高中化学 2.1 海水淡化与现代水处理技术课件 鲁科版选修2.ppt

目标导航 预习导引 1 认识海水淡化的重要意义 了解海水淡化的方法 2 了解离子交换法和膜分离法的原理和应用 3 了解水污染及其处理技术 4 培养节约用水 保护水资源的意识 目标导航 预习导引 一 二 三 一 海水淡化1 蒸馏法是将水加热至105 蒸发汽化 然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水的方法 蒸馏法的特点是设备结构简单 易操作 淡水质量好 缺点是能耗大 2 电渗析法是指利用阴 阳离子交换膜对水中阴 阳离子的选择透过性 在外加直流电场作用下 海水中溶解盐的离子转移到另一部分海水中使海水淡化的方法 感悟思考 1 海水淡化的目的是什么 提示 海水淡化的目的是利用物理或化学方法除去海水中的无机盐以获得淡水 目标导航 一 二 预习导引 三 二 纯水的制造1 水的硬度 1 硬水 溶有较多ca2 mg2 的水 2 水的硬度 以1l水中含10mgcao 或相当于10mgcao 为1度来表示 2 水处理技术 1 核心 减少或除去水中的各种杂质离子 2 方法 离子交换法是使离子交换树脂上的离子与水中的离子进行交换 以除去水中的阴 阳离子的方法 阳离子交换树脂 hr 与金属离子mn 的反应为 目标导航 一 二 预习导引 三 阴离子交换树脂 roh 与阴离子ym 的反应为交换树脂用酸或碱处理可重新恢复交换能力 该过程叫做树脂的再生 膜分离法 包括电渗析和反渗透两种广泛应用的技术 感悟思考 2 海水淡化因能耗大 成本高 不能形成规模化生产 此观点对吗 提示 不对 海水淡化耗能大 成本高 这是传统海水淡化法 现在研究出许多新的方法 如离子膜法 离子交换法等 耗能成本都大大降低 可以形成规模化生产 目标导航 一 二 预习导引 三 三 水污染和污水处理1 水污染 废水的排放使自然水体中的污染物含量不断提高 当超过自然水体自净能力时 就会引起自然水体物理性质和化学性质的变化 导致水质变坏 2 污水处理 1 物理法 主要利用物理原理和机械作用对废水进行治理 包括沉淀 均衡调节 过滤及离心分离等方法 2 物理化学法 通过物理化学过程除去污染物的方法 包括吸附 浮选 反渗透 电渗析 超过滤及超吸附等方法 3 化学法 通过施用化学药剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法 如中和法 氧化法 还原法 离子交换法 目标导航 一 二 预习导引 三 4 生物化学法 利用微生物的作用 除去废水中的溶胶物质及有机物质的方法 包括活性污泥法 生物滤池法及厌气处理法等 感悟思考 3 明矾净水时能起到杀菌消毒的作用吗 提示 不能 明矾净水原理是由于al3 水解生成al oh 3胶体吸附水中悬浮物形成沉淀 但不能除去水中的盐 也不能杀菌消毒 要点一 要点二 要点三 典例导航 即时演练 即时检测 要点一海水淡化的方法问题导思 海水淡化的方法有哪些 提示 蒸馏法 电渗析法 离子交换法 膜分离法 电渗析法淡化海水的原理是什么 提示 电渗析法中阴离子交换膜只允许阴离子通过 阳离子交换膜只允许阳离子通过 在外加电场的作用下 阴离子透过阴离子交换膜 阳离子透过阳离子交换膜 结果造成在不同的间隔内交替集中起阳离子和阴离子 相应形成含盐多的浓水和含盐少的淡水 要点一 要点二 要点三 典例导航 即时演练 即时检测 1 用蒸馏法使海水淡化 将海水加热至105 使其变为蒸气 再冷凝得到蒸馏水 其特点是设备简单 易操作 淡水质量好 但耗能大 今后发展的趋向是将工业余热用于海水淡化 这是经济合理的途径 2 电渗析法使海水淡化 利用阴 阳离子交换膜对水中阴 阳离子选择性透过 在直流电场作用下 使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的 采用电渗析法大大降低了海水淡化的成本 不过得到淡水质量一般 工艺流程如图所示 要点一 要点二 要点三 典例导航 即时演练 即时检测 要点一 要点二 要点三 典例导航 即时演练 即时检测 3 反渗透法淡化海水 1 原理 在含盐浓度较大的溶液一侧施加压力 可以迫使水从浓溶液一侧向稀溶液一侧渗透 将水从浓盐溶液中排出而使盐分留下 2 优点 可以大量 快速地生产淡水 3 发展方向 寻找理想的渗透膜 提高海水的淡化效率 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 例1 将海水淡化后作生活用水 以解决淡水资源匮乏的问题 下列淡化海水的方法中 