《愛護(hù)水資源》教學(xué)案

...wd......wd......wd...保護(hù)水資源教學(xué)目標(biāo)：1．通過典型的水污染實(shí)例認(rèn)識水污染造成的危害。2.知道化學(xué)在水處理中的應(yīng)用，能說出污水處理中主要的化學(xué)方法及其原理。3．認(rèn)識化學(xué)科學(xué)的開展對于環(huán)境保護(hù)的重要作用，樹立可持續(xù)開展的觀念。教學(xué)重點(diǎn)：認(rèn)識水污染造成的危害，能說出污水處理中主要的化學(xué)方法及其原理教學(xué)方法：查閱資料、交流討論。課時(shí)劃分：兩課時(shí)教學(xué)過程：第一課時(shí)[投影][導(dǎo)課]水是珍貴的自然資源，是地球上一切生命賴以存在的物質(zhì)根基之一。20世紀(jì)以來，全世界人口增長了3倍，經(jīng)濟(jì)增長了20倍，用水量增加了10倍，水資源的匱乏已嚴(yán)重威脅世界經(jīng)濟(jì)的開展和人類存在。有專家預(yù)測，水資源危機(jī)將成為21世紀(jì)繼能源危機(jī)后又一全球性危機(jī).如果我們不再保護(hù)水資源的話，我們終會有一天喝的不是地球上的水，而是人類自己的眼淚。[板書]第二節(jié)保護(hù)水資源[講述]水是一種珍貴的資源,隨著工農(nóng)業(yè)開展和人口的增長，許多江河湖庫都遭到不同程度的污染，使有限的水資源從質(zhì)量上受到嚴(yán)重的影響。[板書]一、水體資源的危害[講述]重金屬元素是無機(jī)有毒物質(zhì)的主要組成局部，在水體中表現(xiàn)出不同程度的毒性效應(yīng)。重金屬污染了水體，可在生物體中富集，通過食物鏈的作用，能逐級在較高級的生物體內(nèi)增加其含量。土壤重金屬污染會使污染物在植〔作〕物中積累，并通過食物鏈富集到人體和動物體中，危害人畜安康，引發(fā)癌癥和其他疾病等。[投影]案例：日本的水俁病事件和痛痛病事件水俁病事件發(fā)生于1953～1956年，在日本熊本縣水俁市。發(fā)生的原因是含無機(jī)汞的工業(yè)廢水污染水體，使水俁灣的魚中毒，并將汞積累于魚體〔主要是頭部〕，人食魚后受害，汞中毒者283人，死亡60人，日本人稱為患“水俁病〞。1973年兩次水俁病患者共900多人，死亡近50人，還有2萬多人受到不同程度的毒害。痛痛病事件發(fā)生于1955～1957年，在日本富山縣神通川流域。發(fā)生的原因是鉛、鋅等冶煉廠排放含鎘廢水，污染神通川水體，兩岸農(nóng)民用以灌溉農(nóng)田。使土壤中的含鎘量達(dá)1～2g/t。居民食用污染后的稻米和水中毒。1972年3月止，患者已超過180人，死亡34人。此外，還有100多人出現(xiàn)可疑的病癥。由于患者經(jīng)常呼叫呻吟，日本人稱之為患“痛痛病〞。[投影]圖4-21日本的水俁病患者[板書]1、重金屬污染[講述]水中的重金屬污染物包括Hg、Pb、Cr、Cd，這些重金屬污染物主要來自化工、冶金、電子、電鍍等行業(yè)排放的廢水。它們在生物體內(nèi)積累，不易排除體外，因此危害很大。值得注意的是水中的重金屬污染物可以通過水中的食物鏈被富集，濃度逐漸加大，而人處于食物鏈的終端，通過食物和飲水，將這些金屬攝入體內(nèi)，引起人體急性或慢性中毒〔案例1中魚和貝類體內(nèi)的汞比水中高出上萬倍〕。[投影][講解]日本的水俁病發(fā)生原因：水中的某些重金屬污染物又可被微生物轉(zhuǎn)化成毒性更大的有機(jī)化合物，例如水中汞會轉(zhuǎn)化成有機(jī)汞：HgCl2+CH4CH3HgCl+HClCH3HgCl的毒性比HgCl2更大，日本的水俁病就是無機(jī)汞轉(zhuǎn)化為有機(jī)汞引起的汞中毒。[閱讀]資料卡片[板書]2、植物營養(yǎng)物質(zhì)污染[投影]案例2：赤潮據(jù)報(bào)道2003年5月28日～6月2日，渤海遼東灣的葫蘆島接連發(fā)現(xiàn)兩次赤潮，總面積達(dá)140平方公里，其中約有60平方公里在該市的水產(chǎn)養(yǎng)殖海洋監(jiān)控區(qū)。在赤潮區(qū)的海洋面上漂浮著大量死魚，給漁業(yè)帶來嚴(yán)重?fù)p失。