1、-1-课题2 获取安全的饮用水-2-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 1.认识某些含氯化合物的杀菌消毒原理。2.了解离子交换法、药剂法和加热法降低水硬度的原理。3.了解污水治理的基本原理,能说出污水处理中的主要化学方法。4.通过饮用水净化过程主要环节的化学知识,进一步掌握有关 Mg2+、Ca2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Ca(HCO3)2 和 Mg(HCO3)2 的性质等知识。5.初步学习水处理中常用的沉降悬浮物,降低水的硬度等实验方法和操作技能。6.通过学习本课题知识,增进学生保护水资源、防止水污染的意识,学会正确选择饮用水。-3-课程目标引航 基础知识
2、重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 随着人类工业文明进程的加快,环境污染日益严重,人们发现饮用水中有毒、有害物质不断增加,甚至地下水中也发现有机化学污染物,含量虽低,但危害却大。这是由于江、河、湖、水库等地表水源不断受生活污水和工业污水、废水污染的结果。我国调查结果表明,饮用水水质的低下,已严重威胁人类的健康,水污染逐渐加剧。什么是水污染?如何获取安全的饮用水?因湖水污染而死去的鱼-4-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 三 四 一、天然水的净化人类饮用的天然水中主要含有泥土、可溶性物质和致病细菌等杂质,必须经过综合处理后才能达到饮用标准。1.天然水制备
3、饮用水的步骤(1)沉降悬浮物:原理:天然水悬浮物沉淀实例:铝盐或铁盐和辅助剂Al(OH)3 或 Fe(OH)3 胶体絮状物沉积常用絮凝剂还有聚合铝、镁盐和有机絮凝剂等。(2)杀菌消毒:实质:用强氧化剂或在高温条件下使菌体蛋白质变性。常用杀菌消毒剂:氯气、漂白粉、二氧化氯、高铁酸盐。-5-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 三 四 2.城市自来水的获取(1)策略:自来水厂根据水源水质的实际情况,用便宜有效的方法把水中的悬浮物、微生物及异味除去,但无须除去水中所有的矿物质。(2)步骤:在沉淀池中加入絮凝剂静置,使悬浮物沉淀。用细砂、无烟煤和活性炭等物质过滤。增大
4、水与空气的接触面积,增加水中含氧量,加入杀菌消毒剂,杀灭水中有害的微生物。-6-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 三 四 思考:明矾净水的原理是什么?净水与水的杀菌消毒是一回事吗?提示:明矾KAl(SO4)212H2O溶于水后发生电离,产生Al3+,KAl(SO4)212H2OK+Al3+2SO42-+12H2O,水也能发生微弱电离,产生OH-,H2OH+OH-;Al3+与 OH-结合生成难电离的 Al(OH)3,Al(OH)3 在水中形成胶体,胶体表面积大,可以吸附水中悬浮的杂质,并使其沉降,达到净水的目的。净水是指沉降水中悬浮物,杀菌消毒是指加强氧化剂
5、或在高温条件下使蛋白质变性。-7-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 三 四 二、硬水的软化1.水的硬度(1)硬水:溶有较多 Ca2+、Mg2+的水;软水:溶有少量或不含 Ca2+和 Mg2+的水。水垢的主要成分是 CaCO3 和 Mg(OH)2。(2)永久硬度:由 Ca2+、Mg2+与 SO42-、Cl-相对应的盐引起的水的硬度。暂时硬度:由 Ca2+、Mg2+与 HCO3-相对应的盐引起的水的硬度。2.硬水的危害(1)不能饮用易引起肠胃不适、诱发疾病。(2)不利于洗涤浪费洗涤剂,使衣物丧失鲜艳的色泽。(3)不能做锅炉用水会使锅炉内壁结垢主要成分 CaCO
6、3、Mg(OH)2,降低热效率,浪费燃料,甚至引起锅炉爆炸。-8-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 三 四 3.硬水的软化除去或减少天然水中的 Ca2+、Mg2+等的过程叫做硬水的软化。常用的硬水软化方法有加热法、药剂法、离子交换法等。思考:生活中你如何鉴别硬水和软水?提示:方法 1:取一杯热水,将肥皂切碎投入其中,肥皂能完全溶解,冷却后成为一种半透明的液体,即为软水;若冷却后水面有一层未溶解的白色物质,则为硬水,且白色物质越多,硬度越大。方法 2:用烧杯盛水加热,冷却后若杯壁留下较多的水垢,则为硬水。-9-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂
7、练习 情景思考 一 二 三 四 三、纯净水的制取方法1.纯净水的制取方法纯净水是以符合生活饮用水水质标准的水为原料,选用电渗析法、离子交换法、反渗透法、蒸馏法等适当的加工方法制得的。2.制取过程活性炭过滤H2O纯净水思考:纯净水是不是不含任何化学物质?长期饮用纯净水有什么不良之处?提示:H2O 就是一种化学物质。长期饮用纯净水会引起微量元素缺乏症。-10-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 三 四 四、污水处理与环境保护1.人为因素的水污染主要是由工业废水、生活污水、农田排水以及降雨淋洗将大气中的污染物和堆积在地上的垃圾污染物冲入水中引起的。2.活性污泥法二
8、级处理工艺(1)一级处理:在沉淀池中通过过滤除去污水中的固体沉淀物和悬浮物,再加入一定量化学试剂中和污水中的酸性或碱性物质。(2)二级处理:采用空气曝气活性污泥法,利用细菌等微生物除去废水中的有机污染物,使之变为 CO2 和无机盐。-11-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 一、硬水软化的几种常用方法1.加热法加热法就是通过加热降低水中 Ca2+、Mg2+含量的方法。加热法能降低水的暂时硬度,主要化学反应原理是:Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2OMg(HCO3)2MgCO3+CO2+H2O生成的 MgCO3 继续与水进一步反应生成更难溶的 Mg(O
9、H)2,反应原理为:MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2。所以锅炉水垢的主要成分是 CaCO3和 Mg(OH)2的混合物,可通过加酸除去。-12-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 2.药剂法药剂法就是通过加入化学药剂降低水中 Ca2+、Mg2+含量的方法。药剂法可降低水的暂时硬度和永久硬度。常用的药剂有生石灰(与水反应生成熟石灰)、纯碱等,主要化学反应原理是:Ca(HCO3)2+Ca(OH)22CaCO3+2H2OMg(HCO3)2+2Ca(OH)2Mg(OH)2+2H2O+2CaCO3MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+2CaCl2CaCl2+
10、Na2CO3CaCO3+2CaCl该方法又叫“石灰纯碱法”。-13-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 3.离子交换法离子交换法就是通过加入离子交换剂降低水中 Ca2+、Mg2+含量的方法。离子交换法常用于工业锅炉用水的软化。离子交换剂有多种,磺化煤是一种阳离子交换剂,并且可以再生。其净水和再生的原理是:磺化煤软化硬水2NaR+Ca2+CaR2+2Na+2NaR+Mg2+MgR2+2Na+磺化煤再生CaR2+2Na+2NaR+Ca2+MgR2+2Na+2NaR+Mg2+“石灰纯碱法”先加石灰,后加纯碱,确保软化效果。软水中并不是不含Ca2+、Mg2+,而是仍
11、含有一定量的 Ca2+、Mg2+。-14-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 二、污水处理的方法污水处理的方法主要有物理方法、生物方法和化学方法。化学方法又包括中和法、氧化法、还原法和化学沉淀法。1.中和法对于酸性废水和碱性废水,可以采用中和法进行处理。一般用中和剂如熟石灰Ca(OH)2来中和钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废水,用 H2SO4 或 CO2 来中和碱性废水。其有关反应为:Ca(OH)2+H2SO4CaSO4+2H2OH2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O2NaOH+CO2Na2CO3+H2O对于高浓度的酸、碱废水,应优先考虑回收利用,如采用浓
12、缩的方法回收酸、碱等。2.氧化法与还原法氧化法多使用空气氧化法、臭氧氧化法和氯氧化法。还原法主要用于处理废水中的铬和汞等离子。-15-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 一 二 3.沉淀法沉淀法就是利用某些化学物质作沉淀剂,与废水中的污染物(主要是重金属离子)发生化学反应,生成难溶于水的沉淀析出,从废水中分离出去。此方法是除去水中重金属离子常用的方法。例如,向含有 Hg2+的废水中加入 Na2S,可以使 Hg2+转变成 HgS 沉淀而除去:Hg2+S2-HgS用这种化学方法处理以后,污水中 Hg2+的浓度可降到几乎对人体无害。-16-课程目标引航 基础知识 重点难点
