高中化学专题1第二单元水资源的综合利用 课件选修1.ppt

第二单元水资源的合理利用,专题1洁净安全的生存环境,徐州市第37中学高二化学备课组,学习目标1、了解世界以及中国的水资源状况，认识人类所面临的水资源危机，树立保护水资源的意识。2、知道硬水、软水的概念，了解硬水对生产生活的危害，理解硬水软化的煮沸法及离子交换法的原理。3、了解自来水生产过程的一般工序，理解铝系、铁系净水剂以及氯系消毒剂的作用原理。4、认识水质评价的必要性，知道几种常见的水质评价指标，能应用ph试纸测定水体的ph。5、知道水污染的危害，了解中和法、氧化法、沉淀法等常见的水污染处理方法。教学重点1、水体污染物对水体的污染。2、污水的处理方法和原理。教学难点污水处理中的主要化学方法和原理。,2003年世界环境日的主题为“水二十亿人生命之所系”（watertwobillionpeoplearedyingforit）,你知道吗？,水，是生命之源，是万物之源.地球上的一切生命，没有水，就没有生命的存在。,水是人体内的六大营养物质之一，约占体重的60%70%。工农业生产也离不开水，世界上用于工农业生产的淡水量占人类消耗淡水总量的60%80%。,一般情况下，每人每天需要水2.5kg。水是优良的溶剂，食物中的营养成分必须溶解在水里才能运送到人体的各个部分，以维持人类正常生命活动的需要。人体内的一切生化过程都是在水的参与下进行的。没有水，人的生命将无法维持。,【问题讨论】地球上70覆盖着水，为什么世界上还有许多国家和地区面临缺水的危机？,1、淡水资源比较少（能直接饮用的仅占水资源的0.769）；,2、科学技术的发展，用水量增多；,4、科学技术的发展，水资源被污染。,3、淡水资源分布不均匀（20多个国家缺水）,水是地球上最丰富的一种化合物。全球约有四分之三的面积覆盖着水，地球上的水总体积约有13亿8600万千米立方，其中96.5%分布在海洋，淡水只有3500千米立方左右。若扣除无法取用的冰川和高山顶上的冰冠，以及分布在盐碱湖和内海的水量，陆地上淡水湖和河流的水量不到地球总水量的1%。淡水数量的短缺足以引起人们的关注，而水的质量更是“致命的问题”。据联合国环境属和联合国大学1999年3月18日共同发表的材料，地球上每8秒就有一名儿童死于不洁水源而导致的疾病，每年有530万人死于腹泻、登革热、疟疾等病，发展中国家80%的病例由于污染水源造成，50%的第三世界人口遭受着与水有关疾病的折磨，地球上一半居民没有必要的卫生条件。此外，污染的水源将1/5的淡水鱼置于“种族灭绝”的边缘。提供洁净饮用水的成本在农村地区平均每人50美元/年、城镇居民105美元/年，现在全球每年用于向缺水地区提供洁净水的费用达到80亿美元。,世界人均水量和一些国家的人均水量,在洗“牛奶浴”的赞比亚民工,中国缺水状况不容乐观,中国的水资源总量约28124亿立方米（地表水和地下水分别为27115和8288，二者重复用水为7279），居世界第六位，但我国人均水量仅2390立方米，只相当于世界人均水量的1/4，居第88位，是世界13个贫水国家之一。从地域上看，占全国耕地60%以上的淮河及其以北地区，地表水资源仅占12%，地下水资源占20%。从降水量和河流径流量的时间分布看，长江以北地区，6至9月的降水量约占全年的80%，每年汛期长江、黄河都有大量淡水流入海洋，白白浪费了水资源；当进入冬春季后，我国大部分地区由于降水量少，往往造成干旱。总的说来，我国水资源状况令人担忧：平均每年有3亿亩耕地受旱灾威胁，8200万人饮水有困难；由于严重缺水，工业产值每年损失近1200亿元；全国600多个城市中有近400个缺水，全国城市日缺水量近1800万立方米；长期过量的地下水开采，已出现160个地下水区域性下降漏斗，总面积约9万立方米；工农业的发展使许多城市出现水质被污染的水质性缺水问题。,中国水资源,水上垃圾随处可见,城市水污染,缺水造成土地沙漠化,自然界的水能直接饮用吗?,自然界的水一般不宜直接饮用.,水的变迁,五十年代淘米洗菜六十年代洗衣灌溉七十年代水质败坏八十年代鱼虾绝代九十年代拉稀生癌,问题与讨论:,1我国农村某些地区直接以河水(湖水)为饮用水，怎样对河水(湖水)进行净化?2你了解哪些净水的方法?,第二单元水资源的合理利用,专题1洁净安全的生存环境,一、生活中的饮用水,天然水中的杂质：,细菌、病毒、藻类、原生动物、泥沙和黏土等,胶体物质,硅、铝、铁的水合氧化物胶体物质，黏土矿物胶体物质，腐殖质等有机高分子化合物,溶解物质,氧气、二氧化碳、硫化氢、氮气等溶解在水中的气体，钙、镁、钠、铁、锰等元素的卤化物，碳酸盐，硫酸盐，可溶性有机物,改善水质，达到饮用水标准。