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1、第二单元 水资源的合理利用 1认识某些含氯化合物的杀菌消毒原理。 2了解离子交换法和加热法降低水硬度的原理。 3了解污水治理的基本原理。 4通过饮用水净化过程主要环节的化学知识,进一步掌握 有关Mg2、Ca2、Al3、Fe2、Fe3、Ca(HCO3)2和 Mg(HCO3)2的性质等知识。 5初步学习水处理中常用的沉降悬浮物, 降低水的硬度等实验 方法和操作技能。 6通过学习本单元知识,增强学生保护水 资源、防止水污染的意识,学会正确选择 饮用水。 保护水资源是每个公民义不容辞的责任, 保护水资源的一个基本方法就是合理利用 水资源节约 用水,你知道我们家中所用 的自来水是怎么得到的吗? 提示 要
2、经过采水、混凝反应、沉淀、过 滤及消毒等过程再进入千家万户。 1. 天然水中的杂质 通常分为三类:悬浮物质、胶体物质和 溶解物质。 2天然水净化过程 由天然水获得可以饮用的水一般需经过 去 除固体杂质 和 悬浮物、消毒、去除异味等一系列净化工 序,才能达到使 用标准。 笃学一 生活中的饮用水 悬浮物 明矾 活性炭 杀菌 液氯 次氯酸 漂白粉 臭氧 4硬水的软化方法 (1)硬水的概念:含有较多 的水叫做硬水;不 含或含较少钙、镁离子的水叫做软水。 (2)硬水软化及方法 除去或减少天然水中的Ca2、Mg2等的过程,叫做硬水 的软化。常用的硬水软化方法有 、 和 等。 药剂法:向水中加入适当的 使钙
3、、镁离子以 的形式从水中分离的方法,常用的化学药剂有 或 等。 钙、镁离子 药剂法 加热法 离子交换法 化学药剂 沉淀 生石灰纯碱 碳酸氢钙 碳酸氢镁 煮沸 离子交换法:当硬水中钙、镁离子以 的 形式存在时,可以通过离子交换法将其软化。通常用到的离 子交换剂为 。反应为: 2NaRCa2=CaR22Na,2NaRMg2=MgR2 2Na 目前,用 来软化硬水是工业上 常采用的方法。 硫酸盐或氯化物 磺化煤 阴、阳离子交换树脂 1.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: 、 、导电率、 、 、化学 需氧量、 、一些有毒有害物质的浓度等 。 (2)水生物生存与pH:自然界中的
4、水一般略显 性,这是 因为二氧化碳溶解在水中的原因,水生物只能在pH值6.5 9.5范围内的水中生存,在pH值小于5的水中,大多数 水生生物消失。 笃学二 水质评价与污水处理 水温pH固体悬浮物溶解氧 生化需氧量 酸 (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 过程(N转化为N2,C转化为CO2,H转化为 H2O)所需消耗的 (以mgL1为单 位) 。 耗氧有机物生化分解 氧气量 2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,其中 化学方法包括 、 、 等。 (2)废水处理方法选择:当采用化学处理方法处理时,不 同
5、类废水用不同的方法处理,含 废水一般 采用中和法处理; 等可以采 用氧化还原法除去;除去废水中的 用沉 淀法。 中和法氧化还原法沉淀法 盐酸的酸性 油类、氰化物、硫化物 重金属离子 【慎思1】 饮用水是否越纯越好? 提示 随着水污染的日趋严重,不少城市居民对 饮用水的质量普遍感到疑虑和担心,因而纷纷用 纯净水等替代日常饮用水,但如果长期饮用这种 水,会危害人体的健康,纯净水一方面过滤掉了 水中的各种有害、有毒物质,但另一方面,也过 滤掉了对人体有益的矿物质,长期饮用纯净水会 影响人体内的酸碱平衡,影响神经、肌肉和多种 酶的活动,减弱人体免疫力。正处于生长发育期 的青少年尤其要注意尽量少喝这种水
