高中化學(xué) 2.1獲取潔凈的水課件 新人教版選修2 .ppt

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課題1 獲取潔凈的水,1．天然水到飲用水凈化一般需要經(jīng)過的步驟除沉降懸浮物外，還需要( )。 A．煮沸 B．過濾 C．殺菌消毒 D．蒸餾 解析 天然水含有很多雜質(zhì)如泥土、難溶性無機鹽、可溶性無機鹽，微小的固體物質(zhì)和致病菌等，必須經(jīng)過綜合處理才能達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，一般必須經(jīng)過沉降懸浮物、殺菌消毒等步驟。 答案 C 2．氯氣與水反應(yīng)的方程式為 ，生成的 具有消毒殺菌的作用。,HClO,1．了解天然水凈化的幾種方法。 2．注意污水的處理，使學(xué)生認(rèn)識保護(hù)水資源的重要意義。 3．了解海水淡化的意義。,混凝法除水中的懸浮物和膠體 (1)定義：混凝法就是在含有一些懸浮物和膠體的天然水中加入_______，使________________________________ ____________ ，然后過濾除去的方法。 (2)常用的混凝劑 在生活中常用_____作混凝劑，在工業(yè)生產(chǎn)中還常用_____ ___、______、________、_______等作混凝劑。,1.,混凝劑,細(xì)小的懸浮物和膠體聚集成較大的,顆粒而沉淀,明礬,硫酸,聚合鋁,硫酸亞鐵,硫酸鐵,鋁,(3)明礬的凈水原理 ①寫出明礬發(fā)生電離和水解的方程式 ______________________________ ___________________________ ②Al(OH)3膠體粒子帶___電，通過_________作用，破壞了天然水中膠體雜質(zhì)的_______，使膠體雜質(zhì)_____，同時，Al(OH)3還能吸附一些_______一同聚沉，從而起到了凈水作用。 殺菌 (1)用混凝劑可以除去天然水中的不溶性雜質(zhì)，若要作為生活用水，還要_________。流程如下： _________→ _____→ ____。 (2)常用的殺菌劑有： _____、_____、 ________等。,2．,KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO42－,電性吸引,正,穩(wěn)定性,聚沉,懸浮物,殺菌消毒,混凝沉淀,過濾,殺菌,臭氧,二氧化氯,氯氣,(1)軟水和硬水：含有_____________________叫做硬水，含有________________________________________叫做軟水。 (2)硬度的劃分 ①暫時硬度：水的硬度是由_______________________所引起的，這種硬度叫暫時硬度。 ②永久硬度：水的硬度是_________________________等引起的，這種硬度叫永久硬度。,1. 水的硬度,較多Ca2＋、Mg2＋的水,少量的Ca2＋、Mg2＋或不含Ca2＋、Mg2＋的水,Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2,由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物,硬水軟化的方法通常用_______、 _______和___________等。 (1)具有暫時硬度的水可以用_____的方法進(jìn)行軟化，用化學(xué)反應(yīng)方程式表示為： _____________________________________, _____________________________________, ___________________________________,2．硬水的軟化方法,加熱法,藥劑法,離子交換法,加熱,(2)具有永久硬度的水可采用_______和___________進(jìn)行軟化。 ①常用的化學(xué)藥劑有純堿、生石灰等。對于工業(yè)鍋爐用水，還有一種用磷酸鹽作藥劑的處理方法。 ②離子交換法是用離子交換劑軟化水的方法。離子交換樹脂常用NaR、HR等表示。軟化水的過程： 2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋ 2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋ 離子交換樹脂再生：CaR2＋2Na＋===2NaR＋Ca2＋。