【步步高】(新课标)2015届高考化学一轮复习 第八章 专题讲座九 水污染及治理课件.ppt

【步步高】(新课标)2015届高考化学一轮复习 第八章课件(打包8套)

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步步高 新课 高考 化学 一轮 复习 温习 第八 课件 打包
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专题讲座九 水污染及治理 化学 人教版 第八章 水溶液中的离子平衡 2012 年 1 月广西河池市龙江镉污染事件, 201 1 年 9 月云南曲靖市的南盘江铬污染事件都说明了水污染已成为我国经济建设中的一大瓶颈。水是生命之源,有关水污染及其治理已成 为近年来高考的热点。 目前污水的处理一般分为三级。一级处理:主要是用物理法或化学法,将污水中可沉降固体除去,然后加氯消毒即排入水体。一级处理只是去除污水中的飘浮物和部分悬浮状态的污染物质,调节污水的 ,减轻废水的腐蚀程度和减少后续处理负荷。 二级处理:污水经一级处理后,再用生物化学方法除去污水中大量的有机物,使污水进一步净化的工艺过程。活性污泥处理法是二级处理的主要方法。三级处理:又称污水高级处理或深度处理。污水经过二级处理仍含有磷、氮、病原微生物、矿物质和难以生物降解的有机物等,需要进行三级处理,以便进一步除去上述污染物或回收利用有用物质,以便使污水经三级处理后再利用。 污水处理常见有如下三种方法: 一、氧化还原法处理废水 废水中呈溶解状态的有机和无机污染物,在投加氧化剂或还原剂后,由于电子的转移而发生氧化或还原反应,使其转化为无害物质。在工业处理污水时,可用到的氧化剂有: 3、 、 化还原法在污水处理中的实例有氧化发酵处理含有机物废水、空气氧化法处理含硫废水、碱性氯化法处理含氰污水、臭氧化法除臭、脱色、杀菌及除酚、氰、铁、锰,降低污水 与 均有显著效果。目前,还原法主要用于含氮废水的处理。 例 1 某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以 和 H 2 废水的处理流程如下: (1) 过程 :加 H 溶液,调节 9 后,升温至 30 ,通空气将氨赶出并回收。 用离子方程式表示加 H 溶液的作用: _ 。 用化学平衡原理解释通空气的目的: _ 。 (2) 过程 :在微生物作用的条件下, 4 经过两步反应被氧化成 3 。两步反应的能量变化示意图如下: 第一步反应是 _ _ _ 反应 ( 选填 “ 放热 ” 或 “ 吸热 ” ) ,判断依据是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 1 (全部氧化成 ( 的热化学方程式是 _ 。 (3) 过程 :一定条件下,向废水中加入 将 H 2。若该反应消耗 32 g 移 6 子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是 _ _ 。 解析 (1)N H4 与 应: = = H 2 O ,且 H 2 O 受热易分解,故升温时, 逸出。废水中的 能被空气带出,使 H 2 H 2 O 的平衡正向移动。 (2) 根据第一步反应的能量变化示意图可知反应物 ( (g) 总能量高于生成物 ( 2H( H 2 O(l) 总能量,故该反应为放热反应。根据盖斯定律知: (2O 2 (g) = = ( 2H( H 2 O(l) H (273 73) m 1 346 m 1。 (3) 根据得失电子守恒可得 n ( n ( ) 1 65 5 6 。 答案 (1) = = H 2 O 废水中的 被空气带走,使 H 2 3 H 2 O 的平衡向正反应方向移动,利于除氨 ( 2) 放热 H 27 3 k J m 1 0( 或反应物的总能量大于生成物的总能量 ) ( 2O 2 ( g) = = 2H( ( H 2 O( l) H 34 6 k J m 1(3)5 6 精练 1 ( 201 1 安徽理综, 28) 地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程,利用 和 K 究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。 ( 1) 实验前: 先用 0.1 m L 1e 粉,其目的是_ ,然后用蒸馏水洗涤至中性; 将 K N 为防止空气中的 向 K _ ( 写化学式 ) 。 ( 2) 下 图表示 足量 还原上述 溶液过程中,测出的溶液中相关离子浓度、 时间的变化关系 ( 部分副反应产物曲线略去 ) 。请根据图中信息写出 t 1 时刻前该反应的离子方程式:_ 。 t 1 时刻后,该反应仍在进行,溶液中 的浓度在增大, 的浓度却没有增大,可能的原因是_ 。 ( 3) 该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设,请你完成假设二和假设三: 假设一:溶液的 假设二: _ _ _ ; 假设三: _ _ _ ; ( 4) 请你设计实验验证上述假设一,写出实验步骤及结论。 ( 已知:溶液中的 浓度可用离子色谱仪测定 ) 实验步骤及结论: 解析 (1) 用稀 H 2 洗涤 的目的是去除 表面的氧化物等杂质, 中为防止空气中的 O 2 对脱氮的影响,向 溶液中通入 N 2 。 (2) 由图中各离子浓度的变化得 t 1 时刻前反应的离子方程式为4 10H = = 4 3H 2 O 。 t 1 时刻后反应仍在进行,继续有 生成,但从图像上看 的浓度却在减小,原因是 的水解消耗了 ,使 浓度降低。 (3) 从外界条件对反应速率的影响因素来看,温度和铁粉的表面积都会对脱氮的速率产生影响。 