2013高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第八章 專題講座十二——水污染及治理展示書稿

1、專題講座十二水污染及治理2012年1月廣西河池市龍江鎘污染事件，2011年9月云南曲靖市的南盤江鉻污染事件都說(shuō)明了水污染已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一大瓶頸。水是生命之源，有關(guān)水污染及其治理已成為近年來(lái)高考的熱點(diǎn)。目前污水的處理一般分為三級(jí)處理。一級(jí)處理：主要是用物理法或化學(xué)法，將污水中可沉降固體除去，然后加氯消毒即排入水體。一級(jí)處理只是去除污水中的飄浮物和部分懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，調(diào)節(jié)污水的pH值，減輕廢水的腐蝕程度和減少后續(xù)處理負(fù)荷。二級(jí)處理：污水經(jīng)一級(jí)處理后，再用生物化學(xué)方法除去污水中大量的有機(jī)物，使污水進(jìn)一步凈化的工藝過(guò)程。活性污泥處理法是二級(jí)處理的主要方法。三級(jí)處理：又稱污水高級(jí)處理或深度處

2、理。污水經(jīng)過(guò)二級(jí)處理仍含有磷、氮、病原微生物、礦物質(zhì)和難以生物降解的有機(jī)物等，需要進(jìn)行三級(jí)處理，以便進(jìn)一步除去上述污染物或回收利用有用物質(zhì)，以便使污水經(jīng)三級(jí)處理后再利用。污水處理常見有如下三種方法：一、氧化還原法處理廢水廢水中呈溶解狀態(tài)的有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物，在投加氧化劑或還原劑后，由于電子的遷移，而發(fā)生氧化或還原作用，使其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。在工業(yè)處理污水時(shí)，可用到的氧化劑有：O2、Cl2、O3、Ca(ClO)2、H2O2等，氧化還原法在污水處理實(shí)例中有氧化發(fā)酵含有機(jī)物廢水處理、空氣氧化法處理含硫廢水、堿性氯化法處理含氰污水、臭氧化法除臭、脫色、殺菌及除酚、氰、鐵、錳，降低污水BOD與COD等均有顯

3、著效果。目前，還原法主要用于含氮廢水的處理。【例1】(2010北京理綜，26)某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以NH和NH3H2O的形式存在，該廢水的處理流程如下： (1)過(guò)程：加NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至9后，升溫至30 ，通空氣將氨趕出并回收。用離子方程式表示加NaOH溶液的作用： _。 用化學(xué)平衡原理解釋通空氣的目的：_。(2)過(guò)程：在微生物作用的條件下，NH經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)被氧化成NO。兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下：第一步反應(yīng)是_反應(yīng)(選填“放熱”或“吸熱”)，判斷依據(jù)是_。1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的熱化學(xué)方程式是_。(3)過(guò)程：一定條件下，向廢水中加入CH3OH，將HNO

4、3還原成N2。若該反應(yīng)消耗32 g CH3OH轉(zhuǎn)移6 mol電子，則參加反應(yīng)的還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比是_。1(2011安徽理綜，28)地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問(wèn)題。文獻(xiàn)報(bào)道某課題組模擬地下水脫氮過(guò)程，利用Fe粉和KNO3溶液反應(yīng)，探究脫氮原理及相關(guān)因素對(duì)脫氮速率的影響。(1)實(shí)驗(yàn)前：先用0.1 molL1H2SO4洗滌Fe粉，其目的是_，然后用蒸餾水洗滌至中性；將KNO3溶液的pH調(diào)至2.5；為防止空氣中的O2對(duì)脫氮的影響，應(yīng)向KNO3溶液中通入_(寫化學(xué)式)。(2)右圖表示足量Fe粉還原上述KNO3溶液過(guò)程中，測(cè)出的溶液中相 關(guān)離子濃度、pH隨時(shí)間的變化關(guān)系(部

5、分副反應(yīng)產(chǎn)物曲線略去)。請(qǐng)根據(jù)圖中信息寫出t1時(shí)刻前該反應(yīng)的離子方程式：_。 t1時(shí)刻后，該反應(yīng)仍在進(jìn)行，溶液中NH的濃度在增大，F(xiàn)e2的濃度卻沒有增大，可能的原因是_。(3)該課題組對(duì)影響脫氮速率的因素提出了如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè) 二和假設(shè)三：假設(shè)一：溶液的pH；假設(shè)二：_；假設(shè)三：_；(4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，寫出實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論。(已知：溶液中的NO濃度可用離子色譜儀測(cè)定)實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論： 二、沉淀法處理廢水沉淀法處理廢水是污水處理的一種重要方法，主要是通過(guò)氧化還原反應(yīng)或電解使易溶于水的含有重金屬元素的離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，目前此法主要用于含6價(jià)Cr廢水的處理。此外，對(duì)于Hg2、C