據(jù)悉，近年來，赤潮在我國近海呈現(xiàn)頻發(fā)之勢，赤潮災(zāi)害嚴(yán)重威脅我國海域生態(tài)環(huán)境，并給海洋經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失。2000年我國近海共發(fā)現(xiàn)28次赤潮，面積累計(jì)超過1萬平方公里。僅遼寧、浙江兩次較大赤潮造成的漁業(yè)損失就近3億元。[投影]圖4-23赤潮[講述]生活污水或某些工業(yè)廢水中，經(jīng)常包含氮磷化合物，它們是植物生長發(fā)育的養(yǎng)料，稱為植物營養(yǎng)素。含氮的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)，含磷的物質(zhì)主要是洗滌劑和不合理使用的磷肥。蛋白質(zhì)在水中的分解過程是：蛋白質(zhì)→氨基酸→氨。氨在微生物作用下被氧化成亞硝酸，進(jìn)一步被氧化成硝酸，以硝酸鹽形式成為植物的養(yǎng)料，其過程為：2NH3+3O22HNO2+2H2O2HNO2+O22HNO3[板書]〔1〕蛋白質(zhì)在水中的分解過程：2NH3+3O22HNO2+2H2O2HNO2+O22HNO3[講述]含氮磷化合物在分解過程中，大量消耗水中的氧，并釋放養(yǎng)分，而使藻類和其它浮游植物大量繁殖，由于占優(yōu)勢的浮游生物顏色不同，使水面呈蘭色、紅色、棕色等。這種現(xiàn)象發(fā)生在海域稱為“赤潮〞，發(fā)生在江河湖泊中則叫“水華〞。[板書]〔2〕“赤潮〞“水華〞[投影]圖4-24水華[講述]由于水體中營養(yǎng)物質(zhì)過多蓄積而引起的污染，叫水體的富營養(yǎng)化。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化后，首先是大量繁殖的浮游生物會使原本水清如鏡的水體變得渾濁有色。其次是藻類等浮游生物死亡后的殘骸被微生物分解，不斷消耗水中的溶解氧，使得溶解氧降低。再有是局部浮游生物殘骸沉積在水體底層發(fā)生腐化，產(chǎn)生硫化氫等有毒氣體。此外一些浮游生物還會分泌出毒素。所有這些都會對水體生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致魚類大量死亡，嚴(yán)重影響漁業(yè)生產(chǎn)。此外，富營養(yǎng)化水體由于亞硝酸鹽和硝酸鹽含量較高，人畜長期飲用，也會中毒致病。[講述]為遏止水體的富營養(yǎng)化，我國已于2000年制止與生產(chǎn)銷售含磷洗衣粉，以無磷洗衣粉取代，走“綠色洗滌之路〞，[資料]污染水體的物質(zhì)一般可分為以下幾類：1．無機(jī)污染物包括酸、堿、無機(jī)鹽等。2．有機(jī)污染物包括碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、碳?xì)浠衔铩⒑铣上礈靹┑取?．有毒物質(zhì)包括重金屬〔鉛、鉻、汞、鎘等〕鹽類、氰化物、氟化物、砷化]物、酚類、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、有機(jī)農(nóng)藥等。4．致病微生物包括各種病毒、細(xì)菌、原生物等。5．耗氧污染物有些有機(jī)物和無機(jī)物，能消耗水中溶解的氧氣，使水發(fā)黑變臭，危害水生生物的存在。6．植物營養(yǎng)物質(zhì)有些物質(zhì)中含有植物生長所需要的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素〔如含磷洗衣粉、化肥、飼料等〕，這些物質(zhì)能促使水中藻類瘋長，從而消耗水中的氧氣，危害魚類的生長，造成水質(zhì)惡化。此外，還有石油工業(yè)帶來的油污染、熱電廠造成的熱污染、核電廠帶來的放射性污染等，不僅污染水體，危及水生動物，還會危害人體安康。[板書]3、石油污染[投影]案例3：世界上最大的原油泄露事件世界上最大的原油泄漏事件發(fā)生在1991年海灣戰(zhàn)爭造成的石油傾瀉。因油港油庫破壞而流入海灣的原油多達(dá)100多萬噸。海面漂浮著一層厚厚的浮油，海水幾乎掀不起浪來，只能像泥漿般涌動著。這一地區(qū)的海鳥，身上沾滿了石油，無法飛行，只能在海灘和巖石上待以斃命。其他海洋生物也沒能逃過這場災(zāi)難，鯨、海豚、海龜、蝦蟹以及各種魚類都被毒死或窒息而死，成為這場戰(zhàn)爭的最大受害者。