選修IB系列專題化學(xué)與技術(shù)多樣化的水處理技術(shù)

1、1專題15化學(xué)與技術(shù) 第第1 1講多樣化的水處理技術(shù)講多樣化的水處理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 2要點一要點一 水的凈化與污水處理水的凈化與污水處理 1生活用水的凈化生活用水的凈化 (1)除去水中的固體雜質(zhì)和懸浮物除去水中的固體雜質(zhì)和懸浮物 常用混凝劑為鋁鹽常用混凝劑為鋁鹽(如硫酸鋁、 明礬、 堿式氯化鋁等如硫酸鋁、 明礬、 堿式氯化鋁等)、三價鐵鹽等。 原理為：三價鐵鹽等。 原理為： Al33H2O Al(OH)3(膠膠體體)3H，F(xiàn)e33H2O Fe(OH)3(膠體膠體)3H，生成的膠體能吸附水中的懸浮物質(zhì)而沉降。生成的膠體能吸附水中的懸浮物質(zhì)而沉降。 要點精講要點精講 3(2)消毒：常用的消毒

2、劑為氯氣、漂白粉、臭氧、二消毒：常用的消毒劑為氯氣、漂白粉、臭氧、二氧化氯等。氧化氯等。 (3)除去水中的異味：活性炭顆粒的比表面積大，吸除去水中的異味：活性炭顆粒的比表面積大，吸附能力強(qiáng)，讓水通過由細(xì)小的活性炭顆粒組成的濾附能力強(qiáng)，讓水通過由細(xì)小的活性炭顆粒組成的濾床能夠除去水中的異味。床能夠除去水中的異味。 2污水處理污水處理 通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在強(qiáng)力通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在強(qiáng)力通入空氣的條件下，微生物以水中的有機(jī)廢物為養(yǎng)通入空氣的條件下，微生物以水中的有機(jī)廢物為養(yǎng)料生長繁殖，將有機(jī)物分解為二氧化碳、水等無機(jī)料生長繁殖，將有機(jī)物分解為二氧化碳、水等無機(jī)物

3、，從而達(dá)到凈化污水的目的。物，從而達(dá)到凈化污水的目的。 4【典例導(dǎo)析 1】 下列所述情況可能引起水污染的是下列所述情況可能引起水污染的是( ) 城市生活污水的任意排放城市生活污水的任意排放 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、 化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、 化肥使用不當(dāng)肥使用不當(dāng) 海上油輪石油泄漏海上油輪石油泄漏 工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)生產(chǎn)中廢液、廢渣、廢氣的排放廢液、廢渣、廢氣的排放 A B C D 解析解析 上述內(nèi)容均能造成水體污染。上述內(nèi)容均能造成水體污染。 【典例導(dǎo)析1】 下列所述情況可能引起水污染的是下列所述情況可能引起水污染的是( ) 城市生活污水的任意排放城市生活污水的任意排放 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥

4、使用不當(dāng)肥使用不當(dāng) 海上油輪石油泄漏海上油輪石油泄漏 工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)生產(chǎn)中廢液、廢渣、廢氣的排放廢液、廢渣、廢氣的排放 A B C D 解析解析 上述內(nèi)容均能造成水體污染。上述內(nèi)容均能造成水體污染。 D5【典例導(dǎo)析 2】自來水用氯氣殺菌消毒，不法商販用自自來水用氯氣殺菌消毒，不法商販用自來水冒充純凈水出售， 為辨真?zhèn)危?可用下列哪一種試來水冒充純凈水出售， 為辨真?zhèn)危?可用下列哪一種試劑鑒別劑鑒別 ( ) A酚酞試液酚酞試液 B氯化鐵溶液氯化鐵溶液 C硝酸銀溶液硝酸銀溶液 D氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液 解析解析 自來水用自來水用 Cl2殺菌消毒時，氯被還原為殺菌消毒時，氯被還原為 Cl，檢驗檢驗

