一、原子結(jié)構(gòu)
質(zhì)子(Z個)
原子核注意:
中子(N個)
質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)
1. 原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=原子的核外電子數(shù)
核外電子(Z個) ★熟背前20號元素,熟悉1~20號元素原子核外電子的排布:
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca
2.原子核外電子的排布規(guī)律:①電子總是盡先排布在能量最低的電子層里;②各電子層最多容納的電子數(shù)是2n2;③最外層電子數(shù)不超過8個(K層為最外層不超過2個),次外層不超過18個,倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過32個。
電子層: 一(能量最低) 二 三 四 五 六 七
對應(yīng)表示符號: K L M N O P Q 3.元素、核素、同位素
元素:具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱。
核素:具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子。
同位素:質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。(對于原子來說) 二、元素周期表 1.編排原則:
①按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排列 ②將電子層數(shù)相同的各元素從左到右排成一橫行。(周期序數(shù)=原子的電子層數(shù)) ........③把最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序從上到下排成一縱行。 ..........
主族序數(shù)=原子最外層電子數(shù) 2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
核外電子層數(shù) 元素種類
第一周期 1 2種元素
短周期第二周期 2 8種元素
周期第三周期 3 8種元素
元 7第四周期 4 18種元素 素 7第五周期 5 18種元素 周長周期第六周期 6 32種元素
期第七周期 7 未填滿(已有26種元素) 表主族:ⅠA~ⅦA共7個主族
族副族:ⅢB~ⅦB、ⅠB~ⅡB,共7個副族 (18個縱行)第Ⅷ族:三個縱行,位于ⅦB和ⅠB之間 (16個族)零族:稀有氣體 三、元素周期律
1.元素周期律:元素的性質(zhì)(核外電子排布、原子半徑、主要化合價、金屬性、非金屬性)隨著核電荷數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。元素性質(zhì)的周期性變化實(shí)質(zhì)是元素原子核外電子排布的周期性變化的必然結(jié)果。 ...................2.同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律第ⅦA族鹵族元素:F Cl Br I At (F是非金屬性的元素,位于周期表右上方) ★判斷元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的方法:
(1)金屬性強(qiáng)(弱)——①單質(zhì)與水或酸反應(yīng)生成氫氣容易(難);②氫氧化物堿性強(qiáng)(弱);③相互置換反應(yīng)(強(qiáng)制弱)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
(2)非金屬性強(qiáng)(弱)——①單質(zhì)與氫氣易(難)反應(yīng);②生成的氫化物穩(wěn)定(不穩(wěn)定);③價氧化物的水化物(含氧酸)酸性強(qiáng)(弱);④相互置換反應(yīng)(強(qiáng)制弱)2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2。 (Ⅰ)同周期比較:
(Ⅲ)
(2)電子層數(shù)相同時,再比較核電荷數(shù),核電荷數(shù)多的半徑反而小。
四、化學(xué)鍵
化學(xué)鍵是相鄰兩個或多個原子間強(qiáng)烈的相互作用。 1.離子鍵與共價鍵的比較離子化合物:由離子鍵構(gòu)成的化合物叫做離子化合物。(一定有離子鍵,可能有共價鍵)
共價化合物:原子間通過共用電子對形成分子的化合物叫做共價化合物。(只有共價鍵)
極性共價鍵(簡稱極性鍵):由不同種原子形成,A-B型,如,H-Cl。
共價鍵
非極性共價鍵(簡稱非極性鍵):由同種原子形成,A-A型,如,Cl-Cl。
2.電子式:
用電子式表示離子鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與表示共價鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn):(1)電荷:用電子式表示離子鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)需標(biāo)出陽離子和陰離子的電荷;而表示共價鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不能標(biāo)電荷。(2)[ ](方括號):離子鍵形成的物質(zhì)中的陰離子需用方括號括起來,而共價鍵形成的物質(zhì)中不能用方括號。