[板書]4、殺蟲劑污染[科學(xué)詩話]DDT的功與過在農(nóng)業(yè)上使用DDT，減少病蟲害，使農(nóng)業(yè)糧食增產(chǎn)15%；DDT的使用，有效殺死蚊蠅、體虱，從而防止瘧疾、斑疹傷寒的流行，拯救了數(shù)以千萬計(jì)的生命。保羅·米勒于1948年榮獲諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。但是由于長期使用化學(xué)殺蟲劑，對環(huán)境嚴(yán)重污染，對天敵不分?jǐn)澄?，害蟲對殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性等問題日漸突出。此外，有機(jī)氯類殺蟲劑進(jìn)入動物體內(nèi)不能代謝排泄，會留下潛在的威脅，已使大量珍稀動物瀕臨滅絕。1962年美國生物學(xué)家萊切爾·卡遜對DDT造成的公害寫到：“天空無飛鳥，河中無魚蝦，成群雞鴨牛羊病倒和死亡，果樹開花但不能結(jié)果，農(nóng)夫們訴說著莫明其妙的疾病接踵襲來?？傊?，生機(jī)勃勃的田野和農(nóng)莊變得一片寂靜，死亡之幽靈到處游蕩〞。隨后，世界各國相繼明令制止生產(chǎn)和使用DDT。諾貝爾獎(jiǎng)委員會對此項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)公布表示深深的愧疚。可見殺蟲劑是一把雙刃劍，它在對人類做出奉獻(xiàn)的同時(shí)，卻又害苦了人類。現(xiàn)在害蟲依仗自身對殺蟲劑的抗藥能力，正與人類進(jìn)展著持久戰(zhàn)。DDT構(gòu)造式：[小結(jié)]略[作業(yè)]P961、2、3[板書設(shè)計(jì)]第二節(jié)保護(hù)水資源一、水體資源的危害1、重金屬污染2、植物營養(yǎng)物質(zhì)污染：水體中營養(yǎng)物質(zhì)過多蓄積而引起的污染?！?〕蛋白質(zhì)在水中的分解過程：2NH3+3O22HNO2+2H2O2HNO2+O22HNO3〔2〕“赤潮〞“水華〞3、石油污染4、殺蟲劑污染[課堂練習(xí)]１.1953年日本水俁灣發(fā)生了一起重大的中毒事件，造成人畜大量死亡。科學(xué)家分析發(fā)現(xiàn)，水俁灣魚體內(nèi)甲基汞的含量比周圍水體內(nèi)的甲基汞含量高3000倍，那么甲基汞進(jìn)入魚體內(nèi)的主要方式是〔〕A.主動運(yùn)輸B.滲透作用C.鰓部交換氣體隨血液循環(huán)D.水中食物鏈２.以下說法中不正確的選項(xiàng)是〔〕A.赤潮是水體富營養(yǎng)化的結(jié)果B.含磷洗滌劑廣泛使用與排放是發(fā)生赤潮的主要原因之一C.在封閉的海灣更易發(fā)生赤潮D.赤潮的發(fā)生是與人類活動無關(guān)的自然現(xiàn)象３．以下水域中最容易發(fā)生赤潮的是〔〕A.杭州灣B.萊州灣C.死水湖D.珠江口4．大氣或飲水被污染時(shí)，可能引起人的牙齒、骨骼變得疏松的元素是A．氟B．氯C．硫D．碘5．造成世界有名的“八大公害〞事件中，污染事件發(fā)生最多的是A．水污染B．食品污染C．大氣污染D．重金屬污染66．造成目前環(huán)境污染的因素大體上可分為物理的、化學(xué)的與生物的三個(gè)方面，它們是造成環(huán)境質(zhì)量下降的主要原因，其中化學(xué)物質(zhì)約占A．30~40%B．50~60%C．70~80%D．80~90%7．水污染中危害最大的是A．重金屬B．有機(jī)物C．酸堿D．鈣鎂離子8、環(huán)境問題是全球共同關(guān)注的問題，環(huán)境污染的發(fā)生、危害與防治都與化學(xué)有關(guān)。根據(jù)有關(guān)的化學(xué)知識，以下措施和理由之間，因果關(guān)系不正確的選項(xiàng)是A．嚴(yán)禁排放未經(jīng)處理的有毒工業(yè)廢水——防止水土流失B．不允許燃燒農(nóng)作物秸桿——防止污染空氣C．限制生產(chǎn)含磷洗滌劑——防止湖海出現(xiàn)“赤潮〞D．限制生產(chǎn)不符合尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的氣體——防止氮的氧化物及一氧化碳污染空氣保護(hù)水資源第二課時(shí)[板書]二、改善水質(zhì)[閱讀]第一段，答復(fù)控制工業(yè)廢水和生活污水的排放的措施。