6、。 【慎思2】 如何鉴别 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。 【慎思3】 明矾净 水的原理是什么? 提示 利用Al3水解生成Al(OH)3胶体,其 具有吸附性,从而能够吸附水中的悬浮物 等杂质。 1水体污染概述 1984年颁布的中华人民共和国水污染防 治法中为“水体污染”下了明确的定义 ,即水体因某种物质的介入,而导致其化 学、物理、生物或者放射性等方面特征的 改变,从而影响水的有
7、效利用,危害人体 健康或者破坏生态环 境,造成水质恶 化的 现象称为水污染。 要点一 |水体污染 人类的活动会使大量的工业、农业 和生活废 弃物排入水中,使水受到污染。目前,全世 界每年约有4 200多亿立方米的污水排入江 河湖海,污染了5.5万亿立方米的淡水,这相 当于全球径流总量的14%以上。 水的污染有两类:一类是自然污染;另一类 是人为污 染。当前对水体危害较大的是人为 污染。水污染可根据污染杂质 的不同而主要 分为化学性污染、物理性污染和生物性污染 三大类。 引起水污 染的物质 水污染的来源水污染的危害 死亡有 机质 未经处 理的城 市生活污水,造 纸污 水,农业 污水,城市垃圾 消
8、耗水中溶解的氧气危及鱼类 的生存; 导致水中缺氧,致使需要氧气的微生物 死亡,而正是这些需氧微生物才能够分 解有机质,维持着河流、小溪的自我净 化能力。河流和溪流因此发黑变臭,毒 素积累伤害人畜 有机和 无机化 学药品 化工厂、药厂、 造纸、制革废 水,建筑装修, 干洗行业,化学 试剂 ,杀虫剂 ,除草剂 绝大部分有机化学药品有毒性,它们进 入江河湖泊会毒害或毒死水中生物,引 起生态破坏;一些有机化学药品会积累 在水生生物体内,致使人食用后中毒; 被有机化学药品污染的水难以净化,人 类的饮水安全和健康受到威胁 2水污染的危害概述(见下表) 引起水污 染的物质 水污染 的来源 水污染的危害 磷含
9、磷洗衣粉 ,磷、氮化 肥的大量施 用 引起水中藻类疯长 ;导致湖中细菌大量繁殖;疯长 的藻类 在水面越长越厚,终于有一部分被压在了水面之下,因难见 阳光而死亡。湖底的细菌以死亡藻类作为营 养,迅速增殖; 致使鱼类 死亡,湖泊死亡。大量增殖的细菌消耗了水中的氧 气,使湖水变得缺氧,依赖氧气生存的鱼类 死亡,随后细菌 也会因缺氧而死亡 石油化 工产品 如洗涤 剂 家庭和餐馆 大量使用的 餐具洗涤灵 大多数洗涤灵都是石油化工产品,难以降解,排入河中不仅 会严重污染水体,而且会积累在水产品中,人吃后会出现中 毒现象 引起水污 染的物质 水污染的来源水污染的危害 重金属(汞 铅镉 镍硒砷铬 铊铋钒 金
10、铂银 等) 采矿和冶炼过 程等 工业废 弃物,制革 废水,纺织 厂废水 ,生活垃圾(如电池 、化妆品) 对人、畜有直接的生理毒性;用 含有重金属的水来灌溉庄稼,可 使作物受到重金属污染,致使农 产品有毒性;沉积在河底、海湾 ,通过水生植物进入食物链,经 鱼类 等水产品进入人体 酸类如 硫酸 煤矿、其他金属(铜 铅锌 等)矿山废弃物 、向河流中排放酸的 工厂 毒害水中植物;引起鱼类 和其他 水中生物死亡;严重破坏溪流, 池塘和湖泊的生态系统 油类 物质 水上机动交通运输 工具如油船泄漏 破坏水生生物的生态环 境,使渔 业减产;污染水产品,危及人的 健康;海洋上油船的泄漏会造成 大批海洋动物(从鱼