第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié) 化學(xué)能與熱能
1
原因:當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時,斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量,而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量;瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量,決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。E反應(yīng)物總能量>E生成物總能量,為放熱反應(yīng)。E反應(yīng)物總能量<E生成物總能量,為吸熱反應(yīng)。
2、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
常見的放熱反應(yīng):①所有的燃燒與緩慢氧化。②酸堿中和反應(yīng)。③金屬與酸反應(yīng)制取氫氣。
④大多數(shù)化合反應(yīng)(特殊:C+CO2 △ 2CO是吸熱反應(yīng))。
△ 常見的吸熱反應(yīng):①以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)如:C(s)+H2O(g)
③大多數(shù)分解反應(yīng)如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
CO(g)+H2(g)。 ②銨鹽和堿的反應(yīng)如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O [思考]一般說來,大多數(shù)化合反應(yīng)是放熱反應(yīng),大多數(shù)分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),放熱反應(yīng)都不需要加熱,吸熱反應(yīng)都需要加熱,這種說法對嗎?試舉例說明。
點(diǎn)拔:這種說法不對。如C+O2=CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng),但需要加熱,只是反應(yīng)開始后不再需要加熱,反應(yīng)放出的熱量可以使反應(yīng)繼續(xù)下去。Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),但反應(yīng)并不需要加熱。
第二節(jié) 化學(xué)能與電能
1、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的方式:
2、原電池原理
(1)概念:把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。
(2)原電池的工作原理:通過氧化還原反應(yīng)(有電子的轉(zhuǎn)移)把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br>(3)構(gòu)成原電池的條件:(1)電極為導(dǎo)體且活潑性不同;(2)兩個電極接觸(導(dǎo)線連接或直接接觸);(3)兩個相互連接的電極插入電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路。(4)電極名稱及發(fā)生的反應(yīng): 負(fù)極:較活潑的金屬作負(fù)極,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),
-電極反應(yīng)式:較活潑金屬-ne=金屬陽離子 負(fù)極現(xiàn)象:負(fù)極溶解,負(fù)極質(zhì)量減少。 正極:較不活潑的金屬或石墨作正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),
電極反應(yīng)式:溶液中陽離子+ne-=單質(zhì) 正極的現(xiàn)象:一般有氣體放出或正極質(zhì)量增加。
(5)原電池正負(fù)極的判斷方法:
①依據(jù)原電池兩極的材料:
較活潑的金屬作負(fù)極(K、Ca、Na太活潑,不能作電極);
較不活潑金屬或可導(dǎo)電非金屬(石墨)、氧化物(MnO2)等作正極。
②根據(jù)電流方向或電子流向:(外電路)的電流由正極流向負(fù)極;電子則由負(fù)極經(jīng)外電路流向原電池的正極。 ③根據(jù)內(nèi)電路離子的遷移方向:陽離子流向原電池正極,陰離子流向原電池負(fù)極。
④根據(jù)原電池中的反應(yīng)類型: 負(fù)極:失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),現(xiàn)象通常是電極本身消耗,質(zhì)量減小。 正極:得電子,發(fā)生還原反應(yīng),現(xiàn)象是常伴隨金屬的析出或H2的放出。
(6)原電池電極反應(yīng)的書寫方法:
(i)原電池反應(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)是氧化反應(yīng),正極反應(yīng)是還原反應(yīng)。因此書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下:
