1、合作探究自主预习目标导航第二单元 水资源的合理利用合作探究自主预习目标导航第 1 课时 生活中的饮用水合作探究自主预习目标导航学习目标 重点难点 1.了解天然水中杂质的主要种类。2.知道硬水、软水的概念,了解硬水对生产生活的危害。3.理解硬水软化的煮沸法及离子交换法。4.了解自来水生产过程的一般工序,理解铝盐、铁盐净水剂及氯气消毒剂的作用原理。1.天然水的净化方法。2.理解常用净水剂和消毒剂的作用原理。3.了解硬水软化的原理。合作探究自主预习目标导航一二一、水的净化 1.水资源及作用 地球表面约70%以上被水覆盖,但是,地球上分布的水中只有约3%是淡水,而可利用的淡水不足总水量的1%。水是优良
2、的溶剂,食物中的营养成分必须溶解在水里才能运送到人体的各个部位,以维持人类正常生命活动的需要,人体内的一切生化过程都是在水的参与下进行的。2.水中杂质的分类 天然水中的杂质通常分为三类:悬浮物质、胶体物质和溶解物质。合作探究自主预习目标导航一二3.天然水净化 由天然水获得可以饮用的水一般需经过去除固体杂质和悬浮物、消毒、去除异味等步骤。(1)沉降悬浮物质 原水中的固体杂质和悬浮物在硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、氯化铁、碱式氯化铝等混凝剂的作用下沉淀后进入过滤池。(2)除臭 过滤后再用活性炭吸附某些溶解在水中的杂质,并除去水中的异味。(3)消毒 自来水厂利用漂白粉、液氯、二氧化氯、臭氧等作为消毒剂。目
3、前我国不少自来水厂采用液氯消毒。原理是液氯与水发生反应生成盐酸和次氯酸。用化学方程式可以表示为Cl2+H2OHCl+HClO。次氯酸有强氧化性,能杀死水中的细菌。合作探究自主预习目标导航一二 交流1 水在自然界中不断地循环着(如下图),循环过程中会溶解或携带很多物质。根据以前所学的内容推断,来自江河或水库的水中可能含有哪些物质?这样的水适合直接饮用吗?要除去这些物质,得到可饮用的水需要采取哪些措施?合作探究自主预习目标导航一二答案:天然水含有很多杂质,如泥土、难溶无机盐、可溶性物质、细小的固体物质和致病细菌等,必须经过综合处理才能达到饮用标准。不同来源的水要想饮用,需要经过不同的处理。但是从天
4、然水得到饮用水必须经过去除固体杂质和悬浮物、消毒、去除异味等步骤。合作探究自主预习目标导航一二二、硬水软化 1.概念 硬水是指含有较多钙、镁离子的水,软水是指不含或含较少钙、镁离子的水。2.硬水软化及方法 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和离子交换法等。(1)加热法 当硬水中钙、镁离子以碳酸氢钙、碳酸氢镁的形式存在时,可以通过煮沸使钙、镁离子转化为沉淀。发生的反应为Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2Mg(HCO3)2MgCO3+H2O+CO2MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2合作探究自主预习目标导航一二(2)离子交换法
5、当硬水中钙、镁离子以硫酸盐或氯化物的形式存在时,可以通过离子交换法将其软化。通常用到的离子交换剂为磺化煤。发生的反应为2NaR+Ca2+CaR2+2Na+、2NaR+Mg2+MgR2+2Na+。目前,用阴、阳离子交换树脂来软化硬水是工业上常采用的方法。合作探究自主预习目标导航一二 交流2 水垢的主要成分是什么?它们是怎样形成的?答案:水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。硬水中溶有较多Ca2+、Mg2+,软水中溶有少量或不含Ca2+、Mg2+。加热可使水中的Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2受热分解生成CaCO3、MgCO3沉淀,由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小,故在长期蒸