11、虾 、海鸟至海 豹、海狮等)死亡 引起水 污 染的物 质 水污染的来源水污染的危害 悬浮物 土壤流失,向 河流倾倒垃圾 降低水质,增加净化 水的难度和成本;现 代生活垃圾有许多难 以降解的成分,如塑料 类包装材料,它们进 入河流之后,不仅对 水中生物十分有害(误 食后致死),而且会阻 塞河道 【例1】水的污染主要来自于 ( )。 天然水与空气、岩石和土壤长期接触 工业 生产中“三废”的排放 水生动物的繁殖 城市生活污水的大量排放 农业生产农药 、 化肥的滥用 A B C D 解析 水的污染主要来自工业“三废”的排放; 城市生活污水的大量排放;农业生产中化肥和农 药的滥用。 答案 B 水体污染的
12、因素较多,要了解和记忆常见的 水体污染的类型如重金属污染、生活污染、 农业、工业生产污染等。 【体验1】家用洗涤剂是污染水中磷元素的重要来 源(洗涤剂中常含有三聚磷酸钠),必须采取有效 措施,控制磷元素大量进入水体。其原因是 ( )。 A使水体酸度大大增加,腐蚀桥梁、闸门等设 施 B磷酸盐有毒、致癌,不能进入人体 C浮游生物得到养分,大量繁殖,死亡后腐败 耗尽水中氧,使水质恶化 D磷酸盐进入水体后,形成多种不溶性磷酸盐 ,再吸附杂质,日积月累使河床抬高造成 水患 解析 水中的N、P、K超过一定量即为水质 的富营养化,会导致水藻类和其他浮游生物 因养分过足而疯长。一部分大量繁殖,另一 部分缺氧死
13、亡,死亡后腐败再耗尽氧气,使 水质恶化。 答案 C 要点二 |污水的处理方法和原理 2中和法 对于酸性废水用熟石灰中和,碱性废水用 H2SO4或CO2来中和。反应为 :HOH =H2O。 3沉淀法 加入某些沉淀剂利用沉淀反应除去水中重 金属离子。如含有Hg2的废水中加入Na2S :Hg2S2=HgS,从而使Hg2转化 为HgS而除去。 【例2】下列有关水处理的说法中,不正确的 是 ( )。 A可以利用明矾等混凝剂溶于水后生成 的胶体吸附水中的悬浮颗粒 B可以利用熟石灰来中和酸性废水 C可以利用废水中的有机物来增加水中 的溶解氧 D可以利用沉淀反应除去水中的重金属 离子 答案 C 轧钢厂排出的废
14、水主要是含盐酸的酸性废水 ,一般采用中和法处理。油类、氰化物、硫 化物等可以用氧化还原法除去,空气、臭氧 、氯气是常用的氧化剂,沉淀法是除去废水 中重金属离子的主要方法。例如,加入适量 碱控制废水的pH,可将重金属离子以氢氧化 物沉淀的形式分离出来。 【体验2】某工厂排放的酸性废水中含有较多 的Cu2,对农 作物和人畜都有害,欲采用 化学法除去有害成分,最好是加入下列物 质中的( )。 A食盐、硫酸 B胆矾、石灰水 C铁粉、生石灰 D苏打、盐酸 解析 向其中加入NaCl、H2SO4不能除去Cu2 ,A错;因为废水中本来就有Cu2,再加胆 矾没有任何用处,只能浪费化学试剂,故B错 ;废水中的有害
15、成分除了Cu2外,还有酸, 二者均应被除去,故D中加入盐酸是错误的。 故选C。 答案 C 1永久硬度:由钙和镁的硫酸盐或氯化物 等引起的硬度叫做永久硬度。 2暂时硬度:由碳酸氢钙 和碳酸氢镁 引起 的硬度叫做暂时 硬度。 3硬水软化的方法 (1)暂时 硬水由于含有Ca(HCO3)2、 Mg(HCO3)2,故可以用加热煮沸法除去, 反应原理为: 要点三 |硬水的软化 误区警示 水垢的主要成分是Mg(OH)2和 CaCO3而不是MgCO3和CaCO3。 (2)既能软化永久硬度又能软化暂时 硬度的方 法有药剂 法和离子交换法。 【例3】下列有关硬水、软水及硬水软化的说法,正确的在 题后的括号里画“”,错误的在括号里画“”。 (1)Ca2、Mg2含量较多的水叫永久硬水。 ( )。 (2)雨水中Ca2、Mg2含量很少,因此雨水是软水。 ( ) 。 (3)硬水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。 ( ) 。 (4)用硬水洗衣服,肥皂不易起泡而且会产生胶状沉淀。 ( )。 (5)硬水煮沸后,Ca2、Mg2就消失变成