1、第二单元 化学与资源开发利用第二单元 化学与资源开发利用 课题1 获取洁净的水 课程标准导航1.了解污水处理的方法及获取洁净水的方法。2了解硬水的概念，知道硬水软化的常用方法。3理解加热煮沸法和离子交换法软化硬水的基本原理，了解药剂法软化硬水的原理。新知初探自学导引 自主学习一、天然水的净化1.天然水可以用明矾净水，明矾净水的离子方程式为_。2.自来水厂用绿矾和氯水一起净水，离子方程式为_。Al33H2OAl(OH)33H2Fe2Cl2=2Fe32Cl，Fe33H2OFe(OH)33H3.区别硬水和软水常用两种方法：方法一：加入肥皂水振荡，有大量泡沫产生的是_，泡沫很少且有大量沉淀产生的是_；
2、方法二：加入饱和 Na2CO3 溶液，有少量沉淀产生的是_，有大量沉淀产生的是_，反应的离子方程式为_。软水硬水软水硬水Ca2CO23=CaCO3，Mg2CO23=MgCO34.加热法可以消除_硬度，反应的化学方程式为_Mg(HCO3)2=MgCO3CO2H2OMgCO3H2O=Mg(OH)2CO2。暂时Ca(HCO3)2=CaCO3CO2H2O5.常用磺化煤 NaR 作离子交换剂来软化硬水，反应的离子方程式是 2NaRCa2=CaR22Na，2NaRMg2=MgR22Na，经过离子交换得到的水中，_离子浓度增大。失去交换能力的磺化煤在5%8%的食盐水中浸泡后，可以再生，反应的离子方程式是 C
3、aR22Na=2NaRCa2，MgR22Na=2NaRMg2。钠二、污水处理 1.处理污水的方法很多,一般可归纳为_、_和_等。污水处理程度可分为一级、二级、三级，一般根据水质状况和处理后的水的去向来确定污水处理程度。对于酸性废水和碱性废水，可以采用_法进行处理，一般用中和剂如_来中和钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废水，用_或_来中和碱性废水。物理法生物法化学法中和熟石灰H2SO4CO2向含有Hg2的废水中加入Na2S，可以使Hg2转变为HgS沉淀而除去，反应的离子方程式为_；用Na2S除去Hg2的同时，也能将水中所含的Pb2、Cu2等重金属离子除去，有关反应的离子方程式为_。Hg2S2=HgSP
4、b2S2=PbS，Cu2S2=CuS三、海水淡化电渗析法 1.电渗析法是一种利用_进行海水淡的方法。2.离子交换膜是一种功能性膜，应具有良好的_和_。3.原理：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，可达到分离和浓缩的目的。离子交换膜选择透过性化学稳定性自主体验1.(2012合肥高二检测)锅炉水垢的主要成分是()ACaCO3，MgCO3 BCaSO4，MgCO3CCaCO3，Mg(OH)2DCaSO4，CaCO3解析：选 C。锅炉烧水主要是将水的暂时硬度降低，Ca(HCO3)2=CaCO3CO2H2O Mg(HCO3)2=MgCO3CO2H2O 又因为煮沸时分解形成的碳酸
5、镁在继续受热的情况下生成更难溶解的 Mg(OH)2，即发生反应：MgCO3H2O=Mg(OH)2CO2，因此锅炉水垢的主要成分是 CaCO3，Mg(OH)2。2.下列叙述中不正确的是()A钟乳石(主要成分为CaCO3)能和稀盐酸反应B磺化煤可软化硬水C加热暂时硬水可放出CO2D加热永久硬水可放出CO2解析：选D。永久硬水主要含有硫酸盐和氯化物，因此加热永久硬水不能放出CO2。3.海水约占地球现有总水量的97%，海水淡化问题成为科学家的主要研究方向。下列淡化海水的方法不可行的是()A加化学试剂，使海水中的盐分沉淀B利用太阳能，将海水蒸馏而去掉盐分C将海水通过离子交换树脂而除去盐分D利用半透膜，采
6、用反渗透法而除掉盐分解析：选A。海水中Na等离子不能通过加化学试剂而沉淀，A项错误；B项为蒸馏法淡化海水；C项为电渗析法淡化海水；D项为反渗透法淡化海水。要点突破讲练互动 探究导引1具有永久硬度的水通常采用药剂法和离子交换法进行软化。那么药剂法软化硬水常使用何种药剂？药剂法软化硬水提示：常用的化学药剂有纯碱、生石灰等。对于工业锅炉用水，还有一种用磷酸盐作药剂的处理方法，使沉淀物悬浮在水中而不结垢。要点归纳药剂法通过向硬水中加入适当的化学药剂，与Ca2、Mg2发生化学反应，使Ca2、Mg2以沉淀的形式分离出来，达到软化水的目的。有关反应方程式如下：Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32
7、H2OMg(HCO3)22Ca(OH)2=2CaCO3Mg(OH)22H2OCa(HCO3)22NaOH=CaCO3Na2CO32H2OMg(HCO3)24NaOH=Mg(OH)22Na2CO32H2OCa2CO23=CaCO3即时应用1.我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求：pH 6.58.5 Ca2、Mg2总浓度 0.0045 molL1 细菌总数 100个mL1 某综合实践活动小组到自来水厂进行参观，了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下：(1)源水中含 Ca2、Mg2、HCO3、Cl等，加入石灰后有 Ca(OH)2生成，进而发生若干复分解反应，写出其中一个离子方程式_。(2)混凝