6、u2等重金屬離子的污染，可直接加入沉淀劑(如Na2S)使之轉(zhuǎn)化為沉淀而除去。【例2】(2011天津理綜，10)工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O和CrO，它們會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進(jìn)行處理。常用的處理方法有兩種。方法1：還原沉淀法該法的工藝流程為CrOCr2OCr3Cr(OH)3其中第步存在平衡：2CrO(黃色)2HCr2O(橙色)H2O(1)若平衡體系的pH2，該溶液顯_色。(2)能說(shuō)明第步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是_。aCr2O和CrO的濃度相同 b2v(Cr2O)v(CrO)c溶液的顏色不變(3)第步中，還原1 mol Cr2O，需要_mol FeSO47H2O。(4)第步生成的Cr

7、(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3(aq)3OH(aq)常溫下，Cr(OH)3的溶度積Kspc(Cr3)c3(OH)1032，要使c(Cr3)降至105 molL1，溶液的pH應(yīng)調(diào)至_。方法2：電解法該法用Fe作電極電解含Cr2O的酸性廢水，隨著電解進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。(5)用Fe作電極的原因?yàn)開。(6)在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)_，溶液中同時(shí)生成的沉淀還有_。2六價(jià)鉻對(duì)人體有害，含鉻廢水要經(jīng)化學(xué)處理后才能排放，方法是用綠礬(FeSO47H2O)把廢水中的六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻離子，再加入過(guò)量的石灰水，使鉻離子

8、轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸tCr(OH)3沉淀。其主要反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：H2Cr2O76FeSO46H2SO4=3Fe2(SO4)3Cr2(SO4)37H2O現(xiàn)用上敘方法處理1104 L含鉻(6價(jià))78 mgL1的廢水(Cr的相對(duì)原子質(zhì)量為52)，試回答：(1)處理后，沉淀物中除Cr(OH)3外，還有_、_(用化學(xué)式表示)。( 2)需用綠礬多少千克？3(2011大綱全國(guó)卷，13)某含鉻(Cr2O)廢水用硫酸亞鐵銨FeSO4(NH4)2SO46H2O處理，反應(yīng)中鐵元素和鉻元素完全轉(zhuǎn)化為沉淀。該沉淀經(jīng)干燥后得到n mol FeOFeyCrxO3。不考慮處理過(guò)程中的實(shí)際損耗，下列敘述錯(cuò)誤的是()A消耗硫酸亞鐵

9、銨的物質(zhì)的量為n(2x)molB處理廢水中Cr2O的物質(zhì)的量為 molC反應(yīng)中發(fā)生轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3nx molD在FeOFeyCrxO3中，3xy4判斷下列說(shuō)法是否正確，正確的劃“”，錯(cuò)誤的劃“”用Na2S除去廢水中的Hg2：Hg2S2=HgS()(2011北京理綜，9A)三、中和法處理廢水“中和法”用于處理酸性廢水及堿性廢水。向酸性廢水中投加堿性物質(zhì)如石灰、氫氧化鈉等進(jìn)行中和，向堿性廢水中吹入含CO2的煙道氣或其它酸性物質(zhì)進(jìn)行中和?！纠?】某造紙廠排放的廢燒堿水(內(nèi)含Na2CO3)流量是100 mLs1，為了測(cè)定廢水中燒堿的濃度，某環(huán)保小組取樣250 mL廢堿，稀釋10倍后再取50 mL，平

10、均分成2份，分別用0.120 0 molL1鹽酸滴定。第一份采用甲基橙作指示劑，耗去鹽酸24.20 mL；第二份用酚酞作指示劑，耗去鹽酸17.4 mL。試計(jì)算：(1)廢燒堿中NaOH和Na2CO3的物質(zhì)的量濃度各是多少？(保留四位小數(shù))(2)該環(huán)保小組想用1.2 molL1的廢鹽酸來(lái)中和上述廢燒堿液，理論上鹽酸的注入流量應(yīng)為多少？(保留1位小數(shù))答案典例剖析【例1】(1)NH4OH=NH3H2O廢水中的NH3被空氣帶走，使NH3H2ONH3H2O的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，利于除氨(2)放熱H273 kJmol10(或反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量)NH4(aq)2O2(g)=2H(aq)NO(aq)H2O(l)H346 kJmol1(3)56【例2】(1)橙(2)c(3)6(4)5(5)陽(yáng)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，提供還原劑Fe2(6)2H2e=H2Fe(OH)3【例3】(1)各為0.508 8 molL1,0.326 4 molL1(2)96.8 mLs1熱點(diǎn)精練1(1)去除鐵粉表面的氧化物等雜質(zhì)N2(2)4FeNO10H=4Fe2NH43H2O生成的Fe2水解(或和溶液中的OH結(jié)合)(3)溫度鐵粉顆粒大小(4)實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論：分別取等體積、等濃度的KNO3溶液于不同的試管中；調(diào)節(jié)溶液呈酸性且