1、第二单元 水资源的合理利用 知识点1 生活中的饮用水【自主认知】一、天然水中的杂质及城市自来水的获取 1.天然水中的杂质。通常分为三类：_、_和_。悬浮物质 胶体物质 溶解物质 2.明矾的净水原理。明矾溶于水后，铝离子发生_，生成氢氧化铝胶体：_ _。氢氧化铝胶体因吸附溶液中的阳离子而带正电荷。能吸附水中带负电荷的胶粒，并使杂质与氢氧化铝胶体一起凝聚而沉降。水解 Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+3.城市自来水获取的步骤：混凝剂 沉淀 悬浮物 活性炭 异味 二、硬水及其软化 1.有关概念。硬水：含有_的水。软水：不含或含少量_的水。硬水的软化：硬水软化的目的是减小水中_。较多钙、
2、镁离子 钙、镁离子 钙、镁离子的浓度 2.硬水软化的方法：(1)煮沸法。若硬水中的钙、镁离子以_的形式存在时，可通过煮沸使钙、镁离子转化为沉淀。反应的化学方程式为 _，_，_。碳酸氢盐=Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2O Mg(HCO3)2 MgCO3+CO2+H2O=MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2=(2)离子交换法。用磺化煤软化硬水的原理(用反应方程式表示)：_，_。磺化煤再生的原理：CaR2+2Na+=2NaR+Ca2+，MgR2+2Na+=2NaR+Mg2+。2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+3.终端净水：(1)水的二次污
3、染：由于管道老化，储存水箱较脏，水箱内壁防腐材料不合格等引起的污染。(2)终端净水及其优点。终端净水：在家中的出水点前加装净水设备。优点：能消除_，使饮用水更安全。二次污染【释疑解惑】1.硬水和软水的鉴别方法。方法1：分别用两只烧杯取等量水样，向两只烧杯中分别滴加等量肥皂水。泡沫多、浮渣少的为软水；反之，为硬水。方法2：用烧杯加热，在杯壁留下较多水垢的是硬水。因为硬水是含有较多的可溶性钙、镁物质的水，加热后，这些可溶性的钙、镁物质转化成不可溶的物质。方法3：取一干净、干燥的玻璃片，分别在不同的位置滴等量水样。待其完全蒸发后，白色残留物多的为硬水；反之为软水。2.自来水的制取过程：方法试剂或用品
4、目 的沉淀铁盐或铝盐除去水中的悬浮物过滤细沙除去沉淀和残存的悬浮物消毒漂白粉、ClO2、O3等杀死水中有害的微生物软化石灰、纯碱或磺化煤 除去或减少水中Ca2+、Mg2+，减小水的硬度，达到饮用水的质量标准去离子离子交换树脂除去水中某些离子，如Na+、Cl-等，制得纯净水【即时训练】1.(2015镇江高二检测)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悬浮物、致病细菌等有害成分降低到规定的含量。(1)要达到上述目的，一般要经过的基本步骤是沉降、_、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 (用字母填空)。A.明矾 B.膨润土 C.烧碱(3
5、)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)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 。【解析】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。明矾可作水的混凝剂，膨润土可作水的辅助混凝剂。对人体有益的矿物质等最好不要除去。降低水中Ca2+、Mg2+含量的过程叫作硬水的软化。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等(4)软化 2.(1)为了提高生活用水的卫
6、生标准，自来水厂同时使用Cl2和FeSO47H2O对水进行消毒、净化，以改善水质，其原因是_ ，。(2)为了延长液氯的杀菌时间，某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时，还加入少量液氨，其反应的化学方程式为NH3+HClOH2O+NH2Cl(一氯氨)。已知NH2Cl比HClO稳定，试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因是 。【解析】(1)Cl2的作用有两点：一是与H2O反应生成HClO，杀菌消毒；二是将Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，吸附水中悬浮物。(2)NH3+HClO H2O+NH2Cl是可逆反应，存在平衡，解题时要善于捕捉题目信息，由于NH2Cl比HClO稳定，因此在
