灭微生物）。
- **错误做法:** 将海水淡化列为全球常见的水源
  - 原因: 海水淡化能耗极高且成本昂贵，仅在没有可用淡水资源的干旱地区使用。
  - 正确做法: 将河流、湖泊、水库和含水层列为全球最常见的可饮用水来源。

## 速查表

| 概念 | 核心考纲关键细节 |
| --- | --- |
| 可饮用水定义 | 安全可饮用，不含有害微生物/污染物 |
| 水处理步骤 | 沉降与过滤（去除固体）→ 活性炭吸附（去除异味/异色）→ 氯化消毒（杀灭微生物） |
| 检验水的存在 | 白色无水CuSO₄变蓝；或蓝色无水CoCl₂变粉红 |
| 检验纯水 | 1标准大气压下熔点为0°C，沸点为100°C |
| 主要工业用途 | 冷却剂、反应溶剂、农作物灌溉 |

## 下一步

在掌握核心水化学内容后，你就可以继续学习CIE IGCSE 化学0620环境化学单元的其他主题了。接下来你将学习空气质量和常见空气污染物，之后是碳循环和温室气体排放。这些主题经常和水相关内容一同出现在B部分结构化考题中，因此按顺序复习可以帮助你完整掌握环境化学相关考点，从容应考。你也可以练习结构化作答题，在模拟考试条件下检验自己对水处理步骤和纯度检测的记忆程度。

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