①寫出總反應(yīng)方程式。 ②把總反應(yīng)根據(jù)電子得失情況,分成氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。
③氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生,還原反應(yīng)在正極發(fā)生,反應(yīng)物和生成物對號入座,注意酸堿介質(zhì)和水等參與反應(yīng)。 (ii)原電池的總反應(yīng)式一般把正極和負(fù)極反應(yīng)式相加而得。
(7)原電池的應(yīng)用:①加快化學(xué)反應(yīng)速率,如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動性強(qiáng)弱。③設(shè)計原電池。④金屬的腐蝕。
2、化學(xué)電源基本類型: ①干電池:活潑金屬作負(fù)極,被腐蝕或消耗。如:Cu-Zn原電池、鋅錳電池。 ②充電電池:兩極都參加反應(yīng)的原電池,可充電循環(huán)使用。如鉛蓄電池、鋰電池和銀鋅電池等。 ③燃料電池:兩電極材料均為惰性電極,電極本身不發(fā)生反應(yīng),而是由引入到兩極上的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),如H2、CH4燃料電池,其電解質(zhì)溶液常為堿性試劑(KOH等)。
第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度
1、化學(xué)反應(yīng)的速率
(1)概念:化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量(均取正值)來表示。 計算公式:v(B)=c(B)
t=n(B)
Vt
①單位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
②B為溶液或氣體,若B為固體或純液體不計算速率。
③以上所表示的是平均速率,而不是瞬時速率。
④重要規(guī)律:(i)速率比=方程式系數(shù)比 (ii)變化量比=方程式系數(shù)比
(2)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素:
內(nèi)因:由參加反應(yīng)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的(主要因素)。 外因:①溫度:升高溫度,增大速率
②催化劑:一般加快反應(yīng)速率(正催化劑) ③濃度:增加C反應(yīng)物的濃度,增大速率(溶液或氣體才有濃度可言) ④壓強(qiáng):增大壓強(qiáng),增大速率(適用于有氣體參加的反應(yīng))
⑤其它因素:如光(射線)、固體的表面積(顆粒大。、反應(yīng)物的狀態(tài)(溶劑)、原電池等也會改變化學(xué)
反應(yīng)速率。2、化學(xué)反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡
(1)在一定條件下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)進(jìn)行到正向反應(yīng)速率與逆向反應(yīng)速率相等時,反應(yīng)物和生成物的濃度不再改變,達(dá)到表面上靜止的一種“平衡狀態(tài)”,這就是這個反應(yīng)所能達(dá)到的限度,即化學(xué)平衡狀態(tài)。 化學(xué)平衡的移動受到溫度、反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)等因素的影響。催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率,對化學(xué)平衡無影響。
在相同的條件下同時向正、逆兩個反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。通常把由反應(yīng)物向生成物進(jìn)行的反應(yīng)叫做正反應(yīng)。而由生成物向反應(yīng)物進(jìn)行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。
在任何可逆反應(yīng)中,正方應(yīng)進(jìn)行的同時,逆反應(yīng)也在進(jìn)行?赡娣磻(yīng)不能進(jìn)行到底,即是說可逆反應(yīng)無論進(jìn)行到何種程度,任何物質(zhì)(反應(yīng)物和生成物)的物質(zhì)的量都不可能為0。 (2)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:逆、動、等、定、變。 ①逆:化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)。
②動:動態(tài)平衡,達(dá)到平衡狀態(tài)時,正逆反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行。
③等:達(dá)到平衡狀態(tài)時,正方應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,但不等于0。即v正=v逆≠0。 ④定:達(dá)到平衡狀態(tài)時,各組分的濃度保持不變,各組成成分的含量保持一定。 ⑤變:當(dāng)條件變化時,原平衡被破壞,在新的條件下會重新建立新的平衡。 (3)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志:
① VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(消耗)=nA(生成)(不同方向同一物質(zhì)比較) ②各組分濃度保持不變或百分含量不變
③借助顏色不變判斷(有一種物質(zhì)是有顏色的)
④總物質(zhì)的量或總體積或總壓強(qiáng)或平均相對分子質(zhì)量不變(前提:反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)適用,即如對于反應(yīng)xA+yB
zC,x+y≠z )
第三章 有機(jī)化合物
絕大多數(shù)含碳的化合物稱為有機(jī)化合物,簡稱有機(jī)物。像CO、CO2、碳酸、碳酸鹽等少數(shù)化合物,由于它們的組成和性質(zhì)跟無機(jī)化合物相似,因而一向把它們作為無機(jī)化合物。
一、烴
1、烴的定義:僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物稱為碳?xì)浠衔,也稱為烴。 2、烴的分類:
飽和烴→烷烴(如:甲烷)
脂肪烴(鏈狀
)
不飽和烴→烯烴(如:乙烯) 芳香烴(含有苯環(huán))(如:苯)
3、甲烷、乙烯和苯的性質(zhì)比較:4
6、烷烴的命名:
(1)普通命名法:把烷烴泛稱為“某烷”,某是指烷烴中碳原子的數(shù)目。1-10用甲,乙,丙,丁,戊,已,庚,辛,壬,癸;11起漢文數(shù)字表示。區(qū)別同分異構(gòu)體,用“正”,“異”,“新”。 正丁烷,異丁烷;正戊烷,異戊烷,新戊烷。
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(2)系統(tǒng)命名法:
①命名步驟:(1)找主鏈-最長的碳鏈(確定母體名稱);(2)編號-靠近支鏈(小、多)的一端;
(3)寫名稱-先簡后繁,相同基請合并. ②名稱組成:取代基位置-取代基名稱母體名稱
③阿拉伯?dāng)?shù)字表示取代基位置,漢字?jǐn)?shù)字表示相同取代基的個數(shù) CH3-CH-CH2-CH3 CH3-CH-CH-CH3
2-甲基丁烷 2,3-二甲基丁烷 7、比較同類烴的沸點(diǎn):
①一看:碳原子數(shù)多沸點(diǎn)高。
②碳原子數(shù)相同,二看:支鏈多沸點(diǎn)低。 常溫下,碳原子數(shù)1-4的烴都為氣體。
二、烴的衍生物
1
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三、基本營養(yǎng)物質(zhì)
食物中的營養(yǎng)物質(zhì)包括:糖類、油脂、蛋白質(zhì)、維生素、無機(jī)鹽和水。人們習(xí)慣稱糖類、油脂、蛋白質(zhì)為動物性和植物性食物中的基本營養(yǎng)物質(zhì)。
第四章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展
第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源
一、金屬礦物的開發(fā)利用
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1、金屬的存在:除了金、鉑等少數(shù)金屬外,絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界。
2、金屬冶煉的涵義:簡單地說,金屬的冶煉就是把金屬從礦石中提煉出來。金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是把金屬元素從化
合態(tài)還原為游離態(tài),即M(化合態(tài))
。
+n
3、金屬冶煉的一般步驟: (1)(2)冶煉:利用氧化還原反應(yīng)原理,在一定條件下,用還原劑把金屬從其礦石中還原出來,得到金屬單質(zhì)(粗)。(3)精煉:采用一定的方
法,提煉純金屬。 4、金屬冶煉的方法
(1)電解法:適用于一些非常活潑的金屬。
2NaCl(熔融)
電解
2Na+Cl2↑ MgCl2(熔融)
電解
Mg+Cl2↑ 2Al2O3(熔融)
電解
4Al+3O2↑
(2)熱還原法:適用于較活潑金屬。
Fe2O3+3CO
高溫
2Fe+3CO2↑ WO3+3H2
高溫
W+3H2O ZnO+C
高溫
Zn+CO↑
常用的還原劑:焦炭、CO、H2等。一些活潑的金屬也可作還原劑,如Al, Fe2O3+2Al
高溫
2Fe+Al2O3(鋁熱反應(yīng)) Cr2O3+2Al
高溫
2Cr+Al2O3(鋁熱反應(yīng))
(3)熱分解法:適用于一些不活潑的金屬。 2HgO
△
2Hg+O2↑ 2Ag2O
△
4Ag+O2↑
5、 (1)回收金屬的意義:節(jié)約礦物資源,節(jié)約能源,減少環(huán)境污染。(2)廢舊金屬的處理方法是回收利用。(3)回收金屬的實(shí)例:廢舊鋼鐵用于煉鋼;廢鐵屑用于制鐵鹽;從電影業(yè)、照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中,可以提取金屬銀。
1、海水是一個遠(yuǎn)未開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫 海水中含有80多種元素,其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11種元素的含量較高,其余為微量元素。常從海水中提取食鹽,并在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)基礎(chǔ)上制取鎂、鉀、溴及其化合物。