7、自来水中加入液氯，再加入液氨，上述平衡右移，随着HClO的杀菌，被消耗，浓度降低，平衡左移，所以可延长杀菌时间。答案：(1)Cl2溶于水生成的HClO能杀菌消毒 Cl2能氧化Fe2+为Fe3+，Fe3+的水解产物Fe(OH)3胶体可以吸附水中杂质(2)HClO+NH3 H2O+NH2Cl，把不稳定的HClO转化为较稳定的NH2Cl，消毒时，随HClO浓度降低，平衡向左移动，HClO得到补充【互动探究】(1)题1(2)中的明矾的化学式是什么？明矾净水的原理是什么？提示：明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O，明矾净水的原理是明矾溶于水电离出Al3+，Al3+水解生成氢氧化铝胶体，能凝聚水中的
8、悬浮物和吸附杂质。(2)自来水中含有少量余氯，在水管中停留可以起到有效的杀菌作用，故自来水厂杀菌消毒时充入的Cl2越多越好。这种说法对吗？为什么？提示：不对。因为Cl2有毒，过量的Cl2会使自来水不适宜人饮用，而且还容易与水中的有机物反应，生成有毒的氯代烃。【补偿训练】1.以下是原水处理成自来水的工艺流程示意图。(1)原水中含Ca2+、Mg2+、HC、Cl-等，加入石灰后生成Ca(OH)2，进而发生若干反应，写出其中一个离子方程式：。(2)高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂。它的 氧化性比KMnO4还强，反应中 被还原为Fe3+。已知高铁酸钠的制备反应如下：2Fe(N
9、O3)3+16NaOH+3Cl2=2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O，则反应中 元素被氧化，反应中生成2 mol Na2FeO4转移电子物质的量 为 mol。高铁酸钠之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是 。24FeO(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)2 浓氨水 浓硫酸 SO2【解析】(1)Ca(OH)2可以与Mg2+发生反应：Mg2+2OH-=Mg(OH)2；也可以与Mg2+、发生反应：Mg2+2 +4OH-+2Ca2+=Mg(OH)2+2CaC
10、O3+2H2O；还可以与 发生反应：Ca2+OH-=CaCO3+H2O。(2)根据反应可知，反应过程中 铁元素化合 价升高，被氧化。根据2Fe(NO3)3 2Na2FeO4，故生成2 mol Na2FeO4转移6 mol电子。Na2FeO4在净水时被还原为Fe3+，Fe3+能发生水解，生成Fe(OH)3胶 体，故可以作混凝剂，吸附水中杂质。3HCO3HCO3HCO3HCO363 324Fe(NO)Na FeO，6e-(3)因为加入的CaO是过量的，溶液中Ca2+和OH-过量，通入CO2不仅能将多余的Ca2+生成沉淀，还能与OH-反应，调节溶液的pH，有利于沉淀的生成。(4)原水处理成自来水一般
11、经沉淀过滤吸附杀菌消毒四步，题中流程中已经有了沉淀和过滤两步，而吸附一般是用活性炭固体，此处通入A只能是杀菌消毒，杀菌消毒一般用Cl2，Cl2与水反应生成HCl和HClO，HClO具有强氧化性，可以用来杀菌消毒。(5)气体A起杀菌消毒作用是因为与水反应生成的物质具有强氧化性，因此代用品也应具有强氧化性，可以，没有强氧化性，虽具有强氧化性，但不能用于饮用水的消毒。答案：(1)Mg2+2OH-=Mg(OH)2 或Mg2+2 +2Ca2+4OH-=Mg(OH)2+2CaCO3+2H2O或 Ca2+OH-=CaCO3+H2O(任选一个即可)(2)铁 6 还原产物Fe3+发生水解，生成Fe(OH)3胶体
12、，能吸附杂质并沉降(3)除去Ca2+调节pH(4)杀菌消毒 强氧化(5)3HCO3HCO2.(2015四平高二检测)有关硬水及其软化，下列说法正确的是 ()A.含有Ca2+、Mg2+的水称为硬水 B.长期烧煮硬水的容器底部沉积的水垢主要成分是CaO和MgCO3 C.长期饮用硬度极低的软水，对人体的健康有利 D.目前使用离子交换法软化硬水比较普遍【解析】选D。溶有较多量的Ca2+和Mg2+的水叫作硬水，溶有少量或不含Ca2+和Mg2+的水叫作软水，因此A项不正确；水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，因此B项不正确；长期饮用硬度极低的水可能会导致人体内缺乏某些元素，不利于身体健康，因此C项
13、不正确。知识点2 水质评价与污水处理【自主认知】1.水质检测：(1)常见的检测项目：水温、pH、导电率、_、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、_、一些有毒有害物质的 浓度等。(2)测定水体的pH：先用广范pH试纸测得水样大致的pH范围，然后用 _测得水样的pH。固体悬浮物 生化需氧量(BOD)精密pH试纸(3)生物化学需氧量(BOD)：单位体积水中耗氧有机物生化分解过程所 需消耗的氧气量(以mgL-1为单位)。2.污水处理：污水处理方法包括物理方法、化学方法和生物方法，其 中化学方法包括_、_、_等。中和法 氧化还原法 沉淀法 3.污水处理方法中的化学原理：方法 试剂 反应原理(离子方程式