,藥劑法,離子交換法,污水處理的技術(shù)很多，可分為______、_______和_______等。根據(jù)污水處理的程度又分為_____、_____、_____。 常見方法有_________法、_______________法等。 (1)中和法 ①對酸性或堿性廢水，可用_____法處理。常用_______處理酸性廢水；用__________處理堿性廢水。,1．污水處理的常用方法,物理法,生物法,化學(xué)法,一級,二級,三級,酸堿中和,重金屬離子沉淀,中和,熟石灰,硫酸或CO2,②高濃度的酸、堿廢水，應(yīng)先_________，如_______回收其中的酸或堿，再用_______處理較少量的酸或堿。對于含有Hg2＋的廢水，可向其中加入Na2S，使Hg2＋軟化為HgS沉淀而除去：Hg2＋＋S2－===HgS↓。用此法也可除去水中所含的Pb2＋、Cu2＋等重金屬離子。 (2)沉淀法 對于含重金屬離子的工業(yè)廢水，可以利用______________ _____________________________________。,某些化學(xué)物質(zhì)作,沉淀劑，與重金屬離子反應(yīng)生成沉淀析出,回收利用,濃縮法,中和法,一級處理通常采用______，即用格柵間、沉淀池等除去污水中_______的污染物。 二級處理采用生物方法及某些化學(xué)方法，除去水中的____ _________和_________。 三級處理主要采用___________、___________、________ _____和_________等，對污水進(jìn)行深度處理和凈化。,2．污水處理流程,物理法,不溶解,可降,解有機物,部分膠體,化學(xué)沉淀法,氧化還原法,離子交,反滲透法,換法,常用方法為 、電滲析法等。,蒸餾法,天然水經(jīng)過明礬凈水之后可以直接飲用嗎？ 提示 不可以。天然水用明礬凈化后再經(jīng)過消毒殺菌后才可作為生活用水使用。 鐵鹽的水解反應(yīng)與鋁鹽相似，你能寫出Fe3＋水解的離子方程式嗎？ 人們的飲用水是不是越純凈越好？ 提示 不是，人們的飲用水可以含有適量的Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋、Cl－等離子，以滿足人體正常生理需要。,【慎思1】,【慎思2】,【慎思3】,下列所述情況可能引起水污染的是__________。 ①城市生活污水的任意排放 ②農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥施用不當(dāng) ③海上油輪石油泄漏 ④工業(yè)生產(chǎn)中廢液、廢渣、廢氣的排放 答案 ①②③④ 城市自來水以天然水為水源，你能簡要說明獲取自來水的過程嗎？ 提示 天然水→自然沉降、過濾→加入混凝劑→沉降過濾→加入消毒劑→自來水,【慎思4】,【慎思5】,如何區(qū)別硬水和軟水？ 提示 ①加入肥皂水振蕩，有大量泡沫產(chǎn)生的為軟水，泡沫很少且有沉淀產(chǎn)生的是硬水。 ②加入飽和Na2CO3溶液，無沉淀產(chǎn)生的是軟水，有沉淀產(chǎn)生的是硬水。 原因是：Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓ Mg2＋＋CO32－===MgCO3↓,【慎思6】,為什么用Na2S除去Hg2＋的同時，也能將水中所含的Pb2＋、Cu2＋等重金屬離子除去？用有關(guān)反應(yīng)的離子方程式表示。 提示 生成PbS、CuS等難溶物質(zhì)而除去。 Hg2＋＋S2－===HgS↓ Pb2＋＋S2－===PbS↓ Cu2＋＋S2－===CuS↓,【慎思7】,家庭中蒸饅頭的水叫蒸鍋水，蒸鍋水能不能喝？為什么？ 提示 這種水不能喝，因為水里含有微量的硝酸鹽。當(dāng)水長時間加熱時，由于水分不斷蒸發(fā)，硝酸鹽的濃度不斷增加，而且它受熱分解變成亞硝酸鹽。亞硝酸鹽對人體健康極為有害，它能使人體血液中的血紅蛋白變性不能再與氧氣結(jié)合，造成人體缺氧。亞硝酸鹽也能使人體血壓下降，嚴(yán)重時可引起虛脫?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，亞硝酸鹽還是一種強烈的致癌物質(zhì)，所以蒸鍋水不能喝。,【慎思8】,1．基本流程 常用的混凝劑有：明礬、Al2(SO4)3、FeSO4、聚合鋁等。 常用的消毒劑有：漂白粉、液氯、ClO2、高鐵酸鹽等。,2．明礬凈水原理,獲得飲用水，凝聚過程中除去其中的懸浮物，可加入的凈水劑是 ( )。 A．FeCl3 B．NaCl C．Ca(ClO)2 D．