5、 Cl應(yīng)選用硝酸銀溶液， 若是自來水則會生成白應(yīng)選用硝酸銀溶液， 若是自來水則會生成白色沉淀，故選色沉淀，故選 C。 【典例導(dǎo)析 2】自來水用氯氣殺菌消毒，不法商販用自自來水用氯氣殺菌消毒，不法商販用自來水冒充純凈水出售， 為辨真?zhèn)危?可用下列哪一種試來水冒充純凈水出售， 為辨真?zhèn)危?可用下列哪一種試劑鑒別劑鑒別 ( ) A酚酞試液酚酞試液 B氯化鐵溶液氯化鐵溶液 C硝酸銀溶液硝酸銀溶液 D氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液 解析解析 自來水用自來水用 Cl2殺菌消毒時，氯被還原為殺菌消毒時，氯被還原為 Cl，檢驗檢驗 Cl應(yīng)選用硝酸銀溶液， 若是自來水則會生成白應(yīng)選用硝酸銀溶液， 若是自來水則會生成白

6、色沉淀，故選色沉淀，故選 C。 C6遷移應(yīng)用遷移應(yīng)用 1 用自來水養(yǎng)魚時， 通常先將自來水曬一段用自來水養(yǎng)魚時， 通常先將自來水曬一段時間后再注入魚缸中，目的是時間后再注入魚缸中，目的是 ( ) A提高水溫提高水溫 B增加水中氯氣的含量增加水中氯氣的含量 C除去水中少量的次氯酸除去水中少量的次氯酸 D用紫外線殺死水中的細(xì)菌用紫外線殺死水中的細(xì)菌 C7遷移應(yīng)用遷移應(yīng)用 2 下列不屬于造成水體污染原因的是下列不屬于造成水體污染原因的是( ) A工業(yè)廢水工業(yè)廢水 B生活污水生活污水 C旅運(yùn)、水運(yùn)旅運(yùn)、水運(yùn) D大氣降水大氣降水 D8要點二要點二 硬水軟化硬水軟化 1暫時硬度和永久硬度暫時硬度和永久硬度

7、 (1)硬水：含有較多鈣鎂離子的水叫做硬水。硬水：含有較多鈣鎂離子的水叫做硬水。 (2)水的硬度：一般把水的硬度：一般把 1 L 水里含有水里含有 10 mg CaO(或含或含相當(dāng)于相當(dāng)于 10 mg CaO 的物質(zhì)，如含的物質(zhì)，如含 7.1 mg MgO)稱稱 1度度(1)。 (3) 暫 時 硬 度 ： 水 的 硬 度 是 由暫 時 硬 度 ： 水 的 硬 度 是 由 Ca(HCO3)2和和Mg(HCO3)2引起的，稱暫時硬度。引起的，稱暫時硬度。 (4)永久硬度：水的硬度是由鈣、鎂的硫酸鹽或氯化永久硬度：水的硬度是由鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，稱永久硬度。物引起的，稱永久硬度。 92硬水

8、軟化硬水軟化 (1)硬水軟化的目的：降低硬水中硬水軟化的目的：降低硬水中 Ca2、Mg2的含量的含量使之達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。使之達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。 (2)軟化方法軟化方法 10 11【典例導(dǎo)析 3】 (2009海南，海南，203)下列有關(guān)硬水及下列有關(guān)硬水及其軟化的說法中錯誤的是其軟化的說法中錯誤的是 ( ) A離子交換法可以軟化硬水離子交換法可以軟化硬水 B硬水中含有較多硬水中含有較多 Ca2、Mg2 C生產(chǎn)、生活使用的天然水必須經(jīng)軟化生產(chǎn)、生活使用的天然水必須經(jīng)軟化 D加熱可使暫時硬水中的加熱可使暫時硬水中的 Ca2生成生成 CaCO3沉淀沉淀 C解析解析A、B、D是一些常識，是一些常識，C中生活使