8、剂除去悬浮固体颗粒的过程_(填写编号)。只是物理过程 只是化学过程 是物理和化学过程FeSO47H2O是常用的混凝剂，它在水中最终生成_沉淀。(3)通入CO2的目的是_。(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(填写编号)。Ca(ClO)2 NH3(液)K2FeO4 SO2解析：(2)混凝剂要除去固体悬浮颗粒，首先要水解生成胶体再吸附杂质，有化学变化和物理过程。(3)CO2气体的作用是除Ca2，调节溶液的pH。(5)根据气体A具有强氧化性，可知作代用品的可以是。答案：(1)Ca2HCO3 OH=CaCO3H2O(其它合理答案
9、也可)(2)胶状 Fe(OH)3(3)除 Ca2，调 pH(4)杀菌消毒 强氧化(5)离子交换法软化硬水探究导引 2举例说明使离子交换树脂再生的方法。提示：把失效后的NaR型离子交换树脂置于5%8%的食盐水中，便可发生逆向交换反应，恢复交换能力，这个过程叫做再生。要点归纳 离子交换法：用离子交换剂除去硬水中的Ca2、Mg2。如用离子交换树脂软化水的过程为：2NaRCa2=CaR22Na，2NaRMg2=MgR22Na。而离子交换树脂的再生(用离子方程式表示)为：CaR22Na=2NaRCa2。即时应用2.(2012平顶山高二检测)氢型阳离子交换树脂的主要反应可表示为：2HRM2=MR22H。若
10、将100 mL只含Ca2的水经过此阳离子交换柱后，流出液用0.1000 molL1 NaOH溶液中和,用去NaOH溶液20.00 mL。则此100 mL水中含Ca2()A160.00 mg B80.00 mgC40.00 mg D120.00 mg解析：选C。本题可以采用逆推法求解，即根据用去NaOH溶液的体积求出溶液中H的物质的量，然后再进一步求出Ca2的质量。题型探究技法归纳 硬水的软化例1磺化煤(表示式NaR)是一种钠型离子交换剂，它能把硬水中的Ca2、Mg2交换除去而使水软化，现代海水的淡化方法是：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示：(1)现有氢型阳离子交换树脂(HR)和
11、羟基型阴离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂是(填代表符号)：A柱_；B柱_。(2)说明按上述顺序装柱的理由是_。【解析】由离子交换法的原理迁移应用到题给信息可知，阳离子交换树脂的交换原理为：NaH=RHNaR Ca22HR=2HCaR2 Mg22HR=2HMgR2阴离子交换树脂的交换原理为：ROHCl=RClOH 2ROHSO24=R2SO42OH ROHHCO3=RHCO3OH 交换下来的 H和 OH反应生成 H2O 从而得到淡水。【答案】(1)HR ROH(2)若相反，则首先产生OH易与Mg2等反应产生Mg(OH)2等沉淀，堵塞离子交换柱水处理技术在生产、生活中
12、应用广泛。(1)含有较多_离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为_(写出一个即可)。从水资源中获取洁净水的主要方法和原理例2(2)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为_。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是_。(3)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的_。【解析】(1)含有较多 Ca2、Mg2的水称为硬水；加热硬水时可发生反应：Ca22HCO3=CaCO3CO2H2O 或 Mg22HCO3=MgCO3CO2H2O。(2)通过压力使水分子通过半透膜而获得纯净水的方法称为反渗透法，电渗析法的推动力是电压。(3)检验蒸馏
13、水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率(或电阻率)。【答案】(1)Ca2、Mg2 Ca22HCO3=CaCO3CO2H2O(或 Mg22HCO3=MgCO3CO2H2O)(2)反渗透法 电势差(或电场力)(3)电导率(或电阻率)热点示例思维拓展 经典案例 随着全球淡水资源危机日益严重，世界各国都把目光投向了占全球总水量约97%的汪洋大海，希望从苦涩的海水中提取可以饮用的淡水。目前海水淡化有了许多新工艺，最广泛应用的为多级闪蒸法，其流程示意图如下图。已知一级闪蒸室和二级闪蒸室内的压强分别是p1和p2，且p2p11.013105 Pa。请回答：(1)处海水的温度比处海水温度高的原因是_。(2
14、)盐水能够从一级闪蒸室流入二级闪蒸室的原因是_。(3)为降低能耗，多级闪蒸法采取了降压和_两项措施。降压可以降低能耗的理由是_。(4)海水淡化亦称海水脱盐。该工艺过程包括海水预处理、脱盐、淡化水的后处理等。下列属于海水预处理的是_、_、_。(填序号)淡水收集 除掉悬浮物 杀灭海洋生物 除掉海水中的盐分 水质检测 降低海水浑浊度为了检验所收集的淡水是否含有氯离子，通常采用的试剂是_。【解析】(1)受热后的海水进入一级闪蒸室,水蒸气经过冷却后，一部分转化为淡水。由于一级闪蒸室中的压强大于二级闪蒸室，所以一级闪蒸室中余下的盐水可进入二级闪蒸室，水蒸气被再次冷却。由于p2p11.013105 Pa，所以一级闪蒸室和二级闪蒸室均属于减压蒸馏，同时又充分利用了热交换，这样可以节约能源。(4)中的均属于淡化水的后处理，属于脱盐，属于海水预处理。【答案】(1)海水经过闪蒸室时，吸收了管外水蒸气放出的热量，温度升高(2)二级闪蒸室的压强小于一级闪蒸室的压强，(或p2p1)，所以盐水流入二级闪蒸室(3)热交换 降压后水的沸点降低，水汽化所需要的能量减少(4)硝酸银溶液和稀硝酸