13、 典型例题 随堂练习 情景思考 知识点1 知识点2 知识点3 知识点 1 城市自来水的获取【例题 1】我国规定饮用水质量标准必须符合下表所示要求:项目 pH Ca2+、Mg2+总浓度 细菌个数 相关值 6.58.5 0.004 5 molL-1 100 个mL-1 下图是原水处理成自来水的工艺流程示意图。原水曝水池一级沉降池二级沉降池过滤池自来水(1)原水中含 Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等,加入熟石灰后生成 Ca(OH)2,进而发生若干复分解反应,在一级沉降池中所得沉淀的主要成分为 和 (化学式)。(2)FeSO47H2O 是常用的凝聚剂,它在水中最终生成胶状 Fe(OH)3 沉淀
14、,并吸附水中悬浮杂质小颗粒,整个过程不涉及的反应类型是 。分解反应 化合反应 复分解反应 氧化还原反应(3)通入二氧化碳的目的是 和调节 pH。-17-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 知识点1 知识点2 知识点3(4)Cl2 的作用是 。这种作用是基于 Cl2 和水反应的产物具有 性,Cl2 与水反应的化学方程式为 。(5)已知水中 Ca2+、Mg2+的总浓度大于 0.001 1 molL-1 即为硬水,显然上述方法制得的水很可能是硬水,检验的方法是 。请写出用石灰纯碱法将其软化的化学方程式:。解析:(1)Mg2+和 Ca(OH)2反应生成 Mg(OH)2,HC
15、O3-和 Ca(OH)2反应生成 CaCO3。(2)FeSO4 先与过量的碱反应生成 Fe(OH)2 沉淀,属于复分解反应;Fe(OH)2再被氧化为 Fe(OH)3,既是化合反应又是氧化还原反应。没有发生分解反应。(3)因溶液中含有过量的 Ca(OH)2,可通入 CO2 使其转化为 CaCO3 除去。(4)Cl2 和水反应生成次氯酸,利用其强氧化性杀菌消毒。(5)可用肥皂水检验是否是硬水。-18-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 知识点1 知识点2 知识点3 答案:(1)Mg(OH)2 CaCO3(2)(3)除去 Ca2+(4)杀菌消毒 强氧化Cl2+H2OHCl
16、+HClO(5)取少量水样于试管中,加入几滴肥皂水,若生成沉淀或浑浊,则证明该水是硬水MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2,CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaCl点拨:加入凝聚剂的目的是除去水中悬浮的固体颗粒,凝聚剂首先转变为具有吸附性的物质,发生化学变化,然后吸附杂质形成沉淀是物理变化。加入强氧化剂的目的是杀菌、消毒。-19-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 知识点1 知识点2 知识点3 知识点 2 硬水的软化【例题 2】(2011山东理综)水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多 的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程
17、式为 (写出一个即可)。(2)将 RH 型阳离子交换树脂和 ROH 型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水,应先使硬水通过 (填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂,原因是 。解析:本题综合考查了化学在水处理中的应用,考查考生综合运用知识、解决实际问题的能力。(1)硬水中存在 Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2,加热时两者均能分解生成相应碳酸盐沉淀。(2)若将硬水先通过 ROH,先交换阴离子,进入溶液中的 OH-会发生反应:Mg2+2OH-Mg(OH)2、Ca2+OH-+HCO3-CaCO3+H2O,生成的 Mg(OH)2、CaCO3 会附着在离子交换膜上,影响离子的交换。-20-课程目标引航
18、 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 知识点1 知识点2 知识点3 答案:(1)Ca2+、Mg2+Ca2+2HCO3-CaCO3+CO2+H2O(或 Mg2+2HCO3-MgCO3+CO2+H2O)(2)RH 先通过阴离子交换树脂可能产生 Mg(OH)2 等沉淀而影响树脂交换效果点拨:用离子交换法处理过的水不能直接作为饮用水,因为水中仍含有微生物(包括致病菌等),可对人体健康造成危害,应消毒后或煮沸后才能饮用。-21-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 知识点1 知识点2 知识点3 知识点 3 污水处理【例题 3】如图是某市污水处理的工艺流程示意图:(