9、用的硬水中生活使用的硬水不是不是“必須必須”經(jīng)軟化使用。經(jīng)軟化使用。12遷移應(yīng)用遷移應(yīng)用 3 下列說法中正確的是下列說法中正確的是 ( ) A軟水中一定不含軟水中一定不含 Ca2、Mg2 B硬水經(jīng)煮沸后就一定變?yōu)檐浰擞菜?jīng)煮沸后就一定變?yōu)檐浰?C水垢的主要成分是碳酸鈣和氫氧化鎂水垢的主要成分是碳酸鈣和氫氧化鎂 D經(jīng)過磺化煤處理過的水是不含離子的超凈水經(jīng)過磺化煤處理過的水是不含離子的超凈水 C13遷移應(yīng)用遷移應(yīng)用 4 下列溶液中加入澄清肥皂水，振蕩后不產(chǎn)下列溶液中加入澄清肥皂水，振蕩后不產(chǎn)生沉淀而且有大量泡沫產(chǎn)生的是生沉淀而且有大量泡沫產(chǎn)生的是 ( ) A光鹵石溶液光鹵石溶液 B地下水地下水

10、 C海水海水 D雨水雨水 D14要點三要點三 海水淡化海水淡化 1海水淡化海水淡化 海水淡化又稱脫鹽，利用物理、化學(xué)、生物方法將海水淡化又稱脫鹽，利用物理、化學(xué)、生物方法將海水中溶解的鹽脫除。常用方法有蒸餾法、電滲析海水中溶解的鹽脫除。常用方法有蒸餾法、電滲析法、反滲透法、冷凍法等。法、反滲透法、冷凍法等。 2反滲透法的原理和特點反滲透法的原理和特點 反滲透法通常又稱超過濾法， 是反滲透法通常又稱超過濾法， 是 1953 年才開始采用年才開始采用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許水透過、的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許水透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開。不允許溶質(zhì)透過的半

11、透膜，將海水與淡水分隔開。淡水通過半透膜擴(kuò)散到海水一側(cè)，從而使海水一側(cè)淡水通過半透膜擴(kuò)散到海水一側(cè)，從而使海水一側(cè)的液面逐漸升高，直至一定的高度才停止，這個過的液面逐漸升高，直至一定的高度才停止，這個過程稱為滲透。此時，海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為程稱為滲透。此時，海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為滲透壓。 反過來， 要想把濃溶液中的水分滲透出來，滲透壓。 反過來， 要想把濃溶液中的水分滲透出來，必須外加高壓。必須外加高壓。 15如果對海水一側(cè)施加一大于海水滲透壓的外壓， 那么海如果對海水一側(cè)施加一大于海水滲透壓的外壓， 那么海水中的純水將反滲透到淡水中。 外加高壓與海水的含鹽水中的純水將反滲透到淡水中

12、。 外加高壓與海水的含鹽量成正比。一般用反滲透法淡化海水要加到量成正比。一般用反滲透法淡化海水要加到 80 個大氣個大氣壓，因此，反滲透的容器尺寸不能太大，不然，反滲透壓，因此，反滲透的容器尺寸不能太大，不然，反滲透膜和容器的強(qiáng)度均成問題。 所以， 反滲透法僅適用于海膜和容器的強(qiáng)度均成問題。 所以， 反滲透法僅適用于海島小規(guī)模海水淡化和內(nèi)陸地區(qū)的苦咸水淡化， 因為苦咸島小規(guī)模海水淡化和內(nèi)陸地區(qū)的苦咸水淡化， 因為苦咸水的含鹽量遠(yuǎn)比海水的低。反滲透法的最大優(yōu)點是節(jié)水的含鹽量遠(yuǎn)比海水的低。反滲透法的最大優(yōu)點是節(jié)能，它的能耗僅為電滲析的能，它的能耗僅為電滲析的12，蒸餾法的，蒸餾法的140。因此，從

