2020秋高中化学 主题1 呵护生存环境 课题2 获取安全的饮用水学案 鲁科版选修1

课题2 获取安全的饮用水1认识从天然水中获得可饮用水的步骤与原理。(重点)2掌握离子交换法、药剂法和加热法降低水硬度的原理。(重难点)3了解污水治理的基本原理。(难点)4掌握污水处理的方法，认识污水处理的意义。(重难点)天然水的净化1.天然水制备饮用水的步骤2城市自来水的获取(1)策略用便宜、有效的方法把天然水中的悬浮物、微生物及异味除去，但无须除去水中所有的矿物质。(2)步骤1明矾净水的原理是什么？【提示】明矾溶于水后电离出Al3：KAl(SO4)2 12H2O=KAl32SO12H2O，水也能发生微弱电离，产生微量的OH，H2OHOH；Al3能与水中的OH结合成难电离的Al(OH)3，氢氧化铝在水中形成胶体，它对水中细小的悬浮物有很强的吸附性，能沉降除去悬浮物，达到净水的目的。硬水的软化1.水的硬度2硬水的危害(1)不能饮用易引起肠胃不适、诱发疾病。(2)不利于洗涤浪费肥皂，使衣物丧失鲜艳的色泽。(3)不能做锅炉用水会使锅炉内壁结垢，降低热效率，浪费燃料，甚至引起锅炉爆炸。3硬水的软化(1)定义：除去或减少天然水中的Ca2、Mg2等的过程。(2)方法：加热法；药剂法；离子交换法等。2生活中如何用简单的方法鉴别硬水和软水？【提示】方法1：取一杯热水，将肥皂切碎投入其中，肥皂能完全溶解，冷却后成为一种半透明的液体，即为软水；若冷却后水面有一层未溶解的白色物质，则为硬水，且白色物质越多，硬度越大。方法2：用烧杯盛水加热，若杯壁留下较多水垢，则为硬水。纯净水的制取方法1.原料：符合生活饮用水水质标准的水。2方法：电渗析法、离子交换法、反渗透法、蒸馏法。3过程H2O纯净水3纯净水是不是不含任何化学物质？长期饮用纯净水有什么不良之处？【提示】H2O就是一种化学物质。长期饮用纯净水会引起微量元素缺乏症。污水治理与环境保护1.人为因素的水污染主要是由工业废水、生活污水、农田排水以及降雨淋洗将大气中的污染物和堆积在地上的垃圾污染物冲入水中引起的。2活性污泥法二级处理工艺硬水的软化【问题导思】硬水软化的实质是什么？硬水软化的常用方法有哪些？它们分别适合软化哪类硬水？药剂法软化硬水常用的化学药剂有什么？能说出加入药剂的先后顺序吗？【提示】硬水软化的实质是除去或减少天然水中Ca2、Mg2的过程。硬水软化的常用方法有加热法、药剂法、离子交换法，加热法适合软化暂时硬水，药剂法、离子交换法软化暂时硬水、永久硬水均可。药剂法软化硬水常用的化学药剂有生石灰(与水反应生成熟石灰)和纯碱，加入药剂的先后顺序为先加生石灰，再加纯碱。1硬水的软化：除去或减少天然水中Ca2、Mg2等的过程。2常用方法(1)加热法通过加热煮沸使暂时硬水所含钙、镁的酸式碳酸盐发生分解，主要化学反应原理是：Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2O；Mg(HCO3)2MgCO3CO2H2O；MgCO3H2OMg(OH)2CO2(2)药剂法方法：通过加入化学药剂促使水中Ca2、Mg2以沉淀的形式从水中分离出来的方法。常用的药剂：生石灰、纯碱等。化学反应原理：Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2O；Mg(HCO3)22Ca(OH)2=Mg(OH)22CaCO32H2O；MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2；CaCl2Na2CO3=CaCO32NaCl(3)离子交换法通过加入离子交换剂与水溶液交换具有同性电荷的离子从而除去或减少不需要的离子的方法。常用于工业锅炉用水的软化。用阳离子交换剂软化硬水的原理是：2NaRCa2=CaR22Na；2NaRMg2=MgR22Na1一般来说，水的硬度是暂时硬度和永久硬度之和。2由于Mg(OH)2比MgCO3更难溶，因此水垢的成分为CaCO3和Mg(OH)2，而不是MgCO3。水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多_离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为_(写一个即可)。(2)将RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应该先使硬水通过_(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是_。(3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为_。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是_。(4)长期饮用蒸馏水会对身体造成危害，原因是_。【解析】(1)含有较多的钙、镁离子的水称为硬水；加热硬水产生碳酸盐的化学方程式为Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2O；Mg(HCO3)2MgCO3CO2H2O，故离子方程式为Ca22HCOCaCO3CO2H2O；Mg22HCOMgCO3CO2H2O。