苏教化学选修化学与技术课件专题1第一单元水的净化与污水处理.ppt

第一单元水的净化与污水处理 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 学习目标 第一单元水的净化与污水处理 学习目标1 了解天然水中所含有的主要杂质 知道生活用水的要求与处理方法 了解自来水生产的一般工艺流程 并能用盐类水解反应解释水处理工艺中的某些常见混凝剂净水的基本原理 2 了解污水处理的方法 课前自主学案 一 生活用水的净化1 混凝法天然水中常含有一些悬浮物 通常很难用自然沉降法除去 因此需要加入 利用其发生水解产生的胶体吸附水中的悬浮物形成较大的颗粒而沉淀 达到净水的目的 生活中主要采用明矾作混凝剂 其净水的原理为 混凝剂 利用混凝剂除去的是一些悬浮杂质 常用的混凝剂除明矾外 还有FeCl3等 三价铁盐能发生水解反应 生成的 能吸附水中的悬浮物而沉降 Fe OH 3胶体 水解反应的化学方程式为 离子方程式是 2 自来水的消毒方法水常用漂白粉或漂粉精 有效成分是Ca ClO 2 氯气 臭氧 二氧化氯 ClO2 等进行消毒 杀菌处理 这些物质的消毒作用是利用了它们具有的 强氧化性 思考感悟1 自来水厂处理水的过程是什么 提示 1 筛滤 用筛子对水进行筛滤 滤去颗粒较大的悬浮物 2 沉淀 加入混凝剂静置 将水中的悬浮物沉淀到池底部 3 过滤 使水通过细沙 以除去沉淀和残留的悬浮物 4 曝气 把水暴露在空气中 使水与空气的接触面增大 增加水中氧的含量 以加速水中有机物的分解 5 消毒 加入杀菌消毒剂杀灭水中的有害微生物 二 污水处理1 污水中的主要污染物有 植物养料 有机物质 其他矿物质 由土壤冲刷带来的沉积物 等 也可能会因情况不同而有不同成分 需氧废物 传染性物质 放射性物质 2 污水处理的主要方法 生物化学方法 1 生物化学方法的定义 通常使用含有 的活性污泥 在强力通入空气 曝气 的条件下 微生物以水中的 为养料生长繁殖 将有机物分解为 等无机物 从而达到净化污水的目的 2 生物化学方法的关键 培养好活性污泥中的 并提高处理过程的曝气效率 使需氧微生物获得足够的 大量需氧微 生物 有机废物 CO2 H2O 微生 物 氧气 3 水的DO与BOD 1 DO表示 2 BOD指水中有机物经微生物分解所需的氧气量 污水中有机物的含量越大 BOD越高 水的富营养化程度 水中的溶解氧量 越高 4 城市污水的再利用城市污水中 约占70 其次是 工业污水中含有某些宝贵的资源 可 生活污水中含有 是宝贵的肥源 城市污水经处理后 成为能二次利用的 中水 可供农林灌溉 洒水 消防 冲洗厕所之用 在我国缺水严重的大连 青岛等城市 缓解了水资源的短缺 工业污水 生活污水 回收再加工利 用 丰富的植物营养素 中水 思考感悟2 现代污水处理技术 按处理程度划分 可分为哪几种 提示 可分为一级 二级和三级处理 一级处理 主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质 物理处理法大部分只能完成一级处理的要求 经过一级处理的污水 BOD物质一般可去除30 左右 达不到排放标准 一级处理属于二级处理的预处理 二级处理 主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质 BOD COD物质 去除率可达90 以上 使有机污染物达到排放标准 三级处理 进一步处理难降解的有机物 氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等 主要方法有生物脱氮除磷法 混凝沉淀法 砂滤法 活性炭吸附法 离子交换法和电渗析法等 课堂互动讲练 