[答復(fù)]重復(fù)利用廢水，回收廢水中的有用成分。減少廢水排放量，采用革新工藝，降低廢水中污染物濃度，加強(qiáng)污水處理，達(dá)標(biāo)排放。加強(qiáng)對污染源的監(jiān)管等。[投影][板書]1、污水處理工藝：一級、二級和三級。[講解]配合流程圖講解現(xiàn)代污水處理技術(shù)：現(xiàn)代污水處理技術(shù)，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理工藝。污水一級處理應(yīng)用物理方法，如篩濾、沉淀等去除污水中不溶解的懸浮固體和漂浮物質(zhì)。污水二級處理主要是應(yīng)用生物處理方法，即通過微生物的代謝作用進(jìn)展物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程，將污水中的各種復(fù)雜的有機(jī)物氧化降解為簡單的物質(zhì)。生物處理對污水水質(zhì)、水溫、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。污水三級處理是在一、二級處理的根基上，應(yīng)用混凝、過濾、離子交換、反滲透等物理、化學(xué)方法去除污水中難溶解的有機(jī)物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì)。污水中的污染物組成非常復(fù)雜，常常需要以上幾種方法組合，才能到達(dá)處理要求。污水一級處理為預(yù)處理，二級處理為主體，處理后的污水一般能到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。三級處理為深度處理，出水水質(zhì)較好，甚至能到達(dá)飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但處理費(fèi)用高，除在一些極度缺水的國家和地區(qū)外，應(yīng)用較少。目前我國許多城市正在籌建和擴(kuò)建污水二級處理廠，以解決日益嚴(yán)重的水污染問題。[自學(xué)]污水處理中的化學(xué)反響及原理：向污水中投加某中化學(xué)物質(zhì)，利用化學(xué)反響來別離、回收污水中的污染物質(zhì)。常用的方法有化學(xué)沉淀法混凝法、中和法、氧化復(fù)原〔包括電解〕法?！?〕混凝法水中呈膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)，通常都帶有負(fù)電荷，假設(shè)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。通過混凝法可除去污水中細(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、堿式氯化鋁、鐵鹽等?！?〕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)展中和，向堿性廢水中吹入含CO2的煙道氣或其它酸性物質(zhì)中和?！?〕沉淀法向污水中投加某中化學(xué)物質(zhì)，使它與污水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生反響，生成難溶于水的沉淀物，以降低污水中的溶解污染物的方法。這種處理方法常用于處理含重金屬、氰化物等工業(yè)生產(chǎn)污水的處理。在處理含鋅廢水時(shí)，一般投加石灰沉淀劑；處理含汞廢水時(shí)，可采用硫化鈉進(jìn)展共沉處理；含鉻污水，可采用碳酸鋇、氫氧化鋇等為沉淀劑生成難溶的鉻酸鋇沉淀?！?〕氧化復(fù)原法廢水中呈溶解狀態(tài)的有機(jī)和無機(jī)污染物，在投加氧化劑或復(fù)原劑后，由于電子的遷移，而發(fā)生氧化或復(fù)原作用，使其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。在工業(yè)處理污水時(shí)，可用到的氧還劑有：O2、CI2、O3、Ca(CIO)2、H2O2等，也可通過電解使陰離子在陽極上發(fā)生氧化作用?？捎玫降膹?fù)原劑有：鐵粉、鋅粉、FeSO4，或通過電解時(shí)陽離子在陰極得電子被復(fù)原。