在原理上完全不可行的是 导学号52710028 a 加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化b 利用太阳能使海水蒸馏淡化c 将海水缓慢降温凝固以获取淡化的饮用水d 将海水通过离子交换树脂以除去所含离子解析 明矾的成分是kal so4 2 12h2o 加入到海水中只能沉降悬浮杂质 对na cl mg2 等无影响 起不到淡化的作用 答案 a 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 1 海水淡化可采用膜分离技术 如图所示 对淡化膜右侧的海水加压 水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池 而海水中的各种离子不能通过淡化膜 从而得到淡水 对加压后右侧海水成分变化进行分析 正确的是 a 溶质质量增加b 溶液质量不变c 溶剂质量减少d 溶质质量分数不变答案 c 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 要点二硬水的软化问题导思 硬水和软水有什么区别 提示 含ca2 mg2 较多的水称为硬水 含ca2 mg2 较少或不含ca2 mg2 的水称为软水 如何区别硬水和软水 硬水软化的方法有哪些 提示 加热法 除暂时硬度 药剂法 离子交换法 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 1 硬水和软水 1 硬水和软水 硬水 含ca2 mg2 较多的水 软水 含ca2 mg2 较少或不含ca2 mg2 的水 2 硬度的划分 暂时硬度 水的硬度由ca hco3 2或mg hco3 2引起 永久硬度 水的硬度由钙 镁的硫酸盐或氯化物引起 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 2 硬水的软化 1 加热法 适用范围 暂时硬度的水 反应原理 2 药剂法 适用范围 永久硬度的水 原理 把纯碱 生石灰等试剂加入到硬水中 与ca2 mg2 反应形成沉淀 分离 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 3 离子交换法 适用范围 永久硬度的水 原理 用离子交换剂除去硬水中的ca2 mg2 如用离子交换树脂软化水的过程为 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 例2 天然水里一般含有ca2 mg2 等多种离子 人们把含有较多量ca2 mg2 的水叫做硬水 含有较少量或不含ca2 mg2 的水叫做软水 降低水中ca2 mg2 含量的过程叫做硬水软化 如果硬度太高 含ca2 mg2 的浓度太大 会给生产 生活带来很多不利 因此硬水的软化是水处理的重要方面之一 离子交换法常用于工业锅炉用水的软化 离子交换剂多种多样 磺化煤 nar 就是一种阳离子交换剂 导学号52710029 1 写出用磺化煤软化含ca2 mg2 浓度较高的硬水的化学方程式 2 用药剂软化法软化过的水总是含有一定浓度的ca2 mg2 其原因是 3 结合烧水后的锅炉中结有水垢的现象分析说明 如果用硬度太高的水作锅炉用水 主要的不利因素是 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 解析 2 caco3 mg oh 2在水中都有一定的溶解能力 3 水垢是热的不良导体 答案 1 2nar ca2 car2 2na 2nar mg2 mgr2 2na 2 caco3 mg oh 2虽然溶解度较小 但不是绝对不溶 3 锅炉结垢 热传递效率下降 浪费能源 甚至引起锅炉爆炸 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 2 下列有关硬水及其软化的说法中错误的是 a 离子交换法可以软化硬水b 硬水中含有较多ca2 mg2 c 生产 生活使用的天然水必须经过软化d 加热可使暂时硬水中的ca2 生成caco3沉淀解析 a b d是一些常识 c中生活使用的硬水不是 必须 经过软化 答案 c 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 要点三水污染和污水处理问题导思 为什么用na2s除去hg2 的同时 也能将水中所含的pb2 cu2 等重金属离子除去 用离子方程式表示 污水处理常用方法有哪些 提示 物理法 