高中化学：教学设计：水资源的合理利用（第2课时）

高中化学选修化学与生活

1.1空气质量的改善教学设计第2课时

水质评价与污水处理

敖空目标分析明课标力'条解读知"目标"要能,

•课标要求

1.通过典型的水污染实例认识水污染造成的危害，能说出污水处理中主要

的化学方法及其原理。

2.调查当地污水排放和处理情况，撰写调查报告，提出改进建议。

•课标解读

本节课是社会实践课，要求在老师的指导下，让学生调查当地污水排放和处

理情况，撰写调查报告，并提出切实有效的治理方法。

•教学地位

本课时在本章中的地位非常显著，这可从课标要求中看出。本节课的课标要

求逐渐升高：“说出”一“认识”一“报告”一“建议”o

教案设

教堂方案设计授方略流程细解用“教案

计区I

•新课导入建议

长江、淮河每年的秋季会有大量的水葫芦从上游冲下，并迅速生长，引起航

道阻塞。造成这种情况发生的主要原因是什么呢，这一节我们就学习水的污染与

治理。

•教学流程设计

课前预习安排：1.看教材P15-16填写【课前自主导学】中的“知识1水质评价”,

并完成【思考交流1］。看教材P16.17,填写【课前自主导学】中“知识2污水处

理”，并完成【思考交流2】

2.建议方式：同学之间可以进行讨论交流=步骤1:1.导入新课

2.本课时教学地位分析n步骤2：建议对【思考交流】多提问几个学生,

使80%以上的学生都能掌握该内容，以利于下一步对该重点知识的探究

U

步骤6：师生互动完成探究2“污水处理方法”互动方式：可利用问题导思所

设置的问题，由浅入深进行师生互动。建议除例2外，可使用“教师备课资源”

为您提供的五种污水处理的基本方法拓展学生的思路u步骤5：在老师指导下由

学生自主完成【变式训练1］和【当堂双基达标】中的1、2题，验证学生对探

究点的理解掌握情况U步骤4:教师通过［例1］和教材P15.16的讲解对探究1

中的对水体污染种类，水质检测项目进行总结U步骤3：师生互动完成探究1“水

质评价”。互动方式：可利用问题导思所设置的问题，由浅入深进行师生互动。

建议除例1外，再变换一下命题角度，设置一些备选例题以拓展学生的思路

步骤7：教师通过【例2】和教材P16-17的讲解对探究2中的污水处理方法,

特别是化学处理方法进行总结=步骤8：在老师指导下由学生自主完成【变式训

练2］和【当堂双基达标】中的3、4题，验证学生对探究点的理解掌握情况今

步骤9：先由学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照【课堂小结】以明

确掌握已学的内容。安排学生课下完成【课后知能检测】

课标解读重点难点

1.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

1.水体溶氧量的计算。（重点）

定水体的pHo

2.废水中重金属离子的去除方法。

2.知道水污染的危害，了解污水治理的

（重难点）

基本原理。

3.了解中和法、氧化法、沉淀法等常见

的水污染处理方法。

褓的自主导学自主学

理教材自查自测固”基础习区!