MgCl2 解析 NaCl不用于凈水，Ca(ClO)2用于殺菌消毒，而不能使水中的懸浮雜質(zhì)沉降，鋁鹽和鐵鹽會形成Al(OH)3膠體和Fe(OH)3膠體，可吸附水中的固體小顆粒而沉降，從而達(dá)到凈水的目的。 答案 A,【例1】?,混凝劑只能除去水中的懸浮物和膠體，不能除去溶解于水中的有機物質(zhì)、無機鹽和微生物，作為生活用水，經(jīng)過混凝法凈水后，還必須進(jìn)行殺菌消毒。,農(nóng)村有些家庭直接用河水或池塘水作為生活飲用水。一般是把水擔(dān)回家倒入水缸，加明礬使水澄清，加漂白粉進(jìn)行消毒，明礬的化學(xué)式為__________，寫出它溶于水后生成膠體的離子方程式：____________。漂白粉的成分是____________，它在自然條件下能產(chǎn)生次氯酸，次氯酸的氧化性很強，能殺死病菌。寫出漂白粉生成次氯酸的化學(xué)方程式：________________。 解析 Ca(ClO)2在空氣中與H2O、CO2作用即可生成HClO。 答案 KAl(SO4)2·12H2O CaCl2、Ca(ClO)2 Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,【體驗1】?,1．硬水和軟水 硬水：含Ca2＋、Mg2＋較多的水 軟水：含少量或不含Ca2＋、Mg2＋的水 2．硬水的類型 暫時硬度——由鈣、鎂的碳酸氫鹽引起的硬度； 永久硬度——由鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的硬度。 3．硬水軟化的方法 (1)加熱法(只能軟化具有暫時硬度的水),(2)藥劑法(石灰純堿法),反應(yīng)原理： a．Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2O Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2===2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2O MgSO4＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaSO4 b．Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓ (3)離子交換法 利用了離子交換反應(yīng)原理，軟化水的質(zhì)量高。常用離子交換樹脂作離子交換劑，其軟化硬水和再生的過程如圖所示：,下列方法中能同時除去硬水中暫時硬度和永久硬度的是 ( )。 ①蒸餾 ②煮沸 ③加純堿 ④加石灰 ⑤離子交換 A．①②③ B．①③⑤ C．②③⑤ D．③④⑤ 解析 本題首先需要了解硬水中暫時硬度和永久硬度指的是Ca2＋、Mg2＋對應(yīng)的什么物質(zhì)，然后根據(jù)題意進(jìn)行判斷。能同時除去硬水中暫時硬度和永久硬度的方法可以采用使水形成蒸氣，采用加入純堿的方法使Ca2＋、Mg2＋生成沉淀而除去，另外還可以采用離子交換的方法進(jìn)行除去。 答案 B,【例2】?,下列說法中，不正確的是 ( )。 A．明礬可以凈水但不能降低水的硬度 B．硬水中加入肥皂會產(chǎn)生渾濁且泡沫少 C．經(jīng)磺化煤處理過的軟水中Na＋濃度會增大 D．硬水軟化后，其成分和性質(zhì)都相當(dāng)于蒸餾水 解析 用明礬凈水是指用Al3＋水解生成的Al(OH)3膠體吸附并除去水中細(xì)小的懸浮物的過程，并未減少水中的Ca2＋或Mg2＋，因而不會降低水的硬度。磺化煤是NaR具有多孔結(jié)構(gòu)，屬陽離子交換劑與水中的陽離子Ca2＋、Mg2＋進(jìn)行離子交換，這些離子所以軟化后水中Na＋濃度會增大。硬水軟化是指除去或減少水中的Ca2＋、Mg2＋，其他成分基本不變，因而其成分和性質(zhì)與蒸餾水差別很大。故D項符合題意。 答案 D,【體驗2】?,將海水加熱至105 ℃，使其變?yōu)檎羝?，再冷凝，得到蒸餾水。其特點是設(shè)備簡單，易操作，淡水質(zhì)量好，但耗能大，今后發(fā)展的趨向是將工業(yè)余熱用于海水淡化，這是經(jīng)濟合理的途徑。 利用陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子的選擇性透過，在直流電場作用下，使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽目的。海水淡化最初用作船上或島嶼的生活用水，規(guī)模小，成本較高。