1、课堂互动三点剖析一、天然水的净化天然水与空气、岩石和土壤等长期接触，其中溶解了许多杂质，通常含有Ca2+、Mg2+等，天然水中还含有一些悬浮物和胶体。如果水中含Ca2+、Mg2+超标，自来水厂先加入CaO、Na2CO3等药剂除去Ca2+、Mg2+;再加入混凝剂吸附悬浮物沉降，过滤除去悬浮物，然后添加消毒剂进行灭菌处理。过去加入的混凝剂主要是FeCl3、AlCl3或明矾，利用Fe3+、Al3+水解产生Fe(OH)3、Al(OH)3胶体吸附水中悬浮物形成沉淀而除去杂质，最后通入Cl2产生HClO来进行消毒处理。由于FeCl3、AlCl3、明矾净水效果差，目前自来水厂普遍采用新型混凝剂碱式氯化铝Al
2、2(OH)nClmyH2Ox净水。又因为Cl2能与水中有机物反应，生成的有机氯化合物容易致癌，世界环保联盟即将全面禁止在自来水中加氯气，推广采用广谱性高效消毒剂二氧化氯（ClO2,黄绿色气体）或改用臭氧（O3）或高铁酸钠（Na2FeO4)消毒。【例1】 用石灰纯碱法软化硬水时，加入石灰的作用是 （）A.只能降低水中的永久硬度B.能同时降低水中的永久硬度和暂时硬度C.可把部分Ca2+所形成的硬度转变为Mg2+形成的硬度D.可把部分Mg2+所形成的硬度转变为Ca2+形成的硬度解析：所谓硬水，是指含有较多量的Ca2+和Mg2+的水。当它们以酸式碳酸盐形式存在时所引起的硬度，称为暂时硬度；而以硫酸盐或
3、氯化物形式存在时所引起的硬度，则称为永久硬度，用煮沸法可降低暂时硬度。加石灰水也可以发生如下反应：Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O2Ca(OH)2+Mg(HCO3)2=2CaCO3+Mg(OH)2+2H2O石灰水也可以跟硫酸镁或氯化镁起反应：MgSO4+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaSO4;MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2这样，就把部分Mg2+所形成的永久硬度转变为Ca2+形成的永久硬度，所以D选项是正确的。题目中所用的石灰纯碱法指的是纯碱最终除去由Ca2+形成的永久硬度。CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4;CaCl2+Na
4、2CO3=CaCO3+2NaCl石灰纯碱法是软化水的方法之一，当然是暂时硬度和永久硬度均可降低，但题目只问“石灰”起的作用而不是“石灰和纯碱”共同起了什么作用。所以B选项是迷惑项。答案：D二、污水处理现代的污水处理技术，按其作用原理，可以分为物理法、化学法和生物法。（1）物理处理方法主要是利用过滤、沉淀、浮选等方法除去悬浮物。（2）化学处理方法包括酸碱中和法、重金属离子沉淀法、氧化还原法等。对于水中的污染物要根据其化学性质采用有针对性的化学方法。（3）生物处理方法是利用微生物生命运动过程中的生化作用，将有害有机物分解转化为无害的简单物质，达到废水净化的目的。按处理程度划分，污水处理可分为一级处
5、理、二级处理、三级处理。一级处理又叫预处理，其内容是除去污水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节pH，减轻污水的腐化程度和后续处理工艺的负荷。二级处理也称生化处理，主要任务是大幅度地去除污水中呈胶态和溶解状态的有机性污染物质。三级处理是深度处理，应用物理化学和化学方法使水质达到用水要求。【例2】 含有农药、染料、酚、氰化物，以及引起色度、臭味的废水，常用化学氧化法进行处理，所用的氧化剂有氯类（如液氯、次氯酸钙、次氯酸钠等）和氧类（如空气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等）。一个典型实例是用氧氯化法处理含有剧毒的氰化物（含CN-）的废水。在碱性条件下（pH=8.511)，氯气可将氰化物中CN-氧化
6、为只有它毒性1/1 000的氰酸盐（含CNO-)。（1）写出含CN-废水用氯气氧化生成氰酸盐的离子方程式_。（2）若向含CNO-的废水中再通入氯气，可使CNO-转化为无毒的气体，写出这个反应的离子方程式_。（3）在用液氯不便的地区，可用漂白粉处理含CN-的废水，若将其氧化为CNO-，其离子方程式为_。解析：（1）CN-是在碱性条件下被Cl2氧化的，故反应物应有OH-参加，产物除生成氰酸盐外还应有Cl-及H2O，离子方程式为：CN-+Cl2+2OH-=CNO-+2Cl-+H2O。（2）当Cl2过量时（1）中的产物CNO-与Cl2反应，碱性条件下不可能产生CO2及其他气体，而碳元素的存在形式为，无
