《高中化学：新课标人教版选修二 第二单元课题1 获取洁净的水 教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学：新课标人教版选修二 第二单元课题1 获取洁净的水 教案（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、主题主题 1 1 获取洁净的水获取洁净的水【导入新课导入新课】干旱灾区的朋友们好不容易找到的水源能直结接饮用吗？ 【分析】我们知道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，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。那么如何如何对水进行处理，如何获得符合所需标准的水，这将是 这节课将要学习的获取洁净的水。 【问题讨论问题讨论】自来水厂生产过程中为什么加入絮凝剂？ 【分析】天然水中常含有一些悬浮物和胶体，很难用自然沉降法除去。所以常用加入 混凝剂的方法，使细小的悬浮物和胶体聚集成较大颗粒而沉淀，然后过滤除去。像这种除 杂
2、的方法就称之为混凝法。 【板书】一、天然水的净化 【板书】1.混凝法： （1）原理：加入一种混凝剂（如：明矾、铁盐、亚铁盐等），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。 【提问提问】常用的混凝剂是明矾，你们知道明矾为什么能净化水？ 【分析】明矾的主要成分是 KAl(SO4)2，它是强电解质，在水溶液中发生完全电离，他 的电离方程式为：KAl(SO4)2 = K+ +Al3+ + 2SO42- ，Al3+与水发生水解反应生成 Al(OH)3， 水解方程式为 Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ Al(OH)3在水中以絮状的胶体形式存在，由于水中的胶体杂质
3、一般都带负电,而 Al(OH)3胶体粒子带正电，通过电性吸引作用，破坏了天然水中胶体杂质的稳定性，并 在分子引力作用下凝聚成大颗粒下沉。同时还能吸附一些悬浮物，这样就起到了净水的 作用。 【注意】同学们注意啦，胶体本身是不带电的，带电的是胶体粒子，这就像溶液一样， 溶液是成电中性，但溶液中的粒子有可能是带电的。 【过渡】近年来用含铝混凝剂处理饮用水的安全性不断受到质疑，有资料显示铝盐对 人体健康有危害，同学们可以看一下： 有资料表明：此外，铝可抑制胃液和胃酸的分泌，使胃蛋白酶活性下降，导致甲状旁 腺的亢进。当有铁存在时，铝的存在能增加水的脱色。 【解析】因此，世界卫生组织 1989 年就将铝作
4、为有毒有害物质在食品领域加以控制了， 我国卫生部 2000 年颁发的生活饮用水卫生标准中将铝列为饮用水水质控制指标之一， 并明确规定饮用水中铝含量不得高于 02mgL。 【过渡】随着社会的进步，在处理饮用水时，美国、欧盟以及日本等发达国家已普遍 改用三价铁混凝剂，而铝混凝剂逐渐被淘汰。铝混凝剂主要有？铁混凝剂主要有？ 【板书】（2）常见混凝剂：铝混凝剂：明矾，硫酸铝，聚合铝等铁混凝剂：高铁酸盐（钠，钾） ，硫酸亚铁，硫酸铁，碱式硫酸铁 等 【过渡】我们知道了明矾的净水原理，同样地其他铝混凝剂的净水原理和明矾一样，就 是 Al3+与水发生水解反应生成 Al(OH)3胶体，Al(OH)3胶体可以使
5、水中的胶体杂质凝聚 成大颗粒下沉，即胶体的聚沉，同时还能吸附一些悬浮物，这样就起到了净水的作用。 那铁混凝剂的净水原理又是如何的呢？由于高铁酸盐是一种新型水处理剂。下面我们就 来简要学习一下高铁酸盐。【分析】高铁酸盐是一种绿色净水剂，其有效成部分是高铁酸根（FeO4）2-。 这里，铁呈 +6 价，具有很强的氧化性，能通过氧化作用进行消毒，在杀菌消毒的同时，本身被还原成 Fe3+，又容易水解生成 Fe(OH)3 胶体，可以吸附水中的悬浮 物和 使胶体杂质聚沉，从而起到净化水的作用。 【板书】净水原理:Fe3+Fe3+ + + 3H2O3H2O FeFe (OH)3(OH)3 + + 3H+3H+
6、 【分析】高铁酸盐的作用有杀菌消毒和吸附水中的悬浮 物和使胶体杂质聚沉， 因此高铁酸盐同时具有氯气和 明矾的净水效果， 并且它在整个对水的消毒和净化 过程中，不产生任何对人体有害的物质。高铁酸盐被科学家们公认为绿色消毒剂。 【分析】高铁酸盐除了具有优异的氧化漂白、高效絮凝、优良的杀菌作用以外， 它还迅速有效地去除淤泥中的臭味物质。铁酸盐除臭主要是氧化掉诸如硫化氢 (H2S)、甲硫醇(CH3SH)、甲基硫(CH3)2S)、氨气(NH3)等恶臭物质，将其转化为安 全无味的物质。由于高铁酸盐在整个PH 值范围都具有极强的氧化性，因而对于淤 泥除臭处理是较为理想的方法。 【过渡】下面请同学看到实验 2
7、-1 【实验 2-1】：在河水中加入以下物质实验现象烧杯1加入绿矾搅拌后静置有少量胶状物出现烧杯2加 NaOH 溶液，使 pH=9，再加绿矾搅 拌后静置有沉淀析出烧杯3加入硫酸铁搅拌后静置有沉淀析出【过渡】从现象可以得出什么结论呢? 【学生讨论】为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的效果好？ 它在水中的作用与铝盐相似，亚铁盐在水中水解后生成的 Fe(OH)2溶解度较大，混凝 效果不好。所以，实际应用时必须将 Fe2氧化成 Fe3，在溶液中生成 Fe(OH)3，起到较好 的混凝作用。 【分析】在工业上常用 FeSO47H2O 作为混凝剂，因为它来源充足。在使用 FeSO47H2O 的时候一定要注意:1