13、。因此，從1974 年起，美、日等發(fā)達(dá)國家先后把發(fā)展重心轉(zhuǎn)向反年起，美、日等發(fā)達(dá)國家先后把發(fā)展重心轉(zhuǎn)向反滲透法。滲透法。 163真空冷凍法進(jìn)行海水淡化的主要原理真空冷凍法進(jìn)行海水淡化的主要原理 海水三相點是使海水氣、 液、 固三相共存并達(dá)到平衡海水三相點是使海水氣、 液、 固三相共存并達(dá)到平衡的一個特殊點。 若壓力或溫度偏離該三相點， 平衡被的一個特殊點。 若壓力或溫度偏離該三相點， 平衡被破壞， 三相會自動趨于一相或兩相。 真空冷凍法淡化破壞， 三相會自動趨于一相或兩相。 真空冷凍法淡化海水技術(shù)正是利用海水的三相點原理， 以水自身為制海水技術(shù)正是利用海水的三相點原理， 以水自身為制冷劑，使海

14、水同時蒸發(fā)與結(jié)冰，冰晶再經(jīng)分離、洗滌冷劑，使海水同時蒸發(fā)與結(jié)冰，冰晶再經(jīng)分離、洗滌而得到淡化水的一種低成本的淡化方法。與蒸餾法、而得到淡化水的一種低成本的淡化方法。與蒸餾法、膜法相比，它的能耗低，耐腐蝕，結(jié)垢輕，預(yù)處理簡膜法相比，它的能耗低，耐腐蝕，結(jié)垢輕，預(yù)處理簡單，設(shè)備投資小，并可處理高含鹽量的海水，是一種單，設(shè)備投資小，并可處理高含鹽量的海水，是一種較理想的海水淡化法。較理想的海水淡化法。 真空冷凍真空冷凍氣相冷凝海水淡化技術(shù)工藝包括脫氣、氣相冷凝海水淡化技術(shù)工藝包括脫氣、預(yù)冷、蒸發(fā)結(jié)晶、冰晶洗滌、預(yù)冷、蒸發(fā)結(jié)晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟，淡化蒸汽冷凝等步驟，淡化海水產(chǎn)品可達(dá)到國家飲用水

15、標(biāo)準(zhǔn)。海水產(chǎn)品可達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 17【典例導(dǎo)析 4】 海水淡化大多采用的方法是海水淡化大多采用的方法是( ) A蒸餾蒸餾 B過濾過濾 C萃取萃取 D電滲析法電滲析法 D18遷移應(yīng)用遷移應(yīng)用5 下列材料中能使海水淡化的高分子材料下列材料中能使海水淡化的高分子材料是是 ( ) A生物高分子材料生物高分子材料 B高分子分離膜高分子分離膜 C液晶高分子材料液晶高分子材料 D復(fù)合材料復(fù)合材料 B19對點訓(xùn)練對點訓(xùn)練 1下列關(guān)于硬水的敘述中不正確的是下列關(guān)于硬水的敘述中不正確的是 ( ) A硬水中的硬水中的 Ca2、Mg2可與肥皂的主要成分結(jié)合可與肥皂的主要成分結(jié)合而生成沉淀，從而浪費(fèi)肥皂而生成沉淀

16、，從而浪費(fèi)肥皂 B凡含有凡含有 Ca2、Mg2的水都是硬水的水都是硬水 C水的硬度是以水的硬度是以 CaO 的量為標(biāo)準(zhǔn)的的量為標(biāo)準(zhǔn)的 D1 L 水中含水中含 10 mg CaO(或相當(dāng)于或相當(dāng)于 10 mg CaO 的的 物質(zhì)物質(zhì))稱為稱為 1 度度 B202下列所給的水，其中硬度最小的是下列所給的水，其中硬度最小的是 ( ) A自來水自來水 B蒸餾水蒸餾水 C用藥劑法軟化過的硬水用藥劑法軟化過的硬水 D礦泉水礦泉水 B3下列物質(zhì)：下列物質(zhì)：明礬；明礬；氯化鐵；氯化鐵；綠礬；綠礬；木炭，木炭，可用做凈水劑的是可用做凈水劑的是 ( ) A B C D D214下列試劑：下列試劑：過氧化氫；過氧化

