1、课堂探究探究一天然水的净化问题导引我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求：pH6.58.5Ca2、Mg2总浓度0.004 5 molL1细菌总数100个mL1仔细观察图片，如何提取洁净的饮用水？从池塘里获得的水：水中杂质去除方法不溶性杂质微生物提示：水中杂质去除方法不溶性杂质加入明矾等净水，过滤微生物加入氯气等氧化剂杀菌、消毒名师精讲1混凝法FeSO47H2O净水原理：FeSO47H2O溶于水得Fe2(aq) ，使水中的胶体杂质聚沉，同时吸附一些悬浮物而沉降，获得符合不同质量标准的水。因为Fe(OH)2溶解度较大，混凝效果不好，应将Fe2氧化成Fe3，水解得到Fe(OH)3。2化学软化法(1)
2、天然水中的可溶性杂质。无机盐类：通常含有Ca2、Mg2等阳离子和HCO、CO、SO、Cl、NO等阴离子。不同地区的天然水里含有这些离子的种类和数量不同。一般地说，地下水、泉水中含Ca2、Mg2较多，而雨水、河水、湖水中含Ca2、Mg2较少。有机物类。气体：如氧气、二氧化碳、二氧化硫等。(2)硬水的软化方法。加热法(适用于降低水的暂时硬度)。具有暂时硬度的水，经加热煮沸可使其软化，使其碳酸氢盐转化为难溶的碳酸盐。其中值得注意的是：煮沸时分解形成的碳酸镁在继续受热的情况下生成更难溶解的Mg(OH)2。Ca(HCO3)2,CaCO3CO2H2OMg(HCO3)2,MgCO3CO2H2OMgCO3H2
3、O,Mg(OH)2CO2药剂法。a药剂：常用的化学药剂有纯碱、生石灰等；工业锅炉用水还常用磷酸盐处理。b适用范围：降低水的暂时硬度和永久硬度。c用石灰法软化硬水时，常和纯碱一起使用，目的是用纯碱除去过量的石灰，工业上称为石灰纯碱法，其基本原理为：首先加入石灰乳Ca(OH)2：Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2OMg(HCO3)22Ca(OH)2=2CaCO3Mg(OH)22H2OMgCl2Ca(OH)2=CaCl2Mg(OH)2(将由镁离子引起的硬度转化为由钙离子引起的硬度)然后再加入纯碱(Na2CO3)：Ca(OH)2Na2CO3=CaCO32NaOHCaCl2Na2CO3
4、=CaCO32NaCl离子交换法。a原理：离子交换法软化水示意图离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂中的阳离子与水中的Ca2、Mg2发生离子交换作用，使水软化。其工艺流程如图所示。图中的离子交换剂是一种树脂，它是不溶于水但能与溶液中相同电性离子进行交换的有机高分子电解质，常用NaR、HR等表示。发生的反应如下：2NaRCa2=CaR22Na2NaRMg2=MgR22Nab适用范围：降低水的暂时硬度和永久硬度。离子交换树脂使用一段时间后，由NaR型转化为CaR2(或MgR2)型后，就失去了交换能力。可把失效后的离子交换树脂置于5%8%的食盐水中，便可发生逆向交换反应，重新生成NaR，
5、恢复交换能力，这个过程叫作再生：CaR22Na=2NaRCa2。【例题1】 某综合实践活动小组到自来水厂进行参观，了解到天然水处理成自来水的工艺流程示意图如下：(1)天然水中含Ca2、Mg2、HCO、Cl等，加入CaO后生成Ca(OH)2，进而发生若干个复分解反应，试写出其中任意一个反应的离子方程式：_。(2)加入混凝剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是_(填写下列各项的序号)。只有物理过程，无化学过程只有化学过程，无物理过程既有化学过程又有物理过程FeSO47H2O是常用的混凝剂，加入后最终生成红褐色胶状沉淀，则这种沉淀是_。(3)通入二氧化碳的目的是_和_。(4)气体A的作用是_ _。(
6、5)下列物质中，_可以作为气体A的代替品。(填写下列各项的序号)ClO2浓氨水SO2浓硫酸解析：由题意知：天然水中加入CaO后发生的复分解反应有：HCOOH=COH2O、Ca2HCOOH=CaCO3H2O、Ca22HCO2OH=CaCO3CO2H2O、Mg22OH=Mg(OH)2，任意写出一个即可。加入混凝剂除去其中的悬浮固体颗粒，该过程既有胶体的吸附作用也有化学反应，所以既有化学过程又有物理过程。FeSO47H2O加入后生成红褐色Fe(OH)3胶状沉淀。通入二氧化碳的目的是除去钙离子并调节溶液pH。气体A应是氯气，其作用是杀菌消毒，所以可以找具有强氧化性的ClO2代替。答案：(1)HCOOH