19、1)污水处理的主要方法有:中和法;化学沉淀法;氧化还原法;过滤法。其中属于化学方法的有 。A.B.C.D.(2)常用的混凝剂可以是 (任填一种混凝剂的名称)。(3)加入熟石灰的目的是 ,写出相关的化学方程式 。(4)加入 Na2S 的作用是 。-22-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 知识点1 知识点2 知识点3 解析:过滤法属于物理方法,其他三种方法都属于化学方法。根据污水中的成分选择处理方法和所用试剂。污水处理过程中常用的混凝剂有硫酸铝Al2(SO4)3、明矾KAl(SO4)212H2O等。该污水中含有 H+和 Hg2+,加入熟石灰的目的是中和酸性废水,加入
20、Na2S 的目的是将 Hg2+转化成 HgS 沉淀。答案:(1)A(2)明矾(其他合理答案亦可)(3)中和酸性废水 Ca(OH)2+2HClCaCl2+2H2O(4)除去 Hg2+点拨:污水的处理方法及原理 基本方法 基本原理 物理法 物理或机械的分离过程 化学法 加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程 物理化学法 物理化学的分离过程 生物法 微生物在污水中对有机物进行氧化、分解的新陈代谢过程 -23-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 1 2 3 4 51(2011安徽巢湖质检)巢湖是全国五大淡水湖之一,是风景秀丽的鱼米之乡。最近市政府决定对城内护城河
21、进行治理,使城内风景、环境更加美好。下列做法不正确的是()。A.清除河底污泥以提高水的质量B.禁止生活污水、小企业废水和其他未经处理的水排入河中C.鼓励市民和企业采用低碳经济方式进行活动和生产D.护城河边的居民可以适当地将生活垃圾和废水倒入河中解析:生活垃圾中可能含有有毒、有害的物质,垃圾倒入河流会使这些物质进入水体,造成环境污染,饮用此水还会导致身体健康受到影响,D 项错误。答案:D-24-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 1 2 3 4 52(2012北京朝阳区质检)下列关于水处理的方法不正确的是()。A.向水中通入 O3,用以杀菌消毒B.向酸性废水中加入生石
22、灰,将其中和C.向废水中加入 Na2CO3,可将细小悬浮物凝聚D.向废水中加入 Na2S,可将其中的 Cu2+、Hg2+沉淀解析:Na2CO3 不能水解生成胶体物质,无净水功能。答案:C-25-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 1 2 3 4 53 向浑浊的水中加入适量的 FeCl36H2O 并搅拌以后,水便由浑浊变得澄清。在此过程中发生的主要变化()。A.是纯化学变化B.是纯物理变化C.既有化学变化又有物理变化D.不能确定是化学变化还是物理变化解析:由Fe3+水解为Fe(OH)3胶体属于化学变化,Fe(OH)3胶体粒子吸附水中悬浮物共同沉淀属于物理变化。答案:C
23、-26-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 1 2 3 4 54 下列有关硬水及其软化的说法中错误的是()。A.离子交换法可以软化硬水B.硬水中含有较多 Ca2+、Mg2+C.生产、生活使用的天然水必须经软化D.加热可使暂时硬水中的 Ca2+生成 CaCO3 沉淀解析:离子交换法、加热法都是硬水软化的方法。并不是所有的生产、生活用水都必须软化。答案:C-27-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 1 2 3 4 55 为了获取大量的生活饮用水,自来水厂需要用适宜、高效的方法和流程,将天然水中悬浮物、致病细菌等有害成分降低到规定的含量。(1)
24、要达到上述目的,一般要经过的基本步骤是:沉淀、曝气、。“曝气”的主要目的是 。(2)在第步中,下列物质可以使用的是 (用符号填空)。A.明矾 B.膨润土 C.烧碱(3)在将天然水制成生活饮用水的过程中,水中不需要除去的成分是 (至少答出一项)。(4)在经过上述四个步骤的处理之后,如果水中 Ca2+、Mg2+的含量超标,还要将水进行 。-28-课程目标引航 基础知识 重点难点 典型例题 随堂练习 情景思考 1 2 3 4 5解析:在沉降之后必然是过滤。加消毒剂也是必不可少的步骤之一。“曝气”就是使水暴露在空气中,使水与空气接触的面积增大,增加水中的含氧量,以加速水中有机物的分解。明矾可作水的絮凝剂,膨润土可作水的辅助絮凝剂。对人体有益的矿物质最好不要除去。降低水中 Ca2+、Mg2+含量的过程叫做硬水的软化。答案:(1)过滤 消毒 增加水中的含氧量,加速水中有机物的分解(2)A、B(3)对人体有益的矿物质(4)软化