17、氫；臭氧；臭氧；液氯；液氯；漂白漂白粉；粉；過氧化鈉；過氧化鈉；二氧化氯，其中可用于給自來二氧化氯，其中可用于給自來水殺菌消毒的是水殺菌消毒的是 ( ) A B C D C5由海水制備無水氯化鎂，主要有以下步驟：由海水制備無水氯化鎂，主要有以下步驟：在一在一定條件下脫水干燥；定條件下脫水干燥；加熟石灰；加熟石灰；加鹽酸；加鹽酸；過過濾；濾；濃縮結(jié)晶。其先后順序正確的是濃縮結(jié)晶。其先后順序正確的是 ( ) A B C D D227某金屬氧化物在光照下可生成具有很強(qiáng)氧化能力的某金屬氧化物在光照下可生成具有很強(qiáng)氧化能力的物質(zhì)，能用來消除空氣或水體中的污染物。下列有物質(zhì)，能用來消除空氣或水體中的污染物

18、。下列有關(guān)該金屬氧化物應(yīng)用的敘述關(guān)該金屬氧化物應(yīng)用的敘述不正確不正確的是的是 ( ) A將形成酸雨的將形成酸雨的 SO2氧化為氧化為 SO3 B將家居裝修揮發(fā)出的甲醛氧化為將家居裝修揮發(fā)出的甲醛氧化為 CO2和和 H2O C.將醫(yī)藥廢水中的苯酚氧化成將醫(yī)藥廢水中的苯酚氧化成 H2O 和和 CO2 D.將電鍍廢水中的氰根離子將電鍍廢水中的氰根離子 CN氧化成氧化成 CO2 和和 N2 6從海水中可獲得的在常溫下為液體的單質(zhì)是從海水中可獲得的在常溫下為液體的單質(zhì)是( ) AMg BK CBr2 DI2 CA238對四支分別裝有對四支分別裝有 Ca(HCO3)2溶液的試管進(jìn)行如下實溶液的試管進(jìn)行如下

19、實驗：驗： (1)滴入鹽酸，產(chǎn)生的現(xiàn)象是滴入鹽酸，產(chǎn)生的現(xiàn)象是 ，化學(xué)反應(yīng)方程式是化學(xué)反應(yīng)方程式是 。 (2)滴入石灰水，產(chǎn)生的現(xiàn)象是滴入石灰水，產(chǎn)生的現(xiàn)象是 ，化，化學(xué)反應(yīng)方程式是學(xué)反應(yīng)方程式是 。 (3)滴入純堿溶液，產(chǎn)生的現(xiàn)象是滴入純堿溶液，產(chǎn)生的現(xiàn)象是 ，化學(xué)反應(yīng)方程式是化學(xué)反應(yīng)方程式是 。 (4)加熱煮沸，產(chǎn)生的現(xiàn)象是加熱煮沸，產(chǎn)生的現(xiàn)象是 ，化學(xué)反應(yīng)方程式是，化學(xué)反應(yīng)方程式是 。 產(chǎn)生無色氣體產(chǎn)生無色氣體 Ca(HCO3)22HCl= CaCl22CO22H2O 產(chǎn)生白色沉淀產(chǎn)生白色沉淀 Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2O 產(chǎn)生白色沉淀產(chǎn)生白色沉淀 Ca(HCO

