高中化水資源的合理利用蘇教選修

高中化水資源的合理利用課件蘇教選修第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月知識點1

生活中的飲用水【自主認知】一、天然水中的雜質及城市自來水的獲取1.天然水中的雜質。通常分為三類：_________、_________和_________。懸浮物質膠體物質溶解物質第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.明礬的凈水原理。明礬溶于水后，鋁離子發(fā)生_____，生成氫氧化鋁膠體：________________________________。氫氧化鋁膠體因吸附溶液中的陽離子而帶正電荷。能吸附水中帶負電荷的膠粒，并使雜質與氫氧化鋁膠體一起凝聚而沉降。水解Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3.城市自來水獲取的步驟：混凝劑沉淀懸浮物活性炭異味第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月二、硬水及其軟化1.有關概念。硬水：含有_______________的水。軟水：不含或含少量___________的水。硬水的軟化：硬水軟化的目的是減小水中_________________。較多鈣、鎂離子鈣、鎂離子鈣、鎂離子的濃度第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.硬水軟化的方法：(1)煮沸法。若硬水中的鈣、鎂離子以_________的形式存在時，可通過煮沸使鈣、鎂離子轉化為沉淀。反應的化學方程式為______________________________，_______________________________，__________________________。碳酸氫鹽△====Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2OMg(HCO3)2MgCO3↓+CO2↑+H2O△====MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑△====第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)離子交換法。①用磺化煤軟化硬水的原理(用反應方程式表示)：_____________________，_____________________。②磺化煤再生的原理：CaR2+2Na+====2NaR+Ca2+，MgR2+2Na+====2NaR+Mg2+。2NaR+Ca2+====CaR2+2Na+2NaR+Mg2+====MgR2+2Na+第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3.終端凈水：(1)水的二次污染：由于管道老化，儲存水箱較臟，水箱內壁防腐材料不合格等引起的污染。(2)終端凈水及其優(yōu)點。①終端凈水：在家中的出水點前加裝凈水設備。②優(yōu)點：能消除_________，使飲用水更安全。二次污染第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【釋疑解惑】1.硬水和軟水的鑒別方法。方法1：分別用兩只燒杯取等量水樣，向兩只燒杯中分別滴加等量肥皂水。泡沫多、浮渣少的為軟水；反之，為硬水。方法2：用燒杯加熱，在杯壁留下較多水垢的是硬水。因為硬水是含有較多的可溶性鈣、鎂物質的水，加熱后，這些可溶性的鈣、鎂物質轉化成不可溶的物質。方法3：取一干凈、干燥的玻璃片，分別在不同的位置滴等量水樣。待其完全蒸發(fā)后，白色殘留物多的為硬水；反之為軟水。第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.自來水的制取過程：方法試劑或用品目的沉淀鐵鹽或鋁鹽除去水中的懸浮物過濾細沙除去沉淀和殘存的懸浮物消毒漂白粉、ClO2、O3等殺死水中有害的微生物軟化石灰、純堿或磺化煤除去或減少水中Ca2+、Mg2+，減小水的硬度，達到飲用水的質量標準去離子離子交換樹脂除去水中某些離子，如Na+、Cl-等，制得純凈水第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【即時訓練】1.(2015·鎮(zhèn)江高二檢測)為了獲取大量的生活飲用水，自來水廠需要用適宜、高效的方法和流程將天然水懸浮物、致病細菌等有害成分降低到規(guī)定的含量。(1)要達到上述目的，一般要經過的基本步驟是①沉降、②______、③曝氣、④

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。(2)在第①步中，下列物質可以使用的是

(用字母填空)。A.明礬B.膨潤土

C.燒堿第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)在將天然水制成生活飲用水的過程中，水中不需要除去的成分是_________(至少答出一項)。(4)經過上述四個步驟的處理之后，如果水中Ca2+、Mg2+的含量超標，還要將水進行

。第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】沉降之后必然是過濾。加消毒劑也是必不可少的步驟之一。“曝氣”就是使水暴露在空氣中，使水與空氣接觸的面積增大，增加水中的含氧量，以加速水中有機物的分解。明礬可作水的混凝劑，膨潤土可作水的輔助混凝劑。對人體有益的礦物質等最好不要除去。降低水中Ca2+、Mg2+含量的過程叫作硬水的軟化。答案：(1)過濾消毒增加水中的含氧量，加速水中有機物的分解(2)A、B(3)對人體有益的礦物質等(4)軟化第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.(1)為了提高生活用水的衛(wèi)生標準，自來水廠同時使用Cl2和FeSO4·7H2O對水進行消毒、凈化，以改善水質，其原因是_______

，

。(2)為了延長液氯的殺菌時間，某些自來水廠在用液氯進行消毒處理時，還加入少量液氨，其反應的化學方程式為NH3+HClOH2O+NH2Cl(一氯氨)。已知NH2Cl比HClO穩(wěn)定，試分析加液氨能延長液氯殺菌時間的原因是