7、=COH2O或Ca2HCOOH=CaCO3H2O或Ca22HCO2OH=CaCO3CO2H2O或Mg22OH=Mg(OH)2(2)Fe(OH)3(3)除去钙离子调节溶液pH(4)杀菌消毒(5)方法指导本题以生产自来水的工艺流程为出发点，考查了离子反应、胶体性质、氯气的消毒原理等知识点，是一道综合性较强的实验流程题。变式训练1某天然水中含有较多的Ca2、Mg2、HCO、SO等杂质离子，关于此天然水的下列叙述中不正确的是()A天然水具有暂时硬度和永久硬度B加入明矾，能除去此天然水中各种杂质离子而使之净化C将天然水蒸馏，可得较纯的蒸馏水D将天然水通过磺化煤的装置后可使之软化答案：B探究二污水处理的化
8、学方法及其原理问题导引防治水体污染迫在眉睫。请利用已有的化学知识，针对污水中不同污染物，选择适当的试剂进行处理。污染物去除方法悬浮物氢离子、氢氧根离子铜离子、汞离子等提示：污染物去除方法悬浮物混凝法氢离子、氢氧根离子中和法铜离子、汞离子等沉淀法名师精讲污水处理的方法很多，一般可分为物理法、生物法和化学法等。其中常用的化学法有：1中和法对于酸性废水和碱性废水，可以用中和法进行处理。2沉淀法对于含有重金属离子(Hg2、Cu2、Pb2等)的工业废水，可以利用某些化学物质作为沉淀剂，与金属离子反应产生沉淀而析出，从而从废水中分离。3氧化还原法利用氧化还原反应将有毒物质转化为无毒物质、难溶物质而除去。例
9、如处理含氰(CN)废水：2CN8OH5Cl2=2CO2N210Cl4H2O。再如处理含Cr2O废水：酸性条件下在含铬废水中加入FeSO4，将Cr2O还原为Cr3：Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O。然后再加入熟石灰调节溶液的pH，使Cr3转变为Cr(OH)3沉淀而从废水中除去。在实际处理工业废水时，根据污染物组成和回收用水水质要求的不同，经常需要采用多种技术分步处理。【例题2】 某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH和NH3H2O的形式存在，该废水的处理流程如下： (1)过程：加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至30 ，通空气将氨赶出并回收。用离子方程式表示加NaOH溶液的作用：_
10、。用化学平衡原理解释通空气的目的：_。(2)过程：在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：第一步反应是_(选填“放热”或“吸热”)反应，判断依据是_。1 mol NH (aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是_ _ _。(3)过程：一定条件下，向废水中加入CH3OH，将HNO3还原成N2。若该反应消耗32 g CH3OH时转移6 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是_。解析：(1)NHOH=NH3H2O，且NH3H2O受热易分解，故升温时，NH3逸出。废水中的NH3被空气带出，使NH3H2ONH3H2O的平衡向正反应方向移动。(
11、2)第一步反应的热化学方程式：NH(aq)1.5O2(g)=NO (aq)2H(aq)H2O(l)H273 kJmol1，第二步反应的热化学方程式：NO (aq)0.5O2(g)=NO (aq)H73 kJmol1，上述两式相加即得的答案。(3)1 mol CH3OH转移6 mol电子，升高6价，HNO3中N元素降低5价，所以还原剂与氧化剂的物质的量之比为56。答案：(1)NHOH=NH3H2O废水中的NH3被空气带走，使NH3H2ONH3H2O的平衡向正反应方向移动，利于除氨(2)放热H273 kJmol10(反应物的总能量大于生成物的总能量)NH (aq)2O2(g)=2H(aq)NO (aq)H2O(l)H346 kJmol1(3)56变式训练2工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法正确的是()选项污染物处理措施方法类别A废酸加生石灰中和物理法BCu2等重金属离子加硫酸盐沉降化学法C含苯废水用活性炭吸附物理法D含纯碱的废水加石灰水反应化学法解析：废酸与碱中和属于化学法，A项错；Cu2不可能用SO沉降，B项错；活性炭吸收苯是利用了活性炭的吸附性，是物理法，C项正确；Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH，生成强碱NaOH，废水的碱性增强，D项错。答案：C