高二化學(xué)獲取潔凈的水

1、高中化學(xué)新人教版選修2系列課件化學(xué)與技術(shù) 2.1獲取潔凈的水教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)l 知識(shí)與能力知識(shí)與能力l 1.知道化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。l 2.了解化學(xué)在水污染處理中的具體應(yīng)用，認(rèn)識(shí)化學(xué)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系；l 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：l 化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。l 探究建議：探究建議：l 參觀當(dāng)?shù)卮笮推髽I(yè)水處理廠；查閱有關(guān)水處理的最新科技文章。l 課時(shí)劃分：課時(shí)劃分：l 兩課時(shí)2、你認(rèn)為水污染還有其它原因嗎？、你認(rèn)為水污染還有其它原因嗎？一、天然水的凈化一、天然水的凈化 實(shí)驗(yàn)：在一杯渾濁的黃河水中撒入一藥實(shí)驗(yàn)：在一杯渾濁的黃河水中撒入一藥匙明礬粉末，觀察現(xiàn)象。寫(xiě)出有關(guān)的離匙明礬粉末，觀察現(xiàn)象

2、。寫(xiě)出有關(guān)的離子方程式。子方程式。KAlKAl（SOSO4 4）2 2= Al= Al3+3+ +K +K+ +2 SO+2 SO4 42-2-AlAl3+3+ + 3H + 3H2 2O O Al(OH)3 + 3H+ 分組實(shí)驗(yàn)分組實(shí)驗(yàn)2-1 2-1 結(jié)論：綠礬凈水效果不如明礬 綠礬溶于水呈酸性，但堿性條件下更易氧化，使用時(shí)將PH調(diào)至9，變成效果更好的三價(jià)鐵離子水中呈膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)，通常都水中呈膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)，通常都帶有負(fù)電荷，若向水中投加帶相反電荷帶有負(fù)電荷，若向水中投加帶相反電荷的電解質(zhì)（混凝劑），可是污水中的膠的電解質(zhì)（混凝劑），可是污水中的膠體顆粒失去穩(wěn)定性，并在分子引力作用

3、體顆粒失去穩(wěn)定性，并在分子引力作用下凝聚成大顆粒而下沉。通過(guò)混凝法可下凝聚成大顆粒而下沉。通過(guò)混凝法可除去污水中細(xì)分散固體顆粒、乳狀油及除去污水中細(xì)分散固體顆粒、乳狀油及膠狀物質(zhì)。目前常用的混凝劑有：明礬膠狀物質(zhì)。目前常用的混凝劑有：明礬、堿式氯化鋁、鐵鹽等。、堿式氯化鋁、鐵鹽等。注意：含鋁混凝劑處理飲用水的安全注意：含鋁混凝劑處理飲用水的安全性。性。硬水和軟水l硬水溶有較多量的鈣離子，鎂離子的水。溶有較多量的鈣離子，鎂離子的水。 l如礦泉水，自來(lái)水，以及自然界中如礦泉水，自來(lái)水，以及自然界中的地面水和地的地面水和地 下水等。下水等。l軟水只溶有少量或者不含鈣離子，鎂離子只溶有少量或者不含鈣離

4、子，鎂離子的水。的水。l如雨水，雪水，純凈水等。如雨水，雪水，純凈水等。返回返回礦泉水和蒸餾水礦泉水和蒸餾水有什么區(qū)別？有什么區(qū)別？1實(shí)驗(yàn)2、化學(xué)軟化、化學(xué)軟化硬度 l硬度*最初硬度是指水能溶解肥皂的程度最初硬度是指水能溶解肥皂的程度*現(xiàn)在主要指水中含鈣離子鎂離子的濃度現(xiàn)在主要指水中含鈣離子鎂離子的濃度硬度定義硬度定義 1 1升水中含有升水中含有10mmgCaO 10mmgCaO 或者或者相當(dāng)于相當(dāng)于10mmgCaO)10mmgCaO)稱(chēng)為稱(chēng)為1 1度（度（1 1。) )硬度的種類(lèi)l暫時(shí)硬度J CaCO CaCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2= Ca(HCO= Ca(HCO3 3)

5、 )2 2 * 定義：由Ca（HCO3)2和Mg（ HCO3)2引 起的硬度L思考：暫時(shí)硬度可以用什么方法消除？ 桂林地區(qū)有很多的溶洞，是怎么形成的？ 溶洞中和附近的水有什么特點(diǎn)？煮沸暫時(shí)硬水時(shí)的反應(yīng)： Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2 CaCOCaCO3 3 +H+H2 2O OCOCO2 2Mg(HCOMg(HCO3 3) )2 2 MgMgCOCO3 3 +H+H2 2O OCOCO2 2請(qǐng)翻看書(shū)后的溶解度附表，請(qǐng)翻看書(shū)后的溶解度附表，說(shuō)出說(shuō)出CaCOCaCO3 3 和和MgMgCOCO3 3 溶解溶解度的差別。度的差別。CaCOCaCO3 3不溶，不溶， MgMgCOCO3