。第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】(1)Cl2的作用有兩點：一是與H2O反應生成HClO，殺菌消毒；二是將Fe2+氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+水解生成Fe(OH)3膠體，吸附水中懸浮物。(2)NH3+HClOH2O+NH2Cl是可逆反應，存在平衡，解題時要善于捕捉題目信息，由于NH2Cl比HClO穩(wěn)定，因此在自來水中加入液氯，再加入液氨，上述平衡右移，隨著HClO的殺菌，被消耗，濃度降低，平衡左移，所以可延長殺菌時間。第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：(1)Cl2溶于水生成的HClO能殺菌消毒Cl2能氧化Fe2+為Fe3+，F(xiàn)e3+的水解產物Fe(OH)3膠體可以吸附水中雜質(2)HClO+NH3H2O+NH2Cl，把不穩(wěn)定的HClO轉化為較穩(wěn)定的NH2Cl，消毒時，隨HClO濃度降低，平衡向左移動，HClO得到補充第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【互動探究】(1)題1(2)中的明礬的化學式是什么？明礬凈水的原理是什么？提示：明礬的化學式為KAl(SO4)2·12H2O，明礬凈水的原理是明礬溶于水電離出Al3+，Al3+水解生成氫氧化鋁膠體，能凝聚水中的懸浮物和吸附雜質。第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)自來水中含有少量余氯，在水管中停留可以起到有效的殺菌作用，故自來水廠殺菌消毒時充入的Cl2越多越好。這種說法對嗎？為什么？提示：不對。因為Cl2有毒，過量的Cl2會使自來水不適宜人飲用，而且還容易與水中的有機物反應，生成有毒的氯代烴。第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【補償訓練】1.以下是原水處理成自來水的工藝流程示意圖。(1)原水中含Ca2+、Mg2+、HC、Cl-等，加入石灰后生成Ca(OH)2，進而發(fā)生若干反應，寫出其中一個離子方程式：

。第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是水處理過程中使用的一種新型凈水劑。它的氧化性比KMnO4還強，反應中被還原為Fe3+。①已知高鐵酸鈉的制備反應如下：2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2====2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O，則反應中

元素被氧化，反應中生成2molNa2FeO4轉移電子物質的量為

mol。②高鐵酸鈉之所以能凈水，除了能消毒殺菌外，另一個原因是

。第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)通入二氧化碳的目的是

和

。(4)氣體A的作用是

。這種作用是基于氣體A和水反應的產物具有

性。(5)下列物質中，

可以作為氣體A的代用品。①Ca(ClO)2②濃氨水

③濃硫酸

④SO2第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】(1)Ca(OH)2可以與Mg2+發(fā)生反應：Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓；也可以與Mg2+、發(fā)生反應：Mg2++2+4OH-+2Ca2+====Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O；還可以與發(fā)生反應：Ca2+++OH-====CaCO3↓+H2O。(2)①根據反應可知，反應過程中鐵元素化合價升高，被氧化。根據2Fe(NO3)32Na2FeO4，故生成2molNa2FeO4轉移6mol電子。②Na2FeO4在凈水時被還原為Fe3+，F(xiàn)e3+能發(fā)生水解，生成Fe(OH)3膠體，故可以作混凝劑，吸附水中雜質。6e-第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)因為加入的CaO是過量的，溶液中Ca2+和OH-過量，通入CO2不僅能將多余的Ca2+生成沉淀，還能與OH-反應，調節(jié)溶液的pH，有利于沉淀的生成。(4)原水處理成自來水一般經沉淀→過濾→吸附→殺菌消毒四步，題中流程中已經有了沉淀和過濾兩步，而吸附一般是用活性炭固體，此處通入A只能是殺菌消毒，殺菌消毒一般用Cl2，Cl2與水反應生成HCl和HClO，HClO具有強氧化性，可以用來殺菌消毒。第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)氣體A起殺菌消毒作用是因為與水反應生成的物質具有強氧化性，因此代用品也應具有強氧化性，①可以，②④沒有強氧化性，③雖具有強氧化性，但不能用于飲用水的消毒。第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：(1)Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓[或Mg2++2+2Ca2++4OH-====Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O或Ca2+++OH-====CaCO3↓+H2O](任選一個即可)(2)①鐵6②還原產物Fe3+發(fā)生水解，生成Fe(OH)3膠體，能吸附雜質并沉降(3)除去Ca2+調節(jié)pH(4)殺菌消毒強氧化(5)①第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.(2015·四平高二檢測)有關硬水及其軟化，下列說法正確的是