6、煮的过程中,MgCO3逐渐转化为更难溶的Mg(OH)2。这样水垢的主要成分就变成CaCO3和Mg(OH)2。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测121.天然水的净化 明矾是如何净水的?探究:为了探究明矾净水原理,取用河水和自来水进行对比实验。药品:澄清的自来水,沉降后不澄清的河水(或池塘水),明矾粉末。仪器:烧杯、玻璃棒、药匙、量筒。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测12实验步骤:(1)取三个烧杯,一个盛50 mL自来水,另外两个各盛50 mL不澄清河水(或池塘水),比较自来水与河水(或池塘水)的澄清、透明状况。(2)用药匙向一个烧杯里的河水(或池塘水)中逐渐地撒明矾粉末,同时用玻璃
7、棒搅拌。当烧杯里的液体由浑浊变澄清时,停止该项实验操作。(3)观察自来水、加过明矾的河水(或池塘水)、未加明矾的河水(或池塘水),比较它们之间有什么异同点。实验现象:。实验结论:。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测12合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测12生活离不开水,饮用水也有讲究,你知道使用自来水时应注意些什么吗?答案:自来水不可以直接饮用,主要有两个原因:一是目前氯气消毒仍然是自来水消毒的主要方式,出厂时残留的氯气会与水中残留的少量有机物发生反应,生成对人体有害的氯代有机物;二是由于自来水从出厂到进入千家万户需要经过很长的管道运输,在此过程中水有可能受到污染,导致微生物的滋生
8、。因此,在饮用自来水前应将自来水煮沸,以除去残留的氯气以及氯代有机物,并杀死微生物。另外,在使用自来水时,还应注意如下几个问题:(1)警惕早晨“死水杀手”停用一夜的水龙头及附近水管中的自来水是静止的,这些水与金属管壁会发生反应,致使金属离子进入水中,造成自来水被污染,这种水不宜饮用,也不宜用来刷牙。因此,早晨拧开自来水龙头后,应当将这种有害的“死水”放掉,大约放水几升后(满一脸盆),方可接水使用。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测12(2)拒绝饮用反复煮沸的水 经过反复煮沸的水也不宜饮用,因为这样的水中亚硝酸盐的浓度很高。常饮这种水,会引起亚硝酸盐中毒。水垢随水进入人体,还会引起消化、神
9、经、泌尿和造血系统病变,甚至引起早衰。(3)不喝没有完全煮沸的水 专家指出,经常喝未被完全煮沸的水,患膀胱癌、直肠癌的可能性增加21%38%,因为自来水中的有害病菌必须达到100 时才能被完全杀死。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测121.沉降悬浮物质和胶体物质 常用的混凝剂:铝盐主要有明矾 KAl(SO4)212H2O、硫酸铝Al2(SO4)3、碱式氯化铝,铁盐主要有硫酸亚铁(FeSO4)、氯化铁(FeCl3)。2.活性炭吸附 原水中的固体杂质与悬浮物质在混凝剂作用下沉淀后进入过滤池,过滤后的水再进入活性炭吸附池,具有强吸附性的活性炭吸附某些溶解在水中的杂质,并除去水中的异味。合作探究
10、自主预习目标导航问题导学即时检测123.杀菌消毒(1)常用的消毒剂:漂白粉、液氯、二氧化氯(ClO2)、臭氧等。(2)液氯的消毒原理:液氯注入水中与水反应:Cl2+H2OHCl+HClO。其中次氯酸具有强氧化性,能杀死水中的细菌,当HClO不断被消耗后,上述平衡向正反应方向移动,使水中的HClO得到及时补充。(3)高铁酸盐(Na2FeO4或K2FeO4)是一种性能优良的净水剂,铁元素显+6价,具有很强的氧化性,能非常有效地杀灭水中的细菌和病毒,同时自身被还原成氢氧化铁,所以高铁酸盐还是一种性能优良的混凝剂,能高效地除去水中的微小悬浮物。由于高铁酸盐同时具有强的氧化和絮凝作用,其消毒和净化效果优