,悬浮物质,一、生活中的饮用水,改善水质的方法,1、混凝法,各种混凝剂及其净水原理,明矾（十二水硫酸铝钾kal(so4)212h2o）,al2(so4)3、聚合铝、feso4、fe2(so4)3氯化铁(fecl3)、碱式氯化铝等,广泛使用的净水混凝剂,明矾的净水作用明矾溶于水后，铝离子发生水解，生成氢氧化铝胶体：氢氧化铝胶体因吸附溶液中的阳离子而带正电荷。天然水中的杂质大多为带负电荷的胶粒，因此，带正电荷的氢氧化铝胶粒能吸附水中带负电荷的胶粒，并使这些杂质与氢氧化铝胶体一起凝聚而沉降。同理，铁盐的净水作用也是如此。,fe3+3h2ofe(oh)3(胶体)3h+,kal(so4)2k+al3+2so42-al3+3h2oal(oh)3(胶体)3h+,一、生活中的饮用水,具有强吸附性的活性炭可除去水中的异味,一、生活中的饮用水,氯气消毒杀菌的原理：生成的次氯酸具有强氧化性，起消毒杀菌作用。,cl2+h2ohcl+hclo,常用消毒剂有漂白粉、液氯、二氧化氯、臭氧等。,刚出厂的自来水中常含有少量余氯，它在配水管中停留，能有效地起到消毒杀菌的作用，主要是因为氯气与水的反应是一个可逆过程，当起消毒作用的次氯酸被消耗后，平衡向正反应方向移动，使次氯酸及时得到补充。,一、生活中的饮用水,问题：用什么方法可以鉴别纯净水和自来水？,agno3溶液和稀硝酸,自来水厂如何才能将原水变成我们日常生活中所用的自来水？,2.饮用水的净化过程一般包括凝结沉淀,自来水生产过程,过滤（去除沉淀）,空气氧化（除菌、去异味）,消毒（保持杀菌能力）,一、生活中的饮用水,自来水厂,沉淀池,自来水厂一瞥,采用液氯消毒的水不仅带有轻微的刺激性气味,而且在一定条件下氯气会与水中的有机反应物反应，生成一些有毒的卤代烃，如chcl3等，对人的健康产生不利影响。,臭氧发生器在高频高压电源的驱动下放电，使氧气转化成臭氧。臭氧具有强氧化性，它能破坏细菌的新陈代谢和繁殖过程，使细菌死亡，达到消毒的效果。由于消毒后臭氧转化成氧气，因此不会造成污染。,一、生活中的饮用水,问题2:为什么臭氧是最好的消毒剂?,氧化能力强、无毒、无污染,新型灭菌消毒剂二氧化氯二氧化氯的应用十分广泛，除用于一般的杀菌、消毒外，还广泛地用于环保、灭藻、漂白、保鲜、除臭等方面。二氧化氯现已被世界卫生组织列为a1级高效安全灭菌消毒剂我国从2000年起就逐渐用二氧化氯取代氯气对饮用水进行消毒,一、生活中的饮用水,你知道水垢的成分及水垢产生的原因吗？,一、生活中的饮用水,3、硬水及其软化,软水和硬水,天然水成分：ca2、mg2、hco3、co32、cl、so42、no3硬水：含有较多量的ca2和mg2的水软水：只含较少量或不含ca2和mg2的水,一、生活中的饮用水,3、硬水及其软化,使用硬水会给生产和生活带来许多不便。例如，在硬水中用肥皂洗涤衣物，不但难以洗净，还会使衣物变硬。锅炉用水的硬度高，放出的热水表面会有一层白色漂浮物。同时，锅炉内壁易结垢。这样不仅浪费燃料，而且会使锅炉管道因受热不均而导致变形或损坏，严重时还可能引起锅炉爆炸。,硬水的危害!,人饮用的水若硬度过高，对于不习惯的人来说，易造成肠胃功能紊乱，导致疾病的发生，如南方人初到北方时的“水土不服”现象；长期饮用过硬的水，还会使胃炎、结石等病的发病率上升。硬度过低，则人无法从水中吸收人体发育所必需的无机盐离子和微量元素等，对人体的危害也很大。,一、生活中的饮用水,3、硬水及其软化,如何用简单的方法区别软水和硬水？,加入肥皂水进行试验，振荡片刻。如果为硬水，则在水中会出现一些絮状物(硬脂酸钙或硬脂酸镁的沉淀)，且泡沫较少；反之也为软水。,洗头发时，为什么用肥皂后会感觉较涩，一般都是使用洗发剂或洗发水？,自来水一般为硬水。