课题1　获取洁净的水

2 1获取洁净的水 水为什么要净化 天然水在自然循环过程中与大气和土壤不断地接触 必然会混入很多种杂质 这些杂质有的悬浮在水中 有的溶解在水中 还有的以胶状粒子分散在水中 为了获得符合不同标准 指工业生产或生活方面 的水 必须对水进行处理 以除掉水中的一些杂质 一 天然水的净化 1 混凝法 加入一种混凝剂 如 明矾 铁盐 亚铁盐 使水中细小的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀 然后过滤除去 1 明矾 铁盐或亚铁盐为什么能净化水 分别写出明矾 铁盐净化水的离子反应方程式 2 为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的效果好 Al3 3H2OAl OH 3 3H Fe3 3H2OFe OH 3 3H 绿矾溶于水呈酸性 但碱性条件下更易氧化 使用时将PH调至9 变成效果更好的三价铁离子 原理 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体 它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体 使其聚沉 达到净化目的 氢氧化亚铁的溶解度较大 混凝效果不好 几种物质的溶度积常数 Ksp 自来水厂净化水过程示意图 明矾或绿矾 凝胶状的氢氧化铝或氢氧化铁有很强的吸附能力 能使水中细小的悬浮杂质集结而下沉 干净的细沙和鹅卵石 通氯气或二氧化氯 混凝 过滤 杀菌 硬水和软水 硬水溶有较多量的钙离子 镁离子的水 如矿泉水 自来水 以及自然界中的地面水和地下水等 软水只溶有少量或者不含钙离子 镁离子的水 如雨水 雪水 纯净水等 如何鉴别矿泉水和蒸馏水 2 化学软化法 硬度 硬度 最初硬度是指水能溶解肥皂的程度 现在主要指水中含钙离子镁离子的浓度 硬度定义1升水中含有10mgCaO或者相当于10mgCaO 称为1度 1 硬度的种类 暂时硬度 CaCO3 H2O CO2 Ca HCO3 2 由Ca HCO3 2和Mg HCO3 2引起的硬度 桂林地区有很多的溶洞 是怎么形成的 溶洞中和附近的水有什么特点 煮沸暂时硬水时的反应 CaCO3不溶 MgCO3微溶 所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁 所以水垢的主要成分是CaCO3和Mg OH 2 可以用稀盐酸洗 但是为了防止腐蚀设备 需要加入合适的缓蚀剂 永久硬度 钙和镁形成的可溶性盐还有 硫酸钙硫酸镁氯化钙硝酸钙硝酸镁 定义 由钙镁硫酸盐和氯化物引起的 不能用煮沸法消除的硬度叫做永久硬度 有一最硬水 硬度是由碳酸氢镁引起的 测定硬度为30度 取一升这种水 常压下加热蒸发 最后得到残渣多少克 分析 硬度的计算是把镁离子折算成氧化钙 只含有碳酸氢镁的暂时硬水加热煮沸 最后得到的残渣是氢氧化镁 返回 30度水中相当于含有钙离子的质量 m 30度X10毫克 度 300毫克钙离子看成是以氧化钙的形式 所以钙离子的物质的量为n 300 56毫摩尔一个钙离子由一个镁离子折算得到 所以n镁离子 n钙离子 300 56毫摩尔 0 3 56摩尔最后镁离子转化为氢氧化镁 质量为 0 32 56X58 0 31克 返回 1升水中含有10mmgCaO或者相当于10mmgCaO 称为1度 1 1 硬水和软水的定义 硬水 含有较多可溶性钙 镁离子化合物的水 软水 不含或含较少可溶性钙 镁离子化合物的水 肥皂水法 泡沫少 有大量浮渣 有大量泡沫 无浮渣 可用肥皂水来区别硬水和软水 硬水浪费肥皂 2 硬水和软水的鉴别方法 暂时硬度 水的硬度是由钙 镁离子的碳酸氢盐所引起的硬度 永久硬度 水的硬度由钙 镁的硫酸盐 氯化物等所引起的硬度 2 化学软化法 加热法 蒸发皿底部有白色固体 蒸发皿底部无或很少固体 可用蒸发法区别硬水和软水 硬水加热可形成水垢 蒸馏水暂时硬水永久硬水 煮沸 蒸馏水和永久硬水 暂时硬水 永久硬水 肥皂水 蒸馏水 硬水的危害 硬水与人体健康 长期饮用硬度过高的水对人体健康不利高硬度水中与结合SO 有苦涩味 还会使人的肠胃功能紊乱 出现站是性的腹胀 排气多 腹泻等现象 久居南方的人初到北方 开始一段时间会出现 水土不服 的现象 是因为北方不少地方饮用硬度比较高的地下水 而时间长了 胃肠逐渐适应后 这种现象就会随之消失 返回 硬水的危害 原来钙和镁都是生命必需元素中的宏量金属元素科学和医学家们还调查发现 人的某些心血管疾病 如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率 与饮水的硬度成反比 水质硬度低 死亡率反而高 长期饮用过硬或者过软的水都不利与人体健康 我国规定 饮用水的硬度不得超过25度 硬水对我们的生产和生活也有很大的危害洗涤 浪费肥皂锅炉 结成水垢 危害生产 硬水软化的方法 煮沸法离子交换法石灰 纯碱法蒸馏 离子交换法 碳质离子交换剂离子交换树脂 NaRHR 磺化煤NaR 黑色颗粒 不溶于酸碱 钠离子可以交换水中的钙镁离子 可以交换水中相同电性的离子 