水质评价

1.评价方式：评价水质的优劣通常从以下几个方面：水温、因、导电率、固

体悬浮物、溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、一些有毒有害物质的浓度等。

2.水生生物生存与pH：自然界中的水一般略显酸性，这是因为二氧化碳溶

解在水中的原因，水生生物只能在一定pH范围内的水中生存，在pH过小或过

大的水中，大多数水生生物消失。

3.生物化学需氧量概念：生物化学需氧量是指单位体积水中耗氧有机物生

化分解过程（N转化为N2,C转化为CO2,H转化为H20）所需消耗的氧气量（以

mg1-1为单位）。

||口思考交流||

1.什么是生化需氧量？

【提示】地面水体中微生物分解有机物的过程消耗水中溶解氧的量，称生

化需氧量，通常记为BOD,常用单位为mg-L-%

污水处理

1.方法：水质不同的污水通常采用不同的处理方法，常用的处理方法有物理

方法、化学方法和生物方法。

2.废水处理方法选择：当采用化学处理方法处理时，不同类废水用不同的

方法处理，含酸性物质的废水一般采用中和法处理;含油类、氧化物等的废水可

以采用氧化还原法除去；除去废水中的金属离子用沉淀法。

||Q思考交流||

2.如果废水中有CuS04怎样除去？

【提示】属于重金属离子，一般采用沉淀法，可以向废水中撒入生石

灰粉或泼撒石灰浆等方法让Cu2+转化为CU（0H）2,从废水中沉淀出来。

■专互动探究合作探

破疑难师生互动提“知能

究区I

探究11............_水质评价

【问题导思】

①水质评价的意义何在？

【提示】在治理水污染之前，先通过水质检测了解水体污染的程度，为治

理水污染提供依据，根据污染物的种类，选用不同治理方法。

②能用广泛pH试纸测量pH为6.8的水吗？

【提示】不能，广泛pH试纸测量出pH都取正整数。

1.水质评价的项目

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(COD)、生化需氧量(BOD)、

一些有毒有害物质的浓度等。

(1)溶解氧

溶解在水中的氧(02)称为溶解氧。水中溶解氧含量是水质指标的重要组成部

分。水中溶解氧含量受到两种因素的影响：一种是使DO下降的耗氧作用，包括

耗氧有机物降解耗氧，生物呼吸耗氧；另一种是使DO增加的复氧作用，主要有

空气中氧的溶解，水生植物的光合作用等。这两种作用的相互消长，使水中溶解

氧含量呈现出变化。

(2)化学需氧量

水中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程所消耗氧化剂的量，称

为化学需氧量(COD)。化学需氧量以每升水样消耗氧(02)的毫克数表示，即单位

是mg.L-。化学需氧量是用来表示水质优劣的参数之一。

(3)生化需氧量

单位体积水中耗氧有机物生化分解过程(N转化为N2,C转化为CCh,H转

化为H20)所消耗水中溶解氧(02)的量(单位为mg-L-1),叫做生物化学需氧量

(BOD),简称生化需氧量。生化需氧量是用来表示水质优劣的参数之一。

一般生化需氧量用20℃时水样在5天内的需氧量来表示，称为5日生化需

氧量，表示为BOD5。B0D5越大，说明水中待分解的耗氧有机物越多或已被分

解的耗氧有机物越多。水中过多的耗氧有机物导致水污染，耗氧有机物被分解的

产物也可能导致水污染。

2.测定水的pH

先用广泛pH试纸测定,再选取与所测pH相近的精密pH试纸进行测定。依

据水样的pH,可判断它是否适合鱼类的生长。

F伤IID环境监测测定水中的溶解氧的方法是：①量取amL水样。迅

速加入MnSCU溶液和碱性KI溶液(含有KOH),立即塞好瓶塞，反复振荡，使之

充分反应，其反应式为2Mn2++O2+4OH-=2MnO(OH)2(该反应极快)。②开塞

后迅速加入1〜2mL浓H2so4(提供H+)使之生成L,再用bmol-L-1的Na2s2O3

溶液滴定(以淀粉为指示剂)，消耗VmL,有关反应方程式为MnO(OH)2+2「+4H

+===Mn2++12+3H2。；I2+2s2。歹=2「+SQT。

水中溶解氧的计算式是mol/Lo

【解析】开塞后的反应是MnO(OH)2将「氧化为12,12与S20/反应生成

「和s4oro

设水中溶解的氧气的物质的量为X。

02〜2MnO(OH)2〜2h〜4Na2s2O3

1mol4mol

xbmol-L-1xVxlO3L

1______x_____

x=2.5Z?VxlO_4mol

4bVxlO-3mor

2.5Hxl（F4moi0.256V

（）

r°2=—axlO^3L一amol/L

O25W

【答案】

a

I规律方法I

利用关系式法求解，需建立已知量与待求量间的定量关系式，然后建立比例

关系进行求解，此等量关系可以是物质的量关系，也可以是电子守恒关系等。

＞变或训练

1.下列项目：①水温②导电率③pH④固体悬浮物

⑤溶解氧(DO)⑥化学需氧量(COD)⑦生化需氧量(BOD)⑧一些有毒

有害物质的浓度等，其中属于评价水质优劣需要检测的项目是()

A.③④⑤⑥⑦⑧B.⑤⑥⑦⑧

C.④⑤⑥⑦⑧D.①②③④⑤⑥⑦⑧

【解析】水质评价需检测的项目属识记内容。

【答案】D

..........................4污水处理方法

【问题导思】

①用物理法治理污水，一般包括哪些方法？

【提示】过滤、沉淀、离心分离等

②含CN+的废水一般用什么方法除去Cr3+?