11、于含氯消毒剂。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测122.硬水的软化 通常,把由Ca2+、Mg2+的碳酸氢盐引起的硬度叫暂时硬度,而把Ca2+、Mg2+的硫酸盐或氯化物引起的硬度叫永久硬度。我国现行标准规定:1 L水含10 mg CaO(或相当于10 mg CaO)称为1度(以1表示),硬度在8以上的称为硬水,在8以下的称为软水。经实验测定,某地的河水中含Ca(HCO3)2 2.50010-3 molL-1、Mg(HCO3)2 3.00010-3 molL-1。请回答下列问题:(1)该河水的硬度类型是 ,硬度值是 。(2)若将该河水直接用于锅炉用水,主要危害是 。(3)欲降低该河水的硬度,
12、下列措施中有效的是 (填写代号)。A.加热 B.加漂白粉 C.加高铁酸钾D.加明矾 E.通过离子交换膜(4)磷酸钠也是优良的硬水软化剂之一。要将该河水加工成软水,每立方米河水(设该河水的密度为1 gcm-3)中应加磷酸钠的质量为 。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测123Ca2+2PO43-Ca3(PO4)23Mg2+2PO43-Mg3(PO4)2合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测12答案:(1)暂时硬度 30.8(2)使锅炉结垢,降低热效率,浪费燃料,甚至引起锅炉爆炸(3)AE(4)445.1 g 合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测12纯并不意味着好,像水,并不是越纯越好。
13、你知道人们为什么不宜长期饮用纯净水?经常饮用矿泉水有益健康吗?答案:随着水污染的日趋严重,不少城市居民对饮用水的质量普遍感到疑虑和担心,因而纷纷用矿泉水、纯净水等替代日常饮用水,但如果长期饮用这种水,同样会危害身体健康。纯净水一方面过滤掉了水中的各种有害、有毒物质,但另一方面,也过滤掉了对人体有益的矿物质。长期饮用纯净水会影响人体内的酸碱平衡,影响神经、肌肉和多种酶的活动,减弱人体免疫力。正处于生长发育期的青少年尤其要注意尽量少喝这种水。矿泉水中含有一定的微量元素,对人体的新陈代谢有促进作用。但是,矿泉水中的微量元素含量比较单一,并不能为人体提供全面、均衡的矿物质。经常饮用这种水,会导致某些元
14、素过量,并在血液、细胞中沉积,致使微量元素代谢失调,增加肾脏负担,易产生肾结石、尿道结石和胆结石等。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测12合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测12(2)药剂法软化硬水(石灰水、Na2CO3溶液):降低硬水的暂时硬度和永久硬度。Ca(HCO3)2+Ca(OH)22CaCO3+2H2O Mg(HCO3)2+2Ca(OH)22CaCO3+Mg(OH)2+2H2O MgSO4+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaSO4 CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4(3)离子交换法:降低硬水的暂时硬度和永久硬度。磺化煤(NaR)软化硬水的反应原理:Na+与Ca
15、2+、Mg2+交换。2NaR+Ca2+CaR2+2Na+2NaR+Mg2+MgR2+2Na+目前,工业上用阴、阳离子交换树脂软化硬水制取纯净水。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测1234561.下列物质都可应用于天然水的净化,从提高水的净化效果和净化水的质量两个方面考虑,它们当中最好的是()A.Cl2B.Ca(ClO)2 C.KAl(SO4)212H2OD.Na2FeO4 解析:Cl2和Ca(ClO)2只对水起杀菌消毒的作用,没有沉降水中悬浮物的作用,而且在水中残留的氯会与水中的有机物发生作用,生成对人体有害的有机氯。KAl(SO4)212H2O只对水起沉降悬浮物的作用,而且残留在水中的