离子交换柱 返回 2NaR Ca2 CaR2 2Na 2NaR Mg2 MgR2 2Na 再生 用8 10 的食盐水浸泡磺化煤交换剂 CaR2 2Na 2NaR Ca2 MgR2 2Na 2NaR Mg2 磺化煤缺点 不耐热 交换容量小 再生剂消耗大 石灰 纯碱法 工业上也用化学药剂来软化硬水 CaONa2CO3CaO H2O Ca OH 2 Ca OH 2 Ca HCO3 2Ca OH 2 Mg HCO3 2Ca OH 2 MgSO4 1 氢氧化钙可消除水的暂时硬度 还可将镁离子引起的永久硬度转化为由钙离子形成的硬度 2 加入纯碱的作用是将钙离子沉淀 Ca2 CO32 CaCO3 先加石灰 再加碳酸钠 过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来 二 污水的处理 污水的处理方法 物理 生物 化学 酸碱中和法 沉淀法 氧化还原法 酸性废水用熟石灰 碱性废水用硫酸或CO2 汞离子 铅离子 铜离子等可与硫化物反应生成沉淀 含氰化钠的废水 三 海水的淡化 蒸馏 给液体加热 使它变为蒸气 再使蒸气冷却 凝聚成液体 这种方法叫做蒸馏 通过蒸馏 可以把不同的物质从混合物中分离出来 如工业制氧气 也可以把液体与溶解在液体中的杂质分离开来 如蒸馏水就是用蒸馏的方法得到的 沸点 不挥发性 挥发性 1 海水淡化的方法之一 蒸馏法 蒸馏装置应注意 1 整个装置用到哪些仪器 2 温度计水银球的位置 3 冷却水的进 出口 4 蒸馏瓶中为什么要加几粒沸石或碎瓷片 蒸馏瓶 温度计 酒精灯 石棉网 冷凝管 锥形瓶 尾接管 水银球应在蒸馏瓶的支管处 冷却管的下端进水 上端出水 防止加热时 出现液体暴沸 2 海水淡化的方法之二 电渗析法 阳离子交换膜 淡水 浓水 2010宁夏 化学 选修化学与技术 15分 水是一种重要的自然资源 是人类赖以生存不可缺少的物质 水质优劣直接影响人体健康 请回答下列问题 1 天然水中溶解的气体主要有 2 天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是填两种物质名称 其净水作用的原理是 3 水的净化与软化的区别 4 硬度为10的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质 如7 1mgMgO 若某天然水中c Ca2 1 2X10 3mol L c Mg2 6X10 4mol L 则此水的硬度为 5 若 4 中的天然水中还含有c HCO3 810 4mol L 现要软化10m3这种天然水 则需先加入Ca OH 2g 后加入Na2CO3g 氧气二氧化碳 或氮气 明矾 硫酸铝 硫酸铁 硫酸亚铁 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体 它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体 使其聚沉 达到净化目的 水的净化是用混凝剂 如明矾等 将水中胶体及悬浮物沉淀下来 而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子 10 1484 740 课堂练习 BD C D D 活性炭 明矾能溶于水 明矾具有净水作用 硫酸铝具有净水作用 硫酸钾没有净水作用 氯化铝具有净水作用 铝离子 答 过滤 活性炭 减少污水排放 减轻水源污染 节约水资源 降低生活用水成本 变废为宝等 答 将食醋倒入水壶中浸泡 为了加快反应 还可以把水壶加热 温度维持在60 70 1 下列混合物可用过滤方法来分离的是 A 水和二氧化锰B 铁粉和铜粉C 酒精和水D 泥沙和食盐水2 能除去河水中的可溶性杂质的方法是 A 沉淀B 蒸馏C 吸附D 过滤3 下列净化水的操作过程中 一定发生化学变化过程的是 A 沉淀B 消毒C 过滤D 蒸馏4 下列净化的操作 净化程度最高的是 A 静置B 吸附C 过滤D 蒸馏 A D B C B D 过滤操作复习 1 过滤是分离与混合物的一种操作 固体 液体 3 过滤的操作要点 一贴 二低 三靠 滤纸要紧贴漏斗的内壁 滤纸的边缘要稍低于漏斗的边缘 滤液的液面要低于滤纸的边缘 烧杯口要紧靠引流的玻璃棒 玻璃棒的下端要靠在三层滤纸的一边 漏斗的下端要紧靠烧杯内壁 4 玻璃棒的作用 引流 2 过滤操作需要哪些仪器 课外知识 活性炭的物理吸附原理 活性炭是具有多孔结构的单质炭 对气体或胶状固体具有很强的吸附能力 活性炭层不仅可以过滤掉杂质 还可以利用它的强吸附性 吸附和杂质 除去臭味 不溶性 气体 可溶性 题3 3 有一最硬水 硬度是由碳酸氢镁引起的 测定硬度为30度 取一升这种水 常压下加热蒸发 最后得到残渣多少克 分析 硬度的计算是把镁离子折算成氧化钙 只含有碳酸氢镁的暂时硬水加热煮沸 最后得到的残渣是氢氧化镁 所以 水中相当于含有钙离子的质量 m 30度 10毫克 度 300毫克钙离子看成是以氧化钙的形式 所以钙离子的物质的量为n 300 56毫摩尔一个钙离子由一个镁离子折算得到 所以n镁离子 n钙离子 300 56毫摩尔 0