,（1）加热煮沸法：ca(hco3)2=caco3+co2+h2omg(hco3)2=mgco3+co2+h2omgco3+h2o=mg(oh)2+co2(若硬水中钙、镁离子以碳酸氢盐的形式存在),一、生活中的饮用水,3、硬水及其软化,（2）离子交换法：如：磺化煤法2nar+ca2+=car2+2na+2nar+mg2+=mgr2+2na+(若硬水中钙、镁离子以硫酸盐或氯化物的形式存在),一、生活中的饮用水,3、硬水及其软化,离子交换法装置,离子交换法装置,磺化煤的再生:当磺化煤中的钠离子全部为钙，镁离子所代替后就失去了软化能力，可用8%10%的氯化钠溶液浸泡，car2和mgr2就会跟钠离子发生交换作用，重新生成nar。又可发生交换作用使磺化煤得到再生：car2+2na+=2nar+ca2+mgr2+2na+=2nar+mg2+,检索咨询,终端净水,生活向导,自来水厂生产的自来水需要经过很长的输送管道才能进入千家万户。有时由于管道老化等原因，自来水进入家庭之前便受到污染，这种污染称为二次污染。另外，有些自来水在进入家庭之前储存在楼房顶部的水箱里，水箱较脏、水箱内壁防腐涂料不合格等因素也可能引起二次污染。现代住宅区提倡终端净水，即在家中的出水点前加装净水设备。这种终端净水方法可以消除二次污染，使饮用水更安全可靠。,喝纯净水比喝自来水好吗?,喝纯净水较卫生生产1体积纯净水需要4体积的自来水,浪费水有害物质会被放大，对人的危害更大使人体中矿物质和微量元素(ca2+,mg2+)大量流失,使用自来水时应注意些什么？,1、在饮用自来水前应将自来水煮沸，以除去残留的氯气以及氯代有机物，并杀死微生物。2、警惕早晨“死水杀手”-滞留水管中超过一夜的水（溶解金属后有毒，放掉约一面盆）。3、拒绝饮用反复煮沸的水（含亚硝酸盐和水垢）。4、不喝没有完全煮沸的水（患膀胱癌、直肠癌的可能性增加21%38，因为自来水中的有害病菌必须达到100时才能被完全杀死）,未经处理的排污,水上垃圾随处可见,城市水污染,臭美,溃烂,黑水和泡末,愁容,恶魔,死亡之水,陷阱,恐怖,水体污染示意图,水体污染的种类,物理污染化学污染生物污染,水体热污染：由于向水体排放温水，使水体温度升高到有害程度。水体热污染主要由于工业冷却水的排放，其中以电力工业为主，其次为冶金、化工、石油、造纸和机械工业等。水体热污染会影响水质和水生生物和生态，给人类带来间接危害。,第二单元水资源的合理利用,二、水质评价与污水处理,水体污染的危害,（1）重金属污染：汞、镉、铅和铬等造成的水污染。例如1953年日本水俣湾发生水俣病和痛痛病。,水中的重金属污染物通过食物链被富集，浓度逐级加大,（2）植物营养物质污染大量有机物或无机营养盐进入大海或海湾引起海域水体富营养化，诱发赤潮。,含n或含p的化合物（蛋白质、磷肥）,蛋白质在水中的分解过程：蛋白质氨基酸氨,最终以硝酸盐的形式成为水生植物的养料，而使藻类和其它浮游生物大量繁殖。,赤潮：是由于浮游生物异常繁殖使海水变色的现象。发生赤潮时，大量浮游生物浮在水面，减少或隔绝水中溶解氧的来源，使大量鱼类等水生生物缺氧而死。,植物营养物质污染,这种现象出现在江河湖泊则称为“水华”,2007年6月江苏无锡蓝藻事件,（3）石油泄漏、农药的广泛使用、工业废水中的酸、碱、盐等。,世界上最大的原油泄漏事件发生在1991年海湾战争造成的石油倾泻。因油港油库破坏而流入海湾的原油多达100多万吨。海面漂浮着一层厚厚的浮油，海水几乎掀不起浪来，只能像泥浆般涌动着。这一地区的海鸟，身上沾满了石油，无法飞行，只能在海滩和岩石上待以毙命。其他海洋生物也没能逃过这场灾难鲸、海豚、海龟、虾蟹以及各种鱼类都被毒死或窒息而死，成为这场战争的最大受害者。,多瑙河污染2000年2月12日，从罗马尼亚边境城镇奥拉迪亚一座金矿泄漏出的氰化物废水不可阻挡地流到了南联盟境内。毒水流经之处，所有生物全都在极短时间内暴死，迄今为止流经罗马尼亚、匈牙利和南联盟的欧洲大河之一蒂萨河及其支流内80的鱼类已经完全灭绝，沿河地区进入紧急状态。这是自前苏联切尔诺贝利核电站事故以来欧洲最大环境灾难。,05年11月13日13时40分左右，地处吉林省吉林市的中石油吉林石化公司101厂一化工车间连续发生爆炸,航拍受污染的松花江,超市供不应求，饮用水和饮料顷刻间被抢购一空,哈尔滨市政府发布公告05年11月22日中午起全市停水4天,水质检测科学全面地评价水质的优劣需要检测许多项目。常见的检测项目为：水温、ph、导电率、固体悬浮物、溶解氧(do)、化学需氧量(c