物理化学法 化学法 生物化学法等 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 1 水污染 生活用水使用后混进各种污染物 丧失了利用价值 成为废水 排放后使自然水体中的污染物超过其自净能力 从而引起复杂的物理化学变化 使水质变坏 造成污染 而造纸工业每年排放的废水量占全国工业废水排放总量的10 以上 黑液 中污染物浓度很高 生物耗氧量高达5000 40000mg l 1 还含有大量纤维 无机盐 色素等 污染十分严重 水污染的种类共有八种 耗氧污染物 致病污染物 合成有机物 植物营养物 无机物及矿物质 沉积物 放射性物质 热污染等 水体污染主要是生活污水和工业污水造成的 水体污染 特别是淡水水体污染不但影响工农业生产 危害生态系统的生存和发展 而且直接威胁人类健康 研究水体污染 研究污染物进入水体后的迁移 转化 提高水体净化能力 采取适当措施净化污水 控制水体污染的任务成为环境化学的一项紧迫任务 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 2 污水处理方法 1 物理法 包括沉淀 均衡调节 过滤及离心分离等方法 2 物理化学法 主要包括吸附 浮选 反渗透 电渗析 超过滤及超吸附等方法 3 化学法 中和法 氧化法 还原法 离子交换法等 4 生物化学法 包括活性污泥法 生物滤池法及厌气处理法等 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 例3 某河道两旁有甲 乙两厂 它们排放的工业废水中 共含k ag fe3 cl oh 六种离子 甲厂的废水明显呈碱性 故甲厂废水中所含的三种离子是 乙厂的废水中含有另外三种离子 如果加一定量 填 活性炭 硫酸亚铁 或 铁粉 可以回收其中的金属 填写金属元素符号 另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合 可以使废水中的 填写离子符号 转化为沉淀 经过滤后的废水主要含 可用来浇灌农田 导学号52710030 解析 甲厂排放的工业废水明显呈碱性 一定含有oh 与oh 可以大量共存的有k cl 考虑到ag 与cl 不能大量共存 所以甲厂废水中含oh k cl 乙厂废水含ag fe3 答案 oh cl k 铁粉agag fe3 cl oh kno3 要点一 要点二 要点三 即时检测 典例导航 即时演练 3 电解法处理酸性含铬废水 主要含有 时 以铁板作阴 阳极 处理过程中存在反应 6fe2 14h 2cr3 6fe3 7h2o 最后cr3 以cr oh 3沉淀形式除去 下列说法不正确的是 a 阳极反应为fe 2e fe2 b 电解过程中溶液ph不会变化c 处理过程中有fe oh 3沉淀生成d 电路中每转移12mol电子 最多有1mol被还原答案 b 要点一 要点二 要点三 即时检测 1 下列说法中不正确的是 a 海水淡化的主要方法有蒸馏法 电渗析法 离子交换法 反渗透法等b 海水中溶解的主要无机盐有nacl mgcl2 kcl mgso4 caso4 mgbr2等c 海水综合利用 可将海水淡化与制食盐及氯碱工业 镁工业 钾工业 溴工业等形成联合工业体系d 海水淡化因耗能大 成本高 不能形成规模化生产答案 d 要点一 要点二 要点三 即时检测 2 氢离子交换剂hr 交换时发生的反应为nhr mn mrn nh 现用它处理100ml含0 001molmg2 的中性溶液 使mg2 完全被树脂交换 再用蒸馏水洗涤树脂 并将交换液和洗涤液收集在一起 共得200ml溶液 则该混合液中氢离子浓度为 a 1 10 2mol l 1b 1 10 3mol l 1c 1 10 7mol l 1d 1 10 10mol l 1答案 a 要点一 要点二 要点三 即时检测 3 水是生命之源 也是重要的环境要素之一 地球上水量分布比例图 1 观察上图 若用1l水来代表地球上的总水量 要比较精确地量取地球上的淡水量 应选择的仪器是 a 100ml烧杯b 50ml烧杯c 100ml量筒d 50ml量筒 要点一 要点二 要点三 即时检测 2 下图是某居民小区中垃圾收集点 小圆圈 的布局 它在选址上存在的问题是 垃圾收集点选址应考虑的因素包括 要点一 要点二 要点三 即时检测 3 填埋 是目前我国处理生活垃圾的主要方法 设计合理 清洁的填埋式垃圾处理场 不仅要能填埋垃圾 而且要防止其对周围环境和地下水源的污染 有人设想在住宅小区附近建立小型生活垃圾焚烧厂 其流程如下图 请将图中 所要表达