现代水处理工艺为 混凝 沉淀 过滤 消毒 1 混凝剂可加入Al3 或Fe3 现代技术用聚合氯化铝和聚合硫酸铁作为混凝剂 2 混凝剂的净水原理是Al3 或Fe3 与水中的OH 结合成胶体 胶体能吸附水中的悬浮物质而沉降 某综合实践活动小组到自来水厂进行参观 了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下 1 源水中含Ca2 Mg2 HCO Cl 等 加入CaO后生成Ca OH 2 进而发生若干个复分解反应 试写出其中任意一个反应的离子方程式 2 加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒 该过程是 填写下列各项的序号 只有物理过程 无化学过程 只有化学过程 无物理过程 既有化学过程又有物理过程FeSO4 7H2O是常用的凝聚剂 加入后最终生成红褐色胶状沉淀 则这种沉淀是 3 通入二氧化碳的目的是 和 4 气体A的作用是 5 下列物质中 可以作为气体A的代替品 填写下列各项的序号 ClO2 浓氨水 SO2 浓硫酸 2 加入凝聚剂除去其中的悬浮固体颗粒 该过程是既有胶体的吸附作用也有化学反应 所以既有化学过程又有物理过程 FeSO4 7H2O加入后生成红褐色Fe OH 3胶状沉淀 3 通入二氧化碳的目的是除去钙离子并调节溶液酸度 4 气体A应是氯气 其作用是杀菌消毒 5 可以找具有强氧化性的ClO2代替 规律方法 本题以自来水的工艺流程为出发点 考查了离子反应 胶体性质 氯气的消毒原理等知识点 是一道综合性较强的实验流程题 在解题时注意与必修内容相结合 如离子方程式书写的准确性 CO2和Cl2的用途等都是必修知识在化学与技术中的体现 变式训练1 2010年邯郸调研 聚合氯化铝是一种新型 高效絮凝剂和净水剂 其单体是液态的碱式氯化铝 Al2 OH nCl6 n 本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝 其制备原料为分布广 价格廉的高岭土 化学组成为 Al2O3 25 34 SiO2 40 50 Fe2O3 0 5 3 0 以及少量杂质和水分 已知氧化铝有多种不同的结构 化学性质也有差异 且一定条件下可相互转化 高岭土中的氧化铝难溶于酸 制备碱式氯化铝的实验流程如下 根据流程图回答下列问题 1 煅烧 的目的是 2 配制质量分数为15 的盐酸需要200mL30 的浓盐酸 密度约为1 15g cm3 和 g蒸馏水 配制用到的仪器有烧杯 玻璃棒 3 溶解 过程中发生反应的离子方程式为 4 加少量铝粉的主要作用是 5 调节溶液pH在4 2 4 5 的过程中 除添加必要的试剂 还需借助的实验用品是 蒸发浓缩 需保持温度在90 100 控制温度的实验方法是 解析 本题以框图形式考查了新型混凝剂的生产工艺 对于框图题首先要找到突破口 依此推导 1 高岭土中Al2O3不溶于酸 故煅烧的目的是改变Al2O3的结构 使其溶于酸 2 利用稀释前后溶质质量守恒解题 设蒸馏水的质量为m 则有 m 200mL 1 15g cm 3 15 200mL 1 15g cm 3 30 m 230g 3 高岭土煅烧后 Al2O3 Fe2O3均溶于盐酸 产生AlCl3 FeCl3 4 加入少量铝粉的作用是除去溶液中的Fe3 5 pH 4 2 4 5必须用pH计或精密pH试纸测 答案 1 改变高岭土中氧化铝的结构 使其能溶于酸 2 230量筒 3 Al2O3 6H 2Al3 3H2O Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 4 除去溶液中的Fe3 5 pH计 或精密pH试纸 