16、Al3+也对人体有一定危害。Na2FeO4具有强氧化性,对水有杀菌消毒的作用,Na2FeO4在起杀菌消毒作用的过程中,+6价铁被还原为+3价铁,+3价铁又水解为Fe(OH)3胶体而起沉降水中悬浮物的作用。更为重要的是,Na2FeO4在对水的消毒和沉降悬浮物的过程中,不会产生对人体有害的物质。答案:D 合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测1234562.加热煮沸暂时硬水,不可能发生的反应是()解析:暂时硬水中含有Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2中的一种或两种,Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2不稳定,在水中加热即可分解,生成正盐、二氧化碳和水。MgCO3在水中长时间煮沸,会生成溶解
17、度更小的Mg(OH)2并放出CO2。答案:C A.Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2OB.Mg(HCO3)2MgCO3+CO2+H2OC.Mg(OH)2MgO+H2OD.MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测1234563.下列说法中正确的是()A.纯净水就是纯的水 B.与普通可饮用水相比,纯净水作为饮用水一定对人体更有利 C.与纯净水相比,蒸馏水作为饮用水对人体更有利 D.瓶装纯净水可开瓶即喝 解析:人体所需要的矿物质和微量元素许多是从饮用水中获取的。蒸馏水是纯净的水,不能用作饮用水。答案:D 合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测1234
18、564.某地区使用含较少Ca2+、Mg2+的天然水按下列四个步骤制取自来水。回答下列问题:(1)该地区的天然水属于 (填“硬水”或“软水”)。(2)在第一步中需要加入絮凝剂,常用的絮凝剂可以是 (任填一种絮凝剂名称)。(3)常用液氯作为消毒剂,其原理是 。解析:含有较少或不含Ca2+、Mg2+的水属于软水,在天然水的净化中常用的絮凝剂有明矾、氯化铁等。用液氯作为消毒剂,是因为液氯与水反应生成具有强氧化性的次氯酸,能杀灭细菌,反应的化学方程式为Cl2+H2OHCl+HClO。答案:(1)软水(2)明矾(答案合理即可)(3)液氯与水反应生成的次氯酸具有强氧化性,能杀灭水中的细菌 天然水自来水合作探
19、究自主预习目标导航问题导学即时检测1234565.磺化煤(代表式NaR)是一种钠型离子交换剂,它能使硬水中的Ca2+、Mg2+通过离子交换柱除去而软化。现代海水(已知海水中含Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子)的淡化方法是使海水按顺序通过两种离子交换树脂,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),则图中离子交换柱中分别装入的离子交换树脂(填代表式):A柱是 ;B柱是 。(2)按上述顺序装柱的理由是 。合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测123456解析:要使海水淡化,必须借离子交换树脂的作用除去海水中的Na+、Ca2+、Mg2+及Cl-等离子,若先
20、将海水通过ROH,溶液中会生成较多的OH-,使Mg2+转化成Mg(OH)2沉淀而堵塞交换柱,故必须先将海水通过HR。答案:(1)HR ROH(2)若使海水先通过ROH树脂,溶液中会有较多的OH-,这样使海水中Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,造成堵塞而使海水淡化失败 合作探究自主预习目标导航问题导学即时检测1234566.已知下列事实:用自来水经过滤、消毒、蒸馏等程序可以制得直接饮用的“纯净水”。某些不法商贩为牟取暴利,用自来水冒充纯净水。自来水的生产过程中,常通入氯气消毒,其与水反应的产物之一是盐酸。为了检验某样品是否是“假冒伪劣”产品,可以加入少量 ,若出现 的现象,证明是自来水。解析:盐酸是氯化氢的水溶液,氯化氢分子在水分子的作用下发生电离,其电离方程式如下:HClH+Cl-,加入AgNO3溶液后,AgNO3电离产生的Ag+与Cl-反应生成AgCl沉淀,其离子方程式如下:Ag+Cl-AgCl。答案:AgNO3溶液 析出白色沉淀