2、海水淡化的方法:蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久,蒸餾法的原理是把水加熱到水的沸點(diǎn),液態(tài)水變?yōu)樗魵馀c海水中的鹽分離,水蒸氣冷凝得淡水。
3、海水提溴
濃縮海水 溴單質(zhì) 氫溴酸 溴單質(zhì)
有關(guān)反應(yīng)方程式:①2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl ②Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
③2HBr+Cl2=2HCl+Br2
4、海帶提碘
海帶中的碘元素主要以I-的形式存在,提取時用適當(dāng)?shù)难趸瘎⿲⑵溲趸蒊2,再萃取出來。證明海帶中含有碘,實(shí)驗(yàn)方法:(1)用剪刀剪碎海帶,用酒精濕潤,放入坩鍋中。(2)灼燒海帶至完全生成灰,停止加熱,冷卻。(3)將海帶灰移到小燒杯中,加蒸餾水,攪拌、煮沸、過濾。(4)在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入幾滴淀粉溶液。
證明含碘的現(xiàn)象:滴入淀粉溶液,溶液變藍(lán)色。2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O
第二節(jié) 化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)
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一、煤和石油
1、煤的組成:煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物,主要含碳元素,還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素。
2、煤的綜合利用:煤的干餾、煤的氣化、煤的液化。
煤的干餾是指將煤在隔絕空氣的條件下加強(qiáng)使其分解的過程,也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣等。
煤的氣化是將其中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。 煤的液化是將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的過程。
3、石油的組成:石油主要是多種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔,沒有固定的沸點(diǎn)。 4、石油的加工:石油的分餾、催化裂化、裂解。 二、環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué)
環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞,以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。 1、環(huán)境污染
(1)大氣污染
大氣污染物:顆粒物(粉塵)、硫的氧化物(SO2和SO3)、氮的氧化物(NO和NO2)、CO、碳?xì)浠衔,以及氟氯代烷等?大氣污染的防治:合理規(guī)劃工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)布局;調(diào)整能源結(jié)構(gòu);運(yùn)用各種防治污染的技術(shù);加強(qiáng)大氣質(zhì)量監(jiān)測;充分利用環(huán)境自凈能力等。
(2)水污染
水污染物:重金屬(Ba2+、Pb2+等)、酸、堿、鹽等無機(jī)物,耗氧物質(zhì),石油和難降解的有機(jī)物,洗滌劑等。 水污染的防治方法:控制、減少污水的任意排放。
(3)土壤污染
土壤污染物:城市污水、工業(yè)廢水、生活垃圾、工礦企業(yè)固體廢棄物、化肥、農(nóng)藥、大氣沉降物、牲畜排泄物、生物殘體。 土壤污染的防治措施:控制、減少污染源的排放。 2、綠色化學(xué)
綠色化學(xué)的核心就是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。按照綠色化學(xué)的原則,最理想的“原子經(jīng)濟(jì)”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物(即沒有副反應(yīng),不生成副產(chǎn)物,更不能產(chǎn)生廢棄物),這時原子利用率為100%。 3、環(huán)境污染的熱點(diǎn)問題:
(1)形成酸雨的主要?dú)怏w為SO和NOx。
(2)破壞臭氧層的主要物質(zhì)是氟利昂(CCl2F2)和NOx。 (3)導(dǎo)致全球變暖、產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”的氣體是CO。
(4)光化學(xué)煙霧的主要原因是汽車排出的尾氣中氮氧化物、一氧化氮、碳?xì)浠衔铩?(5)“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾。
(6)引起赤潮的原因:工農(nóng)業(yè)及城市生活污水含大量的氮、磷等營養(yǎng)元素。(含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水體富營養(yǎng)化的重要原因之一。)