6、3 微溶微溶 所以碳酸鎂在進(jìn)一步加熱的條件下所以碳酸鎂在進(jìn)一步加熱的條件下還可以與水反應(yīng)生成更難溶的氫氧化鎂。還可以與水反應(yīng)生成更難溶的氫氧化鎂。MgMgCOCO3 3 +H+H2 2O O = = Mg(OH)Mg(OH)2 2 +CO +CO2 2實(shí)驗(yàn)二 所以水垢的主要成分是所以水垢的主要成分是CaCOCaCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2 ，可以用稀鹽酸洗，但是為了防止腐蝕設(shè)備，可以用稀鹽酸洗，但是為了防止腐蝕設(shè)備，需要加入合適的緩蝕劑。需要加入合適的緩蝕劑。永久硬度？思考：鈣和鎂形成的可溶性鹽還有哪些？思考：鈣和鎂形成的可溶性鹽還有哪些？還有：硫酸鈣還有：硫酸鈣 硫酸鎂硫酸鎂

7、 氯化鈣氯化鈣 硝酸鈣硝酸鈣 硝酸鎂硝酸鎂？思考：可以也象暫時(shí)硬水那樣煮沸消除嗎？思考：可以也象暫時(shí)硬水那樣煮沸消除嗎？ 提示：提示： 用反證法思考用反證法思考 比如說(shuō)：假如氯化鎂加熱煮沸能反應(yīng)的話，比如說(shuō)：假如氯化鎂加熱煮沸能反應(yīng)的話， 生成什么物質(zhì)？可能嗎？生成什么物質(zhì)？可能嗎？ 定義：定義： 由鈣鎂硫酸鹽和氯化物引起的，不能由鈣鎂硫酸鹽和氯化物引起的，不能用煮沸法消除的硬度叫做永久硬度。用煮沸法消除的硬度叫做永久硬度。水的硬度, 看課本：水中有哪些陰離子？哪些陽(yáng)看課本：水中有哪些陰離子？哪些陽(yáng)離子？離子？, 水的硬度往往是暫時(shí)硬度和永久硬度水的硬度往往是暫時(shí)硬度和永久硬度的總和。的總和。

8、？如何區(qū)分蒸餾水，暫時(shí)硬水如何區(qū)分蒸餾水，暫時(shí)硬水和永久硬水（不止一種方法）和永久硬水（不止一種方法） 陰離子有：陰離子有：HCO3-，CO32-，Cl-，SO42-，NO3- 等等陽(yáng)離子有：陽(yáng)離子有：Ca2+ ,Mg2+ 等等蒸餾水蒸餾水 暫時(shí)硬水暫時(shí)硬水 永久硬水永久硬水煮沸煮沸蒸餾水和永久硬水蒸餾水和永久硬水暫時(shí)硬水暫時(shí)硬水永久硬水永久硬水肥皂水肥皂水蒸餾水蒸餾水你還能想出其他方你還能想出其他方法來(lái)嗎？法來(lái)嗎？返回返回題33.3.有一最硬水，硬度是由碳酸氫鎂引起的，有一最硬水，硬度是由碳酸氫鎂引起的，測(cè)定硬度為測(cè)定硬度為3030度。取一升這種水，常壓度。取一升這種水，常壓下加熱蒸發(fā)，最后

9、得到殘?jiān)嗌倏?？下加熱蒸發(fā)，最后得到殘?jiān)嗌倏耍?【分析【分析】 硬度的計(jì)算是把鎂離子折算成氧化鈣，硬度的計(jì)算是把鎂離子折算成氧化鈣，只含有只含有最最后得到的殘?jiān)呛蟮玫降臍堅(jiān)菤溲趸V氫氧化鎂。 所以：所以： 水中相當(dāng)于含有鈣離子的質(zhì)量：水中相當(dāng)于含有鈣離子的質(zhì)量： m=30m=30度度* *1010毫克毫克/ /度度=300=300毫克毫克鈣離子看成是以氧化鈣的形式，所以鈣離子的物鈣離子看成是以氧化鈣的形式，所以鈣離子的物質(zhì)的量為質(zhì)的量為 n=300/56 n=300/56 毫摩爾毫摩爾一個(gè)鈣離子由一個(gè)鎂離子折算得到，所以一個(gè)鈣離子由一個(gè)鎂離子折算得到，所以n n鎂離子鎂離子=n=n鈣離子

10、鈣離子=300/56=300/56毫摩爾毫摩爾=0.3/56=0.3/56摩爾摩爾最后鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，質(zhì)量為：最后鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，質(zhì)量為： 0.32/560.32/56* *58=0.3158=0.31克克 返回 硬水的危害硬水的危害l硬水與人體健康長(zhǎng)期飲用硬度過(guò)高的水對(duì)人體健康不利 高硬度水中與結(jié)合SO有苦澀味，還會(huì)使人的腸胃功能紊亂，出現(xiàn)站是性的腹脹，排氣多，腹瀉等現(xiàn)象。久居南方的人初到北方，開(kāi)始一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)“水土不服”的現(xiàn)象，是因?yàn)楸狈讲簧俚胤斤嬘糜捕缺容^高的地下水，而時(shí)間長(zhǎng)了，胃腸逐漸適應(yīng)后，這種現(xiàn)象就會(huì)隨之消失。那么硬水毫無(wú)是處了嗎？不對(duì)，否則怎么會(huì)有那么多的人要買(mǎi)礦泉