答案 (1) 去除铁粉表面的氧化物等杂质 N 2 (2)4 3 10H = = 4F e 2 4 3H 2 O 生成的 水解 ( 或和溶液中的 结合 ) (3) 温度 铁粉颗粒大小 ( 4) 实验步骤及结论: 分别取等体积、等浓度的 K N 调节溶液呈酸性且 不相同,并通入 分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉; 用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中 的浓度。 若 同的 K N 出的 浓度不同,表明脱氮速率有影响,否则无影响。 ( 本题属于开放性试题,答案合理即可 ) 二、沉淀法处理废水 沉淀法处理废水是污水处理的一种重要方法,主要是通过氧化还原反应或电解使易溶于水的含有重金属元素的离子转化为沉淀而除去,目前此法主要用于含 6 价 水的处理。此外,对于 、 等重金属离子的污染,可直接加入沉淀剂 ( 如使之转化为沉淀而除去。 例 2 ( 201 1 天津理综, 10) 工业废水中常含有一定量的7和 C r 4,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。 方法 1 :还原沉淀法 该法的工艺流程为 C r 4 H 转化7 还原 沉淀C r ( 3 其中第 步存在平衡: 2C r 4( 黄色 ) 2H27( 橙色 ) ( 1) 若平衡体系的 2 ,该溶液显 _ 色。 (2) 能说明第 步反应达平衡状态的是 _ 。 a 7和 4的浓度相同 b 2 v (7) v (4) c 溶液的颜色不变 (3) 第 步中,还原 1 7,需要 _7 (4) 第 步生成的 3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡: H)33 ( 3 常温下, H )3的溶度积 c () H) 10 32,要使c () 降至 10 5 L 1,溶液的 调至 _ 。 方法 2 :电解法 该法用 电极电解含 7的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液 高,产生 H )3沉淀。 (5) 用 电极的原因为 _ 。 (6) 在阴极附近溶液 高的原因是 ( 用电极反应解释 )_ _ ,溶液中同时生成的沉淀还有 _ 。 解析 (1) 平衡体系的 2 时,溶液 c (H ) 较大,此时 c ( O 2 7 )大, c ( 4 ) 小,溶液显橙色。 (2) 反应 达到平衡状态时, c ( 7 ) 与 c (4 ) 均不变,但不一定相等;达到平衡状态时,有 2 v 正 ( 7 ) v 逆 (4 ) ;平衡时, 7 和 4 的浓度不变,溶液的颜色不变。 (3)2 7 与 发生氧化还原反应,生成 和 , 1 m O 2 7 被还原时,转移 6 m 子,要消耗 6 m 7H 2 O 。 ( 4) 由 C r ( 3的溶度积 c ( C ) 10 32,则有c ( 3 。欲使 c ( C ) 降至 10 5m L 1,则应有c ( 310 3210 5m L 1 10 9m L 1。溶液的 lg c (H) 1410 9 5 。 (5) 铁作阳极发生反应: 2e = = ,产生还原剂 ,可使 O 2 7 还原成 ,最终生成 C r( 3 沉淀。 (6) 阴极发生反应: 2H 2e = = ,溶液中 c (H ) 降低,溶液的 高。由于 F e( 2 极易被氧化生成 H ) 3 ,故溶液中还生成 H ) 3 沉淀。 答案 (1) 橙 (2)c (3)6 (4)5 (5) 阳极反应为 2e = = ,提供还原剂 (6)2H 2e = = H 2 H ) 3 精练 2 六价铬对人体有害,含铬废水要经化学处理后才能排放,方法是用绿矾 ( F e S 7把废水中的六价铬还原为三价铬离子,再加入过量的石灰水,使铬离子转变为氢氧化铬 C r ( O H)3 沉淀。其主要反应的化学方程式如下: 6F e S 6 = 3F S S 7现用上述方法处理 1 104L 含铬 ( 6 价 ) 78 m g L 1的废水 ( 2) ,试回答: ( 1) 处理后,沉淀物中除 O H )3外,还有 _ _ _ 、_( 用化学式表示 ) 。 ( 2) 需用绿矾多少千克? 解析 ( 1) 加入石灰水后, 、 分别生成难溶于水的H) 3 和 H ) 3 沉淀, 4 生成微溶于水的 沉淀。 (2)1 104L 废水中含 质量为 1 104L 10 5L 1 10 1由 H 2 O 7 6F e 6H 2 = = 3F e 2 ( ) 3 (S O 4 ) 3 7H 2 O 和绿矾的化学式 4 7H 2 O 可知, 4 7H 2 r 3F 4 7H 2 O 。 设所需绿矾的质量为 x 。 3 F e S O 4 7 H 2 O 52 834 7 8 10 1k g x x 7 . 8 10 1k g 8 3 452 1 2 . 5 1 k g 。 答案 (1)H ) 3 C (2) 精练 3 判断下列说法是否正确,正确的划 “” ,错误的划 “” 用 去废水中的 : = = ( ) ( 201 1 北京理综, 9A ) 三、中和法处理废水 “ 中和法 ” 用于处理酸性废水及碱性废水。向酸性废水中投加碱性物质如石灰、氢氧化钠等进行中和,向碱性废水中吹入含 例 3 某造纸厂排放的废烧碱水 ( 内含 流量是 10 0 m L s 1,为了测定废水中烧碱的浓度,某环保小组取样 250 m 释 10 倍后再取 50 m L ,平均分成 2 份, m L 1盐酸滴定。第一份采用甲基橙作指示剂,耗去盐酸 m L ;第二份用酚酞作指示剂,耗去盐酸 m L 。试计算: ( 1) 废烧碱水中 N 保留四位小数 ) ( 2) 该环保小组想用 1.2 m L 1的废盐酸来中和上述废烧碱液,理论上盐酸的注入流量应为多少? ( 保留 1 位小数 ) 解析 设稀释后每份溶液中 (25 m L ) 含 物质的量为 x 、y 。当用甲基
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