7、毒气体一定为N2，离子方程式：2CNO-+3Cl2+8OH-=2+6Cl-+4H2O+N2。（3）由于漂白粉中的ClO-具有强氧化性，故可发生反应：CN-+ClO-=CNO-+Cl-。答案：（1）CN-+Cl2+2OH-=CNO-+2Cl-+H2O(2)2CNO-+3Cl2+8OH-=2+6Cl-+4H2O+N2(3)CN-+ClO-=CNO-+Cl-三、海水淡化目前，淡化海水的方法已有十种之多，其中最为主要的有：1.蒸馏法蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨
8、，而雨是不带咸味的。2.电渗析法该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5 mm1.0 mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中，在外加直流电场的作用下，海水中的阴、阳离子分别透过阴膜和阳膜，从而使一个间隔室的海水被淡化，而其相邻的间隔室的海水被浓缩，这样，淡水和浓缩海水被分离。【例3】 水是非常重要的资源，下列关于水的说法错误的是（）A.蒸馏法是海水淡化的方法之一B.淡水的密度小于海水的密度C.融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少D.0 以上
9、，温度越高，水的密度越小解析：这是一道涉及有关水的常识和水的性质知识的试题。淡水溶解一定量的盐等物质后可形成海水，所以海水的密度比淡水大，蒸馏海水可得到淡水；雪水、雨水是软水，井水则与矿泉水相似，属于硬水，雪水中的矿物质含量小于深井水；水是一种特殊的物质，在4 时密度最大。答案：D各个击破类题演练1我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求：pH6.58.5Ca2+、Mg2+0.004 5 molL-1细菌总数100个/mL以下是源水处理成自来水的工艺流程示意图（1）源水中含Ca2+、Mg2+、Cl-等，加入生石灰后生成Ca(OH)2,进而发生若干复分解反应，写出其中一个离子方程式：_。（2）凝聚
10、剂除去悬浮固体颗粒的过程_。只是物理过程只是化学过程是物理和化学过程FeSO47H2O是常用的凝聚剂，它在水中最终生成_沉淀。（3）通入二氧化碳的目的是_和_。（4）气体A的作用是_。这种作用是基于气体A和水反应的产物具有_性。（5）下列物质中_可以作为气体A的代用品。Ca(ClO)2NH3(液）K2FeO4SO2解析：（1）源水中存在Ca2+,Mg2+,HCO-3,Cl-,溶质为Ca（HCO3）2,Mg（HCO3）2,CaCl2,MgCl2，分别与Ca（OH）2发生复分解反应，化学方程式为：Ca（HCO3）2+Ca（OH）2=2CaCO3+2H2O;Mg（HCO3）2+2Ca（OH）2=Mg
11、（OH）2+2CaCO3+2H2O;MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2+CaCl2根据以上三个反应可以写出离子方程式：Ca2+HCO-3+OH-=CaCO3+H2O,Mg2+2HCO-3+2Ca2+4OH-=Mg（OH）2+2CaCO3+2H2O,Mg2+2OH-=Mg（OH）2。（2）常用明矾、FeCl3溶液作源水的凝聚剂，利用Al3+或Fe3+水解成Al（OH）3或Fe（OH）3胶体吸附水中悬浮的固体颗粒，这一过程既有化学变化又有物理变化，如果用FeSO47H2O作凝聚剂，Fe2+发生水解：Fe2+2H2OFe（OH）2+2H+,Fe（OH）2又迅速被氧化成Fe（OH）3:4Fe（
12、OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3,最终生成Fe（OH）3沉淀。（3）通入CO2的目的是调节pH和进一步除去水中的Ca2+。（4）通入气体A用于对源水杀菌消毒，气体A必须有强氧化性。（5）代替A气体的物质必须有强氧化性，可选择Ca（ClO）2,K2FeO4,O3等。答案：（1）Ca2+HCO-3+OH-=CaCO3+H2O,Mg2+2OH-=Mg（OH）2（2）Fe（OH）3（3）调节pH除去Ca2+（4）杀菌消毒强氧化（5）变式提升1下列说法正确的是（）A.软水中一定不含Ca2+、Mg2+B.硬水经煮沸后就一定变为软水了C.水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁D.经过磺化煤处理过的水是不