【提示】向含CF+废水中加入石灰，降低溶液酸度，当调节废水的pH至

8~9时，CF+就会形成难溶于水的Cr(0H)3,从而达到除去废水中Cp+的目的。

污水处理方法归纳

基本方法基本原理单元技术

物理法物理或机械的分离过程过滤、沉淀、离心分离、上浮等

加入化学物质与污水中有害物中和、氧化、还原、分解、混凝、

化学法

质发生化学反应的转化过程化学沉淀等

物理化汽提、吹脱、吸附、萃取、离子

物理化学的分离过程

学法交换、电渗析、反渗透等

微生物在污水中对有机物进行活性污泥、生物滤池、生物转盘、

生物法

氧化、分解的新陈代谢过程氧化塘、厌气消化等

温馨提醒

进行污水处理时，须先考虑用物理方法，再考虑使用化学方法。

，例国目前,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】(1)由题干中“过滤”“加化学试剂”“利用细菌等微生物”的字眼即可

作答。

(2)“曝气”的含义是使水暴露在空气中，使水与空气接触的面积增大，增加水

中的含氧量，以加速水中有机物的分解。

(3)该工艺所采用的方法对污水的处理不是很彻底，如未涉及重金属离子的

除去等。

【答案】(1)A、B、C

(2)增加水中的含氧量，加速水中有机物的分解

(3)不可以该工艺所采用的方法对污水的处理不是很彻底，处理过的水的

水质不符合生活饮用水的标准

♦变五训练

2.水体污染物有：I.含盐酸的酸性废水，n.油类、氟化物、硫化物，in.

重金属离子；

污水处理的化学方法有：a.中和法，b.沉淀法，c.氧化还原法。对水体污染

物处理所采用的方法不正确的是()

A.I,aB.II,c

C.I,bD.IILb

【解析】中和法通常用来调节水的酸碱性；沉淀法通常用来除去水中的重金

属离子及胶状物质；氧化还原法通常用来除去水中的油类、50歹、CW及S2-

等。

【答案】C

【教师备课资源】

五种污水处理的基本方法

(1)物理法：利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。例如沉淀法(重

力分离法)除去水中相对密度大于1的悬浮物；过滤法(滤网沙层活性炭)可除

去水中的悬浮物；蒸发法用于浓缩废水中不挥发性和可溶性物质，另外还有离心

分离法、汽浮(浮选)法、高梯度磁分离法等。

(2)化学法：利用化学反应或物理化学作用处理回收可溶性废物或胶状物质。

例如中和法用于中和酸性或碱性废水；萃取法利用可溶性废物在两相作用中溶解

度不同的“分配”，回收酚类和重金属等；氧化还原法用来除去废水中还原性或氧

化性污染物，杀灭天然水体中的病原菌。此外还有混凝法和化学沉淀法等。

(3)物理化学法：吸附法、离子交换法、萃取法、膜析法、蒸发法。

(4)生物法：利用微生物的生化作用处理废水中的有机污染物。例如，生物

过滤法和活性污泥法来处理生活污水或有机生产废水，使有机物转化降解成无机

盐而得到净化。止匕外，还有生物膜法、生物塘法。

(5)污泥土地处理法：用于有机质处理。污水灌溉，慢速下渗，快速下渗。

'①水温

②pH

③导电率

④固体悬浮物

1.水质评价〈小、内到X

⑤溶解氧

⑥化学需氧量

⑦生化需氧量

、⑧有毒有害物质浓度

[①物理法

2.污水处理1②化学法

〔③生物法

专专双基达标交流学

随堂练生生互动达“双标

习区I

1.下列项目，不属于水质检测项目的是（）

A.Cr3+浓度

B.Na+浓度

C.大肠杆菌浓度

D.水中氧的浓度

【答案】B

2.下列说法错误的是（）

A.固体悬浮物是水质评价检测项目之一

B.水的pH过大或过小都不利于水生生物正常生长

C.测定水体pH时采集样品的地点越多，测定的pH值越准确

D.B0D5越大，水污染程度越小

【解析】B0D5越大，说明被耗氧有机物污染越严重。

【答案】D

3.污水处理的主要方法有：①中和法；②化学沉淀法；③氧化还原法；④

过滤法。其中属于化学方法的有

A.①②③

B.①②④

C.②③④

D.①②③④

【解析】过滤法属于物理方法。

【答案】A

4.如图是某市污水处理的工艺流程示意图:

