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(guò)的步驟除沉降懸浮物外，還需要( )。 A．煮沸 B．過(guò)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(wú)機(jī)鹽、可溶性無(wú)機(jī)鹽，微小的固體物質(zhì)和致病菌等，必須經(jīng)過(guò)綜合處理才能達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，一般必須經(jīng)過(guò)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(shí)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(guò)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(xiě)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(guò)_________作用，破壞了天然水中膠體雜質(zhì)的_______，使膠體雜質(zhì)_____，同時(shí)，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(guò)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(shí)硬度：水的硬度是由_______________________所引起的，這種硬度叫暫時(shí)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(shí)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(duì)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(shù)脂常用NaR、HR等表示。軟化水的過(guò)程： 2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋ 2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋ 離子交換樹(shù)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_(kāi)_____、_______和_______等。根據(jù)污水處理的程度又分為_(kāi)____、_____、_____。 常見(jiàn)方法有_________法、_______________法等。 (1)中和法 ①對(duì)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(jí),二級(jí),三級(jí),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(duì)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(duì)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(jí)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(jí)處理采用生物方法及某些化學(xué)方法，除去水中的____ _________和_________。 三級(jí)處理主要采用___________、___________、________ _____和_________等，對(duì)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(jī)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(guò)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(guò)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(xiě)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(mǎn)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(lái)水以天然水為水源，你能簡(jiǎn)要說(shuō)明獲取自來(lái)水的過(guò)程嗎？ 提示 天然水→自然沉降、過(guò)濾→加入混凝劑→沉降過(guò)濾→加入消毒劑→自來(lái)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(wú)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(shí)，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?yàn)樗锖形⒘康南跛猁}。當(dāng)水長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，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(duì)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(shí)可引起虛脫。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，亞硝酸鹽還是一種強(qiáng)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(guò)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(huì)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(jī)物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽和微生物，作為生活用水，經(jīng)過(guò)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_(kāi)_________，寫(xiě)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(qiáng)，能殺死病菌。寫(xiě)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(yàn)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(lèi)型 暫時(shí)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(shí)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(shù)脂作離子交換劑，其軟化硬水和再生的過(guò)程如圖所示：,下列方法中能同時(shí)除去硬水中暫時(shí)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(shí)硬度和永久硬度指的是Ca2＋、Mg2＋對(duì)應(yīng)的什么物質(zhì)，然后根據(jù)題意進(jìn)行判斷。能同時(shí)除去硬水中暫時(shí)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(shuō)法中，不正確的是 ( )。 A．明礬可以?xún)羲荒芙档退挠捕?B．硬水中加入肥皂會(huì)產(chǎn)生渾濁且泡沫少 C．經(jīng)磺化煤處理過(guò)的軟水中Na＋濃度會(huì)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(guò)程，并未減少水中的Ca2＋或Mg2＋，因而不會(huì)降低水的硬度?；腔菏荖aR具有多孔結(jié)構(gòu)，屬陽(yáng)離子交換劑與水中的陽(yáng)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(huì)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(xiàng)符合題意。 答案 D,【體驗(yàn)2】?,將海水加熱至105 ℃，使其變?yōu)檎羝倮淠?，得到蒸餾水。其特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)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(jì)合理的途徑。 利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)水中陰、陽(yáng)離子的選擇性透過(guò)，在直流電場(chǎng)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(guò)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(jí)閃急蒸餾法 在一定的壓力下，把經(jīng)過(guò)預(yù)熱的海水加熱至某一溫度，引入第一個(gè)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(jí)降壓，使其蒸發(fā)，再冷凝而得到淡水。閃蒸室的個(gè)數(shù)，稱(chēng)為級(jí)數(shù)，最常見(jiàn)的裝置有20～30級(jí)，有些裝置可達(dá)40級(jí)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(jiǎn)單但耗能較高 C．電滲析法所形成的濃水屬于純無(wú)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(lèi)沸點(diǎn)都很高，電滲析時(shí)離子的移動(dòng)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(shuō)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(yáng)離子交換膜對(duì)水中陰、陽(yáng)離子 的選擇透過(guò)性，在外加電場(chǎng)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(shí)，只需用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂或陰離子交 換樹(shù)脂中的一種就能將水中的陽(yáng)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(shí)，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中的H＋只能和水中的金屬離子M＋交換，陰離子交換樹(shù)脂中的OH－只能和水中的陰離子Y－交換。 答案 C,【體驗(yàn)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(shí)驗(yàn)探究四 污水處理的常用方法,我國(guó)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(lái)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(xiě)出其中三個(gè)的離子方程式_______________________________________； (2)凝聚劑除去懸浮固體顆粒的過(guò)程________。(填寫(xiě)編號(hào)) ①只是物理過(guò)程 ②只是化學(xué)過(guò)程 ③是物理和化學(xué)過(guò)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(xiě)編號(hào)) 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(guò)程有水解生成膠體的化學(xué)過(guò)程，也有膠體吸附固體雜質(zhì)的物理過(guò)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(duì)水進(jìn)行殺菌消毒，一般用具有強(qiáng)氧化性的氣體；(5)Ca(ClO)2和K2FeO4都具有強(qiáng)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(qiáng)氧化 (5)①③,