氧化復(fù)原法在污水處理實(shí)例中有：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等均有顯著效果。目前復(fù)原法主要用于含鉻廢水處理。[答復(fù)]1、污水處理中的化學(xué)方法有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。2、舉例說明污水處理中的化學(xué)原理及化學(xué)方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。[板書]2、污水處理中的化學(xué)反響及原理：〔1〕混凝法膠體性質(zhì)Al3++3H2OAl〔OH〕3〔膠體〕+3H+〔2〕中和法〔3〕沉淀法Hg2++S2－=HgS↓〔4〕氧化復(fù)原法[科學(xué)視野]飲用水消毒用氯〔Cl2〕消毒飲用水可以說是20世紀(jì)公共衛(wèi)生方面的最大進(jìn)步。然而，到了70年代中期，有人研究發(fā)現(xiàn)。當(dāng)有機(jī)物起化學(xué)反響時(shí)，會產(chǎn)生可能致癌的三氯甲烷、四氯乙烯、氯苯等物質(zhì)。進(jìn)一步的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)并證實(shí)：用ClO2作飲水消毒劑不會生成三氯甲烷這類可能致癌的有機(jī)物，且殺菌效果比氯氣為高。因此，早在80年代初，美國國家環(huán)保局就扒薦二氧化氯作飲水消毒劑。目前，許多國家已有愈來愈多的水廠采有二氧化氯處理飲用水。由于二氧化氯的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，見光或受熱而分解時(shí)或與易被氧化的物質(zhì)接觸時(shí)往往會發(fā)生爆炸，因此總是臨時(shí)就地制造使用，并且使用時(shí)用空氣或二氧化碳?xì)庀♂尅９I(yè)制備二氧化氯的最方便的方法是利用亞氯酸鈉〔NaCIO2〕跟以空氣稀釋的氯氣的反響：2NaClO2+O2=Cl2+2NaCl[小結(jié)]略[板書設(shè)計(jì)]二、改善水質(zhì)1、污水處理工藝：一級、二級和三級。2、污水處理中的化學(xué)反響及原理：〔1〕混凝法膠體性質(zhì)Al3++3H2OAl〔OH〕3〔膠體〕+3H+〔2〕中和法〔3〕沉淀法Hg2++S2－=HgS↓〔4〕氧化復(fù)原法[作業(yè)]P964[課堂練習(xí)]1、某些化學(xué)試劑可用于凈水。水處理中使用的一種無機(jī)高分子混凝劑的化學(xué)式可表示為[Al2(OH)nClm·yH2O]X，式中m等于A．3-n

B．6-nC．6+nD．3+n2、某地有甲、乙兩工廠排放污水，污水中各含有以下8種離子中的4種〔兩廠不含一樣的離子〕：Ag＋、Ba2＋、Fe3＋、Na＋、SO42－、NO3－、OH－、Cl－。兩廠單獨(dú)排放都會造成嚴(yán)重的水污染，如將兩廠的污水按一定比例混合，沉淀后污水便變成無色澄清的只含硝酸鈉而排放，污染程度大大降低。關(guān)于污染源的分析，你認(rèn)為正確的選項(xiàng)是A．SO42－和NO3－可能來自同一工廠B．Cl－和NO3－一定在不同的工廠C．Ag＋和Na＋可能來自同一工廠D．Na＋和NO3－一定不來自同一工廠3、沱江特大污染事故，是近年來中國發(fā)生的最大一起水污染事故。是一起因四川化工股份技改工程違規(guī)試生產(chǎn)、青白江區(qū)政府有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和區(qū)環(huán)保局等部門對環(huán)保工作領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)管不力釀成的特大責(zé)任事故。四川沱江特大污染給沿江生態(tài)環(huán)境及人民身體安康構(gòu)成了嚴(yán)重的危害。(1)2月份沱江污染是否是富營養(yǎng)化污染為什么(2)假設(shè)生活污水中含大量的氮化合物，通常用生物膜脫氮工藝進(jìn)展處理。首先在消化細(xì)菌作用下將NH4+氧化為NO3－:NH4++O2—NO3－+H++H2O然后，參加甲醇與NO3－生成N2:NO3－+5CH3OH—N2+CO2+H2O+OH－試配平以上兩方程式。(3)5月初的沱江二