(2)先通过阳离子交换树脂RH，因溶液中镁离子易与ROH型阴离子交换树脂反应生成Mg(OH)2而影响交换效果。(3)电渗析法的动力是电势差。(4)蒸馏水中除去了人体所需的一些微量元素，可能引起一些微量元素缺乏症。【答案】(1)钙、镁Ca22HCOCaCO3CO2H2O(或Mg22HCOMgCO3CO2H2O)(2)RH先通过阴离子交换树脂可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果(3)反渗透法电势差(或电场力)(4)蒸馏水中除去了人体所需的一些微量元素，可能引起一些微量元素缺乏症1下列方法适宜软化永久硬水的是()A离子交换法B加热煮沸C加入Na2SO4溶液 D加入HCl溶液【解析】永久硬水是由Ca2、Mg2、SO、Cl引起的，所以通过离子交换法可以除去Ca2、Mg2，故A项对；加热煮沸只能软化暂时硬水，而不能软化永久硬水，故B项错；加入的Na2SO4溶液和HCl溶液不能使Ca2、Mg2沉淀，所以不能软化硬水，故C、D两项均错。【答案】A污水处理的方法【问题导思】污水处理的常用方法有哪些？中和法、氧化还原法、化学沉淀法处理污水的原理是什么？分别处理哪类污水？【提示】污水处理的方法主要有物理方法、生物方法和化学方法。化学方法又包括中和法、氧化还原法、化学沉淀法。见下表。1污水处理的方法主要有物理方法、生物方法和化学方法，化学方法又包括中和法、氧化法、还原法和化学沉淀法。2污水处理的化学方法对比方法原理设备及原材料处理对象中和酸碱中和，pH达中性石灰、石灰石、白云石等中和酸性废水，CO2中和碱性废水硫酸厂废水，印染废水等氧化还原投加氧化(或还原)剂，将废水中的物质氧化(或还原)为无害物质氧化剂有空气(O2)、漂白粉、氯气、臭氧等含酚、氰化物，硫、铬、汞废水，印染、医院废水等化学沉淀投加沉淀剂与废水中的重金属离子发生化学反应生成沉淀而分离沉淀剂含重金属离子的废水工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法类别都正确的是()选项污染物处理措施方法类别A废酸加生石灰中和物理法BCu2等重金属离子加硫酸盐沉降化学法C含苯废水用活性炭吸附物理法D含纯碱的废水加石灰水反应化学法【解析】A项中处理废酸用生石灰中和，措施正确，但方法类别为化学方法，A项错；B项中Cu2等重金属离子可用较活泼金属置换后提纯利用，不能用硫酸盐沉降，B错误；D项Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH，生成碱性更强的NaOH，应用适量酸处理，D错。【答案】C选择某种工业废水处理的措施和方法主要依据废水中所含污染物的性质，既可选择物理方法，又可选择化学方法时，优先考虑物理方法。2轧钢厂排出的废水主要含有盐酸，通常采用的处理方法是()A中和法B过滤法C氧化还原法 D化学沉淀法【解析】B、C、D均不能除去H。而中和法可以将H变成H2O，HOH=H2O。【答案】A1下列水中一定为软水的是()A雨水B泉水C煮沸过的水 D蒸馏水【解析】根据软水的概念知，泉水含大量Ca2和Mg2，是硬水。蒸馏水的制取过程中，水蒸发时Ca2、Mg2不会随之而蒸发，则蒸馏水一定为软水。C项若水为永久性的硬水，则煮沸过的水还为硬水。雨水一般为软水，但若空气含大量粉尘，粉尘中若有含钙化合物，雨水也可能为硬水。【答案】D2要使暂时硬水软化，可选用的最简单的方法是()A药剂法 B加热法C离子交换法 D过滤【解析】过滤不能达到硬水软化的目的。【答案】B3滇池素有“高原明珠”之美誉，后来污染严重。近年来，经过治理，水质明显好转，下列所采取的主要措施中，有效的是()生活污水和工业废水经过治理后排放农药、化肥的合理使用禁止捕鱼捉虾禁止使用含磷洗衣粉ABC D【解析】生活污水、工业废水、含磷洗衣粉的废水等任意排放，化肥、农药的使用不当，都会引起水污染，因此治理水质污染就要控制这些污染源。 【答案】B4下列有关水资源保护的说法中，不正确的是()A重金属离子对人体有害，可采用沉淀反应除去B化肥中含有植物营养素，可大量使用以改善水环境C轧钢厂排出的含盐酸的废水，可用熟石灰中和处理D天然水中的细小悬浮颗粒，可用明矾等混凝剂净化【解析】大量使用化肥，会使水体富营养化，导致浮游生物疯长，使水体缺氧，水质变坏。故选B。【答案】B5目前，城市污水处理厂多采用活性污泥法二级处理工艺来进行污水处理。该工艺的一级处理是在沉淀池中通过过滤除去污水中的固体沉淀物和悬浮物，再加入一定量的化学试剂中和酸性或碱性物质。二级处理是采用空气曝气活性污泥法，利用细菌等微生物除去废水中的有机污染物。(1)在这种污水处理工艺中，采用的污水处理方法有_(从下列选项选择，用符号填空)。A化学法B生物法C物理法(2)在这种污水处理工艺的二级处理中要进行“曝气”，其主要目的是_。(3)采用这种工艺处理过的水可回收再利用，它_(填“可以”或“不可以”)直接用作生活饮用水，其原因是_。【解析】