采用電滲析法可大大降低成本，不過得到的淡水質(zhì)量一般。工藝流程如圖所示。,1．用蒸餾法使海水淡化,2．電滲析法使海水淡化,多級閃急蒸餾法 在一定的壓力下，把經(jīng)過預(yù)熱的海水加熱至某一溫度，引入第一個閃蒸室，降壓使海水蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽在熱交換管外冷凝而成淡水，而留下濃縮海水，溫度降到相應(yīng)的飽和溫度。依次將濃縮海水引入以后各閃蒸室逐級降壓，使其蒸發(fā)，再冷凝而得到淡水。閃蒸室的個數(shù)，稱為級數(shù)，最常見的裝置有20～30級，有些裝置可達(dá)40級以上。,3．,以下是有關(guān)海水淡化的敘述，其中不正確的是( )。 A．蒸餾法比電滲析法獲得的淡水純度高 B．蒸餾法淡化海水設(shè)備簡單但耗能較高 C．電滲析法所形成的濃水屬于純無用之水 D．電滲析法所形成的濃水可以再利用 解析 由于海水中的鹽類沸點都很高，電滲析時離子的移動是有自由性的，所以蒸餾法比電滲析法獲得的淡水純度高。電滲析法所形成的濃水又叫鹵水，可從其中提取多種化工原料。 答案 C,【例3】?,下列說法中，不正確的是 ( )。 A．海水淡化目前已有多種方法，主要有蒸餾法、電滲析 法等 B．電滲析是指利用陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子 的選擇透過性，在外加電場作用下，將水中的一部分 離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽目的的方法 C．在進(jìn)行水處理時，只需用陽離子交換樹脂或陰離子交 換樹脂中的一種就能將水中的陽離子、陰離子都除去 D．反滲透分離法是膜分離技術(shù)在純水制造中的又一應(yīng)用 解析 在進(jìn)行水處理時，陽離子交換樹脂中的H＋只能和水中的金屬離子M＋交換，陰離子交換樹脂中的OH－只能和水中的陰離子Y－交換。 答案 C,【體驗3】?,(1)中和法 酸性廢水常用熟石灰中和，堿性廢水常用H2SO4或CO2中和。 (2)沉淀法 Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋等重金屬離子可用Na2S除去，反應(yīng)的離子方程式為Hg2＋＋S2－===HgS↓，Pb2＋＋S2－===PbS↓，Cu2＋＋S2－===CuS↓。,【探究方法】,實驗探究四 污水處理的常用方法,我國規(guī)定飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)必須符合下列要求： 以下是源水處理成自來水的工藝流程示意圖：,【案例】?,(1)源水中含Ca2＋、Mg2＋、HCO3－、Cl－等，加入生石灰后生成Ca(OH)2，進(jìn)而發(fā)生若干復(fù)分解反應(yīng)，寫出其中三個的離子方程式_______________________________________； (2)凝聚劑除去懸浮固體顆粒的過程________。(填寫編號) ①只是物理過程 ②只是化學(xué)過程 ③是物理和化學(xué)過程 FeSO4·7H2O是常用的凝聚劑，它在水中最終生成______膠體。 (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(yīng)的產(chǎn)物具有________性。 (5)下列物質(zhì)中，_______可以作為氣體A的代用品。(填寫編號) ①Ca(ClO)2 ②濃氨水 ③K2FeO4 ④SO2,解析 (1)生石灰與水生成Ca(OH)2，HCO3－和OH－可以生成CO32－和H2O，Mg2＋與OH－、Ca2＋與CO32－都能生成沉淀；(2)凝聚劑除去懸浮固體的過程有水解生成膠體的化學(xué)過程，也有膠體吸附固體雜質(zhì)的物理過程；Fe2＋不穩(wěn)定容易被氧化為Fe3＋，再水解得到Fe(OH)3膠體；(3)通入CO2，主要是為了除去溶液中Ca2＋和調(diào)節(jié)溶液的pH；(4)氣體A應(yīng)該對水進(jìn)行殺菌消毒，一般用具有強氧化性的氣體；(5)Ca(ClO)2和K2FeO4都具有強氧化性，可作代用品。 答案 (1)HCO3－＋OH－===CO32－＋H2O；Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；Ca2＋＋HCO3－＋OH－===CaCO3↓＋H2O (2)③ Fe(OH)3 (3)除去Ca2＋ 調(diào)節(jié)pH (4)殺菌消毒 強氧化 (5)①③,