14、)混凝法 明矾 Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+中和法 酸性废水中加Ca(OH)2 碱性废水中加H2SO4 OH-+H+=H2O 沉淀法 向含Hg2+的废水 中加Na2S Hg2+S2-=HgS 氧化 还原法 向酸性含铬废水 中加FeSO4 +6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O 227Cr O【释疑解惑】1.混凝剂的净水原理：混凝剂中的Al3+、Fe3+等水解生成氢氧化铝胶 体或氢氧化铁胶体，吸附水中的悬浮物而沉降，从而达到净水目的，如Fe3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+。2.杀菌消毒原理：杀菌消毒是利用消毒剂使蛋白质变性的原理，一些 强氧化剂、重金属
15、盐、高温等都可使蛋白质变性。常见氧化剂如漂白 粉、液氯、二氧化氯、臭氧等；重金属盐的离子如Cu2+、Hg2+、Cd2+、Ni2+等。【即时训练】1.(2015广州高二检测)如图是某市污水处理的工艺流程示意图：(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是 。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 。【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。水处理过程中常用的混凝剂有硫酸铝Al2(SO4)3、明矾
16、KAl(SO4)212H2O、聚羟基氯化铝、聚丙烯酰胺等。该污水中含有H+和Hg2+，加入熟石灰目的是中和酸性废水，加入Na2S的目的是将Hg2+转化成HgS沉淀。答案：(1)A(2)明矾(其他合理答案也可)(3)中和酸性废水 Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O(4)除去Hg2+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类别都正确的是()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】选C。处理酸性污水，应用生石灰中和，属于化学方法；处理
17、含Cu2+等重金属离子污水，一般加S2-生成沉淀，属于化学方法；处理含苯废水，用活性炭吸附，属于物理方法；处理含纯碱的废水，应加入适量的酸处理，属于化学方法。【互动探究】(1)用混凝剂Al2(SO4)3净水时，只发生物理变化，没有 化学变化，这种说法正确吗？提示：不正确。因为Al2(SO4)3净水时，Al3+发生水解反应：Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+，此过程是化学过程；Al(OH)3胶体吸附水 中的悬浮物质发生沉降是物理过程。(2)若污水中含有油类、氰化物应该用什么方法处理？提示：可用氧化还原反应将其除去。【补偿训练】1.(2015芜湖高二检测)某黄金冶炼公司在处理尾矿废液
18、过程中，发生有毒HCN外逸事故，造成人员中毒。已知HCN是一种无色剧毒气体，接触皮肤或通过呼吸道吸入均会造成严重的中毒或死亡，HCN在明火或强光条件下易燃或易爆。它是一种极弱、易挥发的酸。结合以上信息，判断下列说法中错误的是()A.为了防止冶金络合剂氰化钠产生HCN，废液排放前应加入足量石灰 B.检查HCN外逸时，必须穿特制防护服，并用特制的手电筒 C.河水有自净能力，冶金废水可直接排放到河流中进行稀释、降解 D.实验室配制氰化钠溶液时，最好在通风橱中进行【解析】选C。HCN是酸性物质，有剧毒，可被碱性物质石灰吸收，与其接触一定要加强自身保护，以防中毒。HCN排放到河水中不能很快分解，会对河水
19、产生严重污染。2.(2015金华高二检测)如图甲所示，X河流经其工业城市Y市。其中a处在上游，d处在下游。根据市环保局监测站对X河流的水质检测结果，绘制成图乙。请根据图乙回答下列问题。(1)造成X河流污染的主要污染源最可能分布在 。A.ab段 B.bc段 C.cd段 D.bd段(2)列举造成X河流污染的三种可能的污染源 。(3)对c处水样进行检测，发现其中含有Cu2+等重金属离子。若要把铜离子变为单质铜回收，请写出两种回收的方法。方法：；方法：。(4)d处的污染程度明显降低，请从物理学、化学、生物学三方面简单分析其原因 。【解析】(1)根据图乙曲线可知，市区范围bc段污染程度最大，而在 市区上
20、游ab段污染程度最小。(2)因该市为工业城市，故污染源应从 工业废水、生活污水及垃圾、废渣等方面考虑。(3)回收铜可采用置 换法(用铁置换铜)或还原法：Cu2+Cu(OH)2 CuO Cu。(4)河水在物理沉降、化学氧化、生物分解作用下，可自我净化。OH-C 答案：(1)B(2)工业污水排放造成的污染、生活污水排放造成的污染、生活垃圾造成的污染、酸雨造成的污染、工业废渣造成的污染等(填其中三项即可)(3)还原法：Cu2+2OH-=Cu(OH)2，Cu(OH)2 CuO+H2O，2CuO+C 2Cu+CO2 置换法：Fe+Cu2+=Fe2+Cu(其他答案合理也可)(4)河水在物理沉降、化学氧化、生物分解作用下，可自我净化 =