(

)A.含有Ca2+、Mg2+的水稱為硬水B.長期燒煮硬水的容器底部沉積的水垢主要成分是CaO和MgCO3C.長期飲用硬度極低的軟水，對人體的健康有利D.目前使用離子交換法軟化硬水比較普遍第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】選D。溶有較多量的Ca2+和Mg2+的水叫作硬水，溶有少量或不含Ca2+和Mg2+的水叫作軟水，因此A項不正確；水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，因此B項不正確；長期飲用硬度極低的水可能會導致人體內缺乏某些元素，不利于身體健康，因此C項不正確。第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月知識點2

水質評價與污水處理【自主認知】1.水質檢測：(1)常見的檢測項目：水溫、pH、導電率、___________、溶解氧(DO)、化學需氧量(COD)、________________、一些有毒有害物質的濃度等。(2)測定水體的pH：先用廣范pH試紙測得水樣大致的pH范圍，然后用___________測得水樣的pH。固體懸浮物生化需氧量(BOD)精密pH試紙第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)生物化學需氧量(BOD)：單位體積水中耗氧有機物生化分解過程所需消耗的氧氣量(以mg·L-1為單位)。2.污水處理：污水處理方法包括物理方法、化學方法和生物方法，其中化學方法包括_______、___________、_______等。中和法氧化還原法沉淀法第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3.污水處理方法中的化學原理：方法試劑反應原理(離子方程式)混凝法明礬Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+中和法酸性廢水中加Ca(OH)2堿性廢水中加H2SO4OH-+H+====H2O沉淀法向含Hg2+的廢水中加Na2SHg2++S2-====HgS↓氧化還原法向酸性含鉻廢水中加FeSO4+6Fe2++14H+====2Cr3++6Fe3++7H2O第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【釋疑解惑】1.混凝劑的凈水原理：混凝劑中的Al3+、Fe3+等水解生成氫氧化鋁膠體或氫氧化鐵膠體，吸附水中的懸浮物而沉降，從而達到凈水目的，如Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+。2.殺菌消毒原理：殺菌消毒是利用消毒劑使蛋白質變性的原理，一些強氧化劑、重金屬鹽、高溫等都可使蛋白質變性。常見氧化劑如漂白粉、液氯、二氧化氯、臭氧等；重金屬鹽的離子如Cu2+、Hg2+、Cd2+、Ni2+等。第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【即時訓練】1.(2015·廣州高二檢測)如圖是某市污水處理的工藝流程示意圖：第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)污水處理的主要方法有①中和法；②化學沉淀法；③氧化還原法；④過濾法。其中屬于化學方法的是

。A.①②③B.①②④C.②③④D.①②③④(2)常用的混凝劑可以是

(任填一種混凝劑的名稱)。(3)加入熟石灰的目的是

，寫出相關的化學方程式：

。(4)加入Na2S的作用是

。第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】過濾法屬于物理方法，其他三種方法都屬于化學方法。根據污水中的成分選擇處理方法和所用試劑。水處理過程中常用的混凝劑有硫酸鋁[Al2(SO4)3]、明礬[KAl(SO4)2·12H2O]、聚羥基氯化鋁、聚丙烯酰胺等。該污水中含有H+和Hg2+，加入熟石灰目的是中和酸性廢水，加入Na2S的目的是將Hg2+轉化成HgS沉淀。第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：(1)A(2)明礬(其他合理答案也可)(3)中和酸性廢水Ca(OH)2+2HCl====CaCl2+2H2O(4)除去Hg2+第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.工業(yè)廢水中常含有不同類型的污染物，可采用不同的方法處理。以下處理措施和方法類別都正確的是(

)選項污染物處理措施方法類別A廢酸加生石灰中和物理法BCu2+等重金屬離子加硫酸鹽沉降化學法C含苯廢水用活性炭吸附物理法D含純堿的廢水加石灰水反應化學法第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】選C。處理酸性污水，應用生石灰中和，屬于化學方法；處理含Cu2+等重金屬離子污水，一般加S2-生成沉淀，屬于化學方法；處理含苯廢水，用活性炭吸附，屬于物理方法；處理含純堿的廢水，應加入適量的酸處理，屬于化學方法。第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【互動探究】(1)用混凝劑Al2(SO4)3凈水時，只發(fā)生物理變化，沒有化學變化，這種說法正確嗎？提示：不正確。因為Al2(SO4)3凈水時，Al3+發(fā)生水解反應：Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+，此過程是化學過程；Al(OH)3膠體吸附水中的懸浮物質發(fā)生沉降是物理過程。(2)若污水中含有油類、氰化物應該用什么方法處理？提示：可用氧化還原反應將其除去。第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月【補償訓練】1.(2015·蕪湖高二檢測)某黃金冶煉公司在處理尾礦廢液過程中，發(fā)生有毒HCN外逸事故，造成人員中毒。已知HCN是一種無色劇毒氣體，接觸皮膚或通過呼吸道吸入均會造成嚴重的中毒或死亡，