11、水喝呢？原來(lái)鈣和鎂都是生命必需元素中的宏量金屬元素科學(xué)和醫(yī)學(xué)家們還調(diào)查發(fā)現(xiàn)，人的某些心血管疾病，如高血壓和動(dòng)脈硬化性心臟病的死亡率，與飲水的硬度成反比，水質(zhì)硬度低，死亡率反而高。長(zhǎng)期飲用過(guò)硬或者過(guò)軟的水都不利與人體健康。我國(guó)規(guī)定：飲用水的硬度不得超過(guò)我國(guó)規(guī)定：飲用水的硬度不得超過(guò)25度度 硬水對(duì)我們的生產(chǎn)和生活也有很大的危害 洗滌浪費(fèi)肥皂 鍋爐結(jié)成水垢，危害生產(chǎn) 所以，我們必須將硬水進(jìn)行軟化。那么，就讓我們接著學(xué)習(xí)硬水軟化的方法吧！ 返回硬水軟化的方法l煮沸法煮沸法l離子交換法離子交換法l石灰石灰- -純堿法純堿法l其他方法其他方法返回返回煮沸法(復(fù)習(xí))僅僅適用于軟化 硬水暫時(shí)性暫時(shí)性返返回回

12、離子交換法 無(wú)機(jī)離子交換劑無(wú)機(jī)離子交換劑（例如沸石）（例如沸石） 離子交換劑離子交換劑 有機(jī)離子交換劑有機(jī)離子交換劑 碳質(zhì)離子交換劑碳質(zhì)離子交換劑離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂 磺化煤磺化煤（黑色顆粒，不溶于酸堿）（黑色顆粒，不溶于酸堿） 碳質(zhì)離子交換劑：磺化煤碳質(zhì)離子交換劑：磺化煤 NaR 煙煤和褐煤用發(fā)煙硫或煙煤和褐煤用發(fā)煙硫或 濃硫酸處理后的產(chǎn)物濃硫酸處理后的產(chǎn)物 鈉離子可以交換水中的鈣鎂離子鈉離子可以交換水中的鈣鎂離子交換l交換： 2NaR+Ca2+=CaR2+2Na 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+ 交換過(guò)程離子交換柱硬水離子交換劑離子交換柱軟水 返回交換過(guò)程鈉離子鎂離子或鈣離子磺化

13、煤顆粒 返回再生 交換并非是無(wú)止境的。交換并非是無(wú)止境的。當(dāng)交換后的水不再符合軟水的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，當(dāng)交換后的水不再符合軟水的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)， 磺化煤就失效了，需要磺化煤就失效了，需要& 再生：再生： 用用8 81010的食鹽水浸泡的食鹽水浸泡 磺化煤交換劑?；腔航粨Q劑。 CaRCaR2 2+2Na+2Na=2NaR+Ca=2NaR+Ca2+2+ MgRMgR2 2+2Na+2Na+ +2NaR+Mg2NaR+Mg2+2+再生過(guò)程是交換過(guò)程的逆過(guò)程。水質(zhì)變化水質(zhì)變化：水質(zhì)變化： 原水硬度降低原水硬度降低 陰離子基本不變陰離子基本不變 鈉離子數(shù)目大大增加鈉離子數(shù)目大大增加l 磺化煤缺點(diǎn)：不耐熱，交換容

14、量小，磺化煤缺點(diǎn)：不耐熱，交換容量小，再生劑消耗大。再生劑消耗大。l 交換容量和原水硬度以及再生水平交換容量和原水硬度以及再生水平有關(guān)，影響因素較多。有關(guān)，影響因素較多。& 優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量高，占地小，設(shè)備簡(jiǎn)單，操 作方便。按類(lèi)型分：按類(lèi)型分： 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 （NaNa型，型，H H型）型）離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂 陰離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)脂 （OHOH型）型）按結(jié)構(gòu)分： 交換劑本體 離子交換樹(shù)脂 交換基團(tuán)性狀：透明或半透明，顏色有黃色，白色性狀：透明或半透明，顏色有黃色，白色 等，形狀等，形狀 有交換膜，球狀，柱狀等有交換膜，球狀，柱狀等用途：純水制?。ㄓ猛荆杭兯迫。℉型型OH型）硬水軟化，型）硬水軟化， 原料提純，有機(jī)合成等。原料提純，有機(jī)合成等。缺點(diǎn)：原水硬度和堿度高時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益不缺點(diǎn)：原水硬度和堿度高時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益不 好。好。 返回離子交換樹(shù)脂石灰純堿法工業(yè)上也用化學(xué)藥劑來(lái)軟化硬水。工業(yè)上也用化學(xué)藥劑來(lái)軟化硬