水浴加热 特别提醒 由于上述消毒方法可产生Cl2 Cl2与水中有机物反应生成致癌物质 因此现在又使用ClO2 Na2FeO4等消毒物质 用自来水养鱼时 通常先将自来水晒一段时间后再注入鱼缸中 目的是 A 提高水温B 增加水中氯气的含量C 除去水中少量的次氯酸D 用紫外线杀死水中的细菌 解析 自来水中残留有Cl2 Cl2有毒 会使鱼类中毒 经日光曝晒时 Cl2和H2O反应生成HClO HClO见光易分解 从而降低有害物质Cl2的含量 答案 C 规律方法 本题利用一些基本常识考查了对自来水消毒的认识 对同学们分析问题的能力和思维能力进行了综合考查 变式训练2养殖场长途运输鱼苗时 需满足3个条件 保持水中有适量的氧气 及时排出鱼苗呼出的二氧化碳 防止细菌滋生 已知下列物质加入水中都可以起到供氧 杀菌作用 在储运鱼苗的水中可加入的最佳药剂是 A Na2O2B CaO2C Cl2D H2O2 解析 选B 解题时注意题给的附加条件 Na2O2与水反应过于激烈 会很快消耗完毕 生成的NaOH属强腐蚀性的物质 Cl2有毒 H2O2能提供O2 但不能吸收CO2 污水处理时 污水中的悬浮物可用混凝法除去 对其他溶解在水中的污染物 则要根据其化学性质采用有针对性的化学方法 如酸碱中和法 重金属离子沉淀法等 2 沉淀法对于含有重金属离子的工业废水 可以利用某些化学物质作为沉淀剂 与金属离子反应生成沉淀而析出 从废水中分离 例如 对于含有Hg2 的废水 可向其中加入Na2S 使Hg2 转化为HgS沉淀而除去 Hg2 S2 HgS 由于HgS在水中的溶解度极小 当S2 过量时 Hg2 的浓度可降至极低 用这种处理方法 也能同时将水中所含的Pb2 Cu2 等重金属离子除去 所以 经过处理的水成为不含重金属类污染物的水 3 处理工业废水还有其他方法 如氧化还原法等 在实际处理工业废水时 根据污染物组成和回收用水水质要求的不同 经常需要采用多种技术分步处理 才能达到排放标准或复用指标 为了测量水中有机物等还原性污染物的含量 通过把1L水样与强氧化剂完全作用时消耗氧化剂的量 折算成以氧气为氧化剂时的质量 O2mg L 1 来表示 称为该水样的化学耗氧量 COD 我国明文规定 COD 500mg L 1的污水不得直接排放 为了测定某工业废水的COD 实验如下 量取废水样品20 00mL 加入0 100mol L 1KMnO4溶液10 00mL和少量稀H2SO4 在一定条件下充分反应后 再用0 200mol L 1的草酸钠 Na2C2O4 溶液滴定过量的KMnO4 达到滴定终点时消耗Na2C2O4溶液11 00mL 1 写出酸性介质中KMnO4 被还原为Mn2 与Na2C2O4 被氧化为CO2 反应的离子方程式 2 计算该水样的COD 写出计算过程 3 如果每次取水样20 00mL 加入等体积的0 100mol L 1酸性KMnO4溶液 为简化计算 令滴定过量KMnO4时 每消耗1 00mLNa2C2O4溶液 就相当于水样的COD为10mg L 1 该Na2C2O4溶液的物质的量浓度应配制为多少 答案 见解析 规律方法 本题题干内容很多 注意分析和提取有效信息 关键在于理解COD的含义 利用滴定实验原理 结合计算 巩固数据处理的能力 变式训练3 某工厂排出的废水中含游离氯 Cl2 和H 的物质的量浓度分别为0 015mol L和0 001mol L 废水的排出速率为10 0mL s 为除去游离氯 并使废水呈中性 某课外活动小组学生设计如图所示方案 在A B两处分别注入物质的量浓度为0 1mol L的NaOH溶液及0 15mol L的Na2SO3溶液 以中和H 并还原Cl2 已知Cl2和Na2SO3溶液反应的化学方程式为Cl2 Na2SO3