(1)常用的混凝剂可以是—(任填一种混凝剂的名称)。

(2)加入熟石灰的目的是—，写出相关的化学方程式

(3)加入Na2s的作用是-

【解析】格栅间是用来除去大块物体的,然后加入混凝剂沉降水中悬浮物,

然后加入熟石灰以除去溶液中的H+从而进入沉淀池，加入Na2s是为了除去溶液

中的Hg2+等重金属离子使之沉降下来，最后达标排放。

【答案】(1)明矶(其他合理答案均可)

(2)中和酸性废水Ca(OH)2+2HCl===CaCh+2H2O

(3)除去Hg2+等重金属离子

程后知能检测课下测自我评估提“考能”叫蕾¥

i.水的污染主要来自()

①天然水与空气、岩石和土壤长期接触②工业生产中废气、废液、废渣的

排放③水生动物的繁殖④城市生活污水的大量排放⑤农业生产中农药、化

肥使用不当

A.④⑤B.②④⑤

C.①②③D.②③④⑤

【解析】水的污染主要来自工业生产中废气、废液、废渣的排放，城市生

活污水的大量排放，农业生产中农药、化肥使用不当。

【答案】B

2.某工厂排放的酸性废水中含有较多的铜离子，对农作物和人畜都有害，

欲采用化学方法除去有害成分，最好是加入下列物质中的（）

A.食盐、硫酸B.胆矶、石灰水

C.铁粉、生石灰D.苏打、盐酸

【解析】食盐和胆矶不能除掉铜离子，若加苏打，虽可除掉铜离子，但后

面加入的盐酸不能中和酸性废水。

【答案】C

3.经水质评价检测，某湖泊中的溶氧量偏低，下列因素不可能造成此现象

的是（）

A.大量耗氧有机物排入湖泊中

B.水体富营养化，使水生植物过度生长

C.气温较高，气压较低

D.Ca2+、Mg?+浓度较大

【解析】A、B、C三项都可导致水中溶氧量降低，D项不会导致湖泊水

中溶氧量降低。

【答案】D

4.要防止水体污染，改善水质，最根本的措施是（）

A.控制工业废水的排放

B.对河水进行消毒处理

C.控制农田排水

D.减少用水量

【解析】改善水质的根本措施是控制工业废水的排放和对污染河流进行治

理。

【答案】A

5.某地有甲、乙两工厂排放污水，污水中各含有下列8种离子中的4种（两

2+3++

厂不含相同的离子）：Ag+、Ba>Fe>Na>SOH、NO,、OH>Clo两厂单

独排放都会造成严重的水污染，如将两厂的污水按一定比例混合，沉淀后污水便

变成只含硝酸钠的无色澄清溶液，污染程度大大降低，关于污染源的分析，你认

为正确的是（）

A.SOT和N03可能来自同一工厂

B.C「和NO,一定在不同的工厂

C.Ag+和Na+可能来自同一工厂

D.Na+和N05一定不来自同一工厂

【解析】如溶液呈酸性可能有Ag+、Fe3+、Ba2+等，不可能含有OIT、SCT、

Cl",因AgCl、Fe（OH）3、BaSCU难溶于水,根据溶液呈电中性，一定含NO,。

如溶液呈碱性可能含有：OH-、SO/、cr,不可能含有Ag+、Fe3\Ba2+,根

据溶液呈电中性，一定含Na+。

【答案】BD

6.目前，我国的太湖、巢湖等淡水湖泊受到了严重的富营养化污染，这种

污染是湖水中某些元素含量过高而引起的，这些元素主要是（）

A.H,0B.C,C1

C.N,PD.Cu,Hg

【解析】N、P、K为植物生长所需的营养元素，水体中含量过高，会导

致水体富营养化。

【答案】C

7.你估计一个湖泊中氧气的浓度在什么时间和什么状态的环境下最高

（）

A.夜间被污染的湖水

B.夜间无污染的湖水

C.白天被污染的湖水

D.白天无污染的湖水

【解析】综合分析光合作用、呼吸作用的生理功能即可得到答案。

【答案】D

8.下列污水中污染物和治理方法对应关系不正确的是（）

A.盐酸----中和法B.Cu2+——沉淀法

C.Na2s——氧化还原法D.氟化物——沉淀法

【解析】富化物具有还原性，可用氧化还原法除去。

【答案】D

9.下列说法正确的是()