20、3)2Na2CO3=CaCO32NaHCO3 產(chǎn)生無色氣體和白產(chǎn)生無色氣體和白色沉淀色沉淀Ca(HCO3)2=CaCO3CO2H2O 24解析解析 結(jié)合結(jié)合Ca(HCO3)2和所加入物質(zhì)的性質(zhì)，即可順和所加入物質(zhì)的性質(zhì)，即可順利寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。利寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 259某地井水中含某地井水中含 Ca2、Mg2、HCO3的物質(zhì)的量濃度的物質(zhì)的量濃度如下：如下：c(Ca2)1103 mol/L，c(Mg2)5104 mol/L， c(HCO3)8104 mol/L， 計算這種水的總， 計算這種水的總硬度。硬度。 答案答案 這種水的總硬度為這種水的總硬度為 8.4 9 某地井水中

21、含 某地井水中含 Ca2、 Mg2、 HCO3的物質(zhì)的量濃度的物質(zhì)的量濃度如下：如下：c(Ca2)1103 mol/L，c(Mg2)5104 mol/L， c(HCO3)8104 mol/L， 計算這種水的總， 計算這種水的總硬度。硬度。 答案答案 這種水的總硬度為這種水的總硬度為 8.4 2610(2009浙江B)以下是與綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)和人以下是與綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)和人類健康息息相關(guān)的三個主題，請根據(jù)已知信息回答類健康息息相關(guān)的三個主題，請根據(jù)已知信息回答有關(guān)問題：有關(guān)問題： (1)下列制備氯乙烷的反應(yīng)中原子經(jīng)濟(jì)性最高的是下列制備氯乙烷的反應(yīng)中原子經(jīng)濟(jì)性最高的是(可多選可多選) 。 AC

22、H2=CH2HCl CH3CH2Cl BCH3CH2OHHCl CH3CH2ClH2O CCH3CH3Cl2光照光照CH3CH2ClHCl DCH2=CHClH2催化劑催化劑CH3CH2Cl 由上述四個反應(yīng)可歸納出，原子經(jīng)濟(jì)性高的是由上述四個反應(yīng)可歸納出，原子經(jīng)濟(jì)性高的是 反應(yīng)反應(yīng)(填反應(yīng)類型填反應(yīng)類型)。 AD加成加成27(2)有毒物質(zhì)的無害化也是綠色化學(xué)研究的內(nèi)容之一。有毒物質(zhì)的無害化也是綠色化學(xué)研究的內(nèi)容之一。ClO2是一種性能優(yōu)良的消毒劑，還可將廢水中少量的是一種性能優(yōu)良的消毒劑，還可將廢水中少量的S2、NO2和和 CN等有毒有害的還原性酸根離子氧化去等有毒有害的還原性酸根離子氧化去除

23、。請寫出用除。請寫出用 ClO2將廢水中劇毒的將廢水中劇毒的 CN氧化成無毒氣氧化成無毒氣體的離子方程式體的離子方程式 ，并說明該方法的優(yōu)點并說明該方法的優(yōu)點 。 產(chǎn)生了無毒的產(chǎn)生了無毒的 CO2和和 N2 2ClO22CN=2CO2N22Cl 28(3)下圖為某飲用水廠從天然水制備純凈水下圖為某飲用水廠從天然水制備純凈水(去離子水去離子水)的工藝流程示意圖：的工藝流程示意圖： 活性炭的作用是活性炭的作用是 ；O3消毒的優(yōu)點是消毒的優(yōu)點是 。 A、B 中放置的物質(zhì)名稱分別是：中放置的物質(zhì)名稱分別是：A ；B 。 吸附水中的小顆粒雜質(zhì)及有色物質(zhì)吸附水中的小顆粒雜質(zhì)及有色物質(zhì)( (或去除水中的異味或去除水中的異味) ) 反應(yīng)產(chǎn)物無毒無害反應(yīng)產(chǎn)物無毒無害 陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂 陰離子交換樹脂陰離子交換