课题1　获取洁净的水

1、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+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ Fe3

2、+ + 3H2O Fe(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

3、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

4、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=30

5、0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

6、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

7、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(NaR HR) 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+C

8、a2+=CaR2+2Na+ 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+,再生：用810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:CaO Na2CO3 CaO+H2O=Ca(OH)2,Ca(OH)2+Ca(HCO3)2 Ca(OH)2+Mg(HCO3)2 Ca(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

9、,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

10、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

11、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+)=1.2X 10-3mol/L, c(Mg2+)=6X 10-4mol/L,则此水的硬度为 。 (5)若（4）中的天然水中还含有c(HCO3-)=8 10-4mol/L，现要软化10m3这种天然水，则需先加入Ca(OH)2 g，后加入Na2CO3 g。,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

12、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,B D,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6070。,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

13、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

14、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