A.水俣病是因为长期食用富含汞的鱼和贝类而造成的慢性汞中毒

B.水俣病是因长期食用用含镉的污水灌溉的水稻造成

C.日本的水俣病是无机汞引起的汞中毒

D.深海的生物对重金属离子的富集浓度大

【解析】水俣病是因长期食用含汞的鱼和贝类等而造成的慢性汞中毒。而

且是无机汞转变为有机汞而引起的汞中毒。海水中的重金属污染物可以通过水中

的食物链：海藻——海洋微生物——小鱼——海鸟被富集，浓度逐级加大，海鸟

对重金属离子的富集浓度大而不是深海的生物。

【答案】A

10.某黄金冶炼公司在处理尾矿废液过程中，发生有毒HCN外溢事故，造

成人员中毒。已知HCN是一种无色剧毒气体，遇皮肤或通过呼吸道吸入均会造

成严重的中毒或死亡，HCN遇明火或强灯光均会易燃或易爆。它的水溶液是一

种极弱的易挥发酸。结合以上信息，下列说法你认为错误的是()

A.为了防止冶金络合剂氟化钠产生HCN,废液排放前应加入足量石灰和漂

白粉

B.检查HCN外溢时，必须穿特制防护服，并用特制的手电筒

C.河水有自净能力，冶金废水可直接排放到河流中进行稀释、降解

D.实验室配制氟化钠溶液时，最好在通风橱中进行

【解析】HCN是酸性物质、剧毒，可被碱性物质石灰和漂白粉吸收，与

其接触一定要加强自身保护，以防中毒。

【答案】C

11.在一条鱼、虾几乎绝迹的小河边，从上游到下游依次有四座工厂：甲、

乙、丙、丁，它们排出的废液里，每厂含有Na2co3、FeCb、Ca(OH)2、HC1中

的一种。某中学环保小组对河水监测发现：①甲处河水呈乳白色；②乙处河水呈

红褐色；③丙处河水由浑浊变澄清；④丁处产生气泡，河水仍是澄清的。请回答:

(1)四座工厂排出的废液里含有的污染物分别是：

甲,乙________,丙,To

(2)在丁的下游某处取出的河水中，肯定含有的离子是

(3)小河中鱼、虾几乎绝迹的原因是

【解析】(l)Ca(0H)2微溶于水，故甲处溶有Ca(0H)2；乙处河水呈红褐色,

3+

说明含Fe(0H)3,Fe+30H=Fe(OH)3；,则乙处含FeCb；丙处河水变澄清，

+3+

则发生反应：Fe(OH)3+3H=Fe+3H2O；丁处发生反应：C01+2H'===C02T

+H2Oo

(2)通过以上反应可知，丁的下游Ca2+、Fe3+有可能被COM完全沉淀。

【答案】(l)Ca(OH)2FeChHC1Na2cO3(2)Na+、CP、H+>OH(3)

废水中含大量的强酸强碱，改变了河水的pH值，使鱼、虾无法存活

12.在我国南方某些地区，原本澄清的井水在水缸中久置后，水面会出现一

层棕红色的“锈皮”，并有少量棕红色絮状沉淀积于缸底，当地居民常采用往水中

加明矶的方法来处理这个问题。

(1)井水久置后，缸底出现的棕红色絮状沉淀的主要成分是(写化学

式),形成的原因是(写离子方程式)：

(2)用化学方法鉴别经明矶处理后的水的步骤是：；有

关的离子方程式为：

(3)向含有铭离子(CF+)的废水中加入熟石灰[Ca(OH)2],降低溶液的酸度。当

调节废水的pH至8〜9时，铭离子形成Cr(OH)3沉淀而分离，其反应的离子方程

式是：

【解析】(1)棕红色絮状沉淀为Fe(OH)3,是由于Fe3+易水解成Fe(OH)3胶

体吸附悬浊物沉淀而成。

(2)明研处理过的水中含SO厂，检验SO歹的存在即可。

(3)据复分解反应规律书写方程式，再改写成离子方程式。

3++

【答案】(l)Fe(0H)3Fe+3H2OFe(OH)3+3H

(2)取少量水样加入少量BaCb溶液，若溶液中出现白色浑浊，即为明矶处理

2+

过的水Ba+SO4===BaSO4；

3+