13、含离子的超净水解析：硬水与软水的区分是Ca2+,Mg2+含量的多与少，不是有与没有，故A项不对。煮沸的方法是Ca（HCO3）2,Mg（HCO3）2的分解以及MgCO3转变为Mg（OH）2的过程，故C项对；煮沸时能使含暂时硬度较高的硬水中的Ca2+,Mg2+浓度降低，但不一定能降低到软水中Ca2+,Mg2+的含量标准，更何况有的硬水中的硬度更多是由于永久硬度造成的，故B项不对；磺化煤只能交换阳离子，水中还含有多种阴离子和交换出的大量Na+，故D项不对。答案：C类题演练2某河道旁有甲、乙两厂。它们排放的工业废水中，共含有K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、六种离子。（1）甲厂的废水明显呈碱性，
14、故甲厂废水中所含的三种离子是_、_、_；乙厂废水中含有的另外三种离子是_、_、_。（2）有一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可使废水中的_（填写离子符号）转化为沉淀。经过滤后的废水主要含_，可用来浇灌农田。解析：甲厂的废水明显呈碱性，说明含有大量OH-，则Ag+,Fe3+因与之反应而不能共存，阳离子只可能含有K+。另一种离子待定。乙厂中含有另外三种离子，结合甲中分析，一定含有Ag+,Fe3+，而Ag+与Cl-反应不能大量共存，故阴离子只可能是NO-3，所以Cl-属于甲厂废水。甲厂和乙厂按适当的比例混合，因Fe3+与OH-、Ag+与Cl-反应转化为沉淀而被过滤后，溶液中只余K+、NO
15、-3（钾肥、氮肥），故可作为化肥用来浇灌农田。答案：（1）K+Cl-OH-Ag+Fe3+NO-3（2）Fe3+与OH-、Ag+与Cl-K+、NO-3（或KNO3）变式提升2沱江特大污染事故，是近年来中国发生的一起最大的水污染事故，是一起因四川化工股份有限公司技改项目违规试生产、青白江区政府有关领导和区环保局等部门对环保工作领导和监管不力酿成的特大责任事故。四川沱江特大污染给沿江生态环境及人民身体健康构成了严重的危害。（1）2月份沱江污染是否是富营养化污染？为什么？（2）若生活污水中含大量的氮化合物，通常用生物膜脱氮工艺进行处理。首先在消化细菌作用下将氧化为：+O2+H+H2O然后，加入甲醇与生
16、成N2：+5CH3OHN2+CO2+H2O+OH-试配平以上两方程式。（3）5月初的沱江二次污染主要是造纸厂超标排放污水所致。我国现有纸浆漂白主要是氯气漂白方法和次氯酸盐漂白法，这种方法排出的废水毒性大，废水量多，从而使我国制浆造纸工业纸浆漂白存在严重污染环境的问题。现世界各国正研究用绿色漂白剂取代传统的氯气，请写出你认为可作为研究方向的几种漂白剂：_。答案：（1）不是富营养化污染。富营养化污染是指水体所含氮、磷过多，停留时间过长，使藻类及浮游生物过量生长而引起水体的富营养化。从沱江流入大量氨来分析，沱江污染应为氨的毒害所致。（2）1、2、1、2、16、3、5、7、6（3）二氧化氯、臭氧、双氧
17、水类题演练3磺化煤（表达式为NaR)是一种钠离子型离子交换剂，它能与硬水中的Ca2+、Mg2+交换而将其除去，从而使水软化。现代海水的淡化方法是使海水按顺序通过两种离子交换剂，其流程如图所示。（1）现有氢型阳离子交换树脂（HR）和羟型阴离子交换树脂（ROH），则在图中的离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂是（填表示式）：A柱为_，B柱为_。（2）说明上述顺序的理由_。解析：要使海水淡化，必须借助离子交换树脂的作用除去海水中的Na+,Ca2+,Mg2+及Cl-等。由题目所给信息可知，HR为阳离子交换树脂，可交换Na+,Ca2+,Mg2+;ROH为阴离子交换树脂，可交换Cl-。其交换反应为：HR+
18、Na+=NaR+H+,2HR+Ca2+（Mg2+）=CaR2（MgR2）+2H+ROH+Cl-=RCl+OH-先通过HR树脂，可除去Na+,Ca2+,Mg2+，而此时海水呈酸性，再通过ROH树脂，可除去Cl-等阴离子，且恰好酸碱中和，从而达到海水淡化的目的。若相反通过，则会导致通过ROH交换下来的OH-与海水中的Mg2+反应生成Mg（OH）2沉淀，造成交换柱堵塞，使海水淡化失败。答案：（1）HRROH（2）若先通过ROH，溶液中会生成较多的OH-，使Mg2+转化为Mg（OH）2沉淀，造成交换柱堵塞而使海水淡化失败变式提升3下列溶液中加入肥皂水（澄清的），振荡后，不产生沉淀而且有大量泡沫的是（）A.光卤石溶液B.北京的地下水C.海水D.雨水解析：从生活中知道澄清肥皂水遇硬水会产生称为“油腻环”（在洗脸盆中）的Ca2+,Mg2+的沉淀，那么本题则是确认选项中物质的溶液是否含Ca2+,Mg2+。光卤石是KClMgCl26H2O，其溶液中含有大量的Mg2+；北京地下水硬度很高，含较多的Ca2+,Mg2+；海水中含有较多的MgCl2,Mg2+含量较高；雨水是地表水分蒸发后遇冷形成的，如同“晒盐”一样，蒸发的只是水，所以雨水中很少含Ca2+,Mg2+。题中的泡沫与沉淀相关，沉淀多泡沫就少。答案：D