8、、必须将 Fe2+转化为 Fe3+ ,因为 Fe(OH)3的净水效果要 好些; 由于 FeSO47H2O 溶于水后显酸性，而 Fe2在碱性条件下更容易被氧化成 Fe3，所以 要将 pH 调到 9 左右，变成效果更好的三价铁离子。 【过渡】开水壶用久了，内壁会长出一层厚厚的水垢 ，那说明自来水是什么水? 【过渡】在初中我们已经学过了硬水和软水的知识，下面我们就来简要回顾一下。 【板书】2、化学软化法 【设问】 什么是硬水？什么是软水？(通过阅读回答) 【板书】（1）天然水的分类： 硬水：含有较多 Ca2、Mg2的水叫做硬水；如矿泉水，自来水，河水、湖水、井水、 泉水，自然界中的地面水和地下水等。
9、 软水：含有少量 Ca2、Mg2或不含 Ca2、Mg2的水叫做软水。如雨水，雪水（刚下 的雨雪），纯净水等。【过渡】 硬水中含有 Ca2+、Mg2+的多少常用水的硬度来表示最初硬度是指水能溶解 肥皂的程度。同学们阅读课本有关硬度的小字内容。硬度的定义是什么？【板书】（2）硬度定义 ：1 升水中含有 10mmgCaO 或者相当于 10mmgCaO)称为 1 度（1。)【分析】水的硬度的表示方法有多种 ，目前没有一个统一的标准， 这种硬度的表 示方法称作 德国度，我国采用的表示方法与德国相同 ，这种表示方法 是我国目前最普 遍使用的一种水的硬度表示方法。【过渡】 通常根据引起水的硬度的物质是否含
10、HCO3-把水的硬度分为暂时硬度和永久 硬度 暂时硬度：如果水的硬度是由 Ca(HCO3)2或 Mg(HCO3)2所引起的，这种硬度叫做暂时硬 度。 永久硬度：如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久 硬度。【提问】思考：暂时硬度可以用什么方法消除？【分析】暂时硬度经加热之后分解成沉淀物从水中除去，故称为暂时硬度。而永 久硬度不能用加热分解的方法除去， 因此称为永久硬度 。 【过渡】一般天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度，因此，一般所说的硬度是泛 指两种硬度的总和【过渡】我们知道了硬水和软水，那硬水和软水应该如何鉴别呢？【板书】（3）硬水和软水的鉴别方法:肥皂水法：种
11、类硬水软水现象泡沫少，有大量浮渣有大量泡沫，无浮渣结论可用肥皂水来区别硬水和软水；硬水浪费肥皂加热法：种类硬水软水现象蒸发皿底部有白色固体蒸发皿底部无或很少固体结论可用蒸发法区别硬水和软水；硬水加热可形成水垢【过渡】我们为什么要研究硬水呢？【板书】（4）硬水给生活和生产带来的危害： 不适宜饮用，因为它容易引起肠胃不适，还能诱发疾病；北方水的硬度高，平均寿 命比南方人短 6 年。太硬或太软的水都不利于身体健康。 不利于洗涤，因为它会造成洗涤剂的浪费，使衣物失去原有色泽且变硬；因为用硬 水洗衣服的时候，水里的钙镁离子和肥皂结合，生成了脂肪酸钙和脂肪酸镁的絮状沉淀， 这就是“豆腐渣”的来历。 不能做
12、锅炉用水，因为它会使锅炉内结水垢，降低热效率，不仅浪费燃料，甚至严 重时能引起锅炉爆炸。【过渡】所以，我们必须将硬水进行软化。那么，就让我们接着学习硬水软化的方法 吧！【板书】（5）硬水软化的方法【分析】硬水的软化就是软化硬水的方法有多种，通常有加热法，药剂法及离子交换法。对于具有暂时硬度的 水可以用加热的方法进行软化。在前面已经提到可以用加热法来消除暂时硬度，下面我们 就来看一下它是如何消除的。由于具有暂时硬度的水的硬度是由 Ca(HCO3)2，Mg(HCO3)2引 起的。在加热的条件下它们会发生分解。 加热法Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2OMg(HCO3)2MgCO3CO2H2O思
13、考：CaCO3和 MgCO3的溶解度的差别？CaCO3不溶，MgCO3微溶。所以碳酸镁在进一步 加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁。MgCO3H2OMg(OH)2CO2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。 【小结】通过这样处理后，溶液中 Ca2、Mg2含量减小，因而硬度减小 【过渡】对于具有永久硬度的水可采用药剂法和离子交换法进行软化。 药剂法： 药剂法通过向硬水中加入适当的化学药剂，与 Ca2、Mg2发生化学反应，使 Ca2、Mg2以沉淀的形式分离出来，达到软化水的目的。 常用的化学药剂有纯碱、生石灰
14、等。对于工业锅炉用水，还有一种用磷酸盐作 药剂的处理方法，使沉淀物悬浮在水中而不结垢。根据水的硬度和对水质的要求，决定使 用某种药剂或同时使用几种药剂。 A如果对水的软化程度要求不高，或者仅为其它软化法做预处理，可以使用石灰，它 能消除水的暂时硬度： CaOH2O=Ca(OH)2 Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O Mg(HCO3)22Ca(OH)2=Mg(OH)2+2CaCO32H2O B如果对水的软化程度要求高一些，可以使用石灰和纯碱的混合物，它既能消除水的 暂时硬度，也可以消除水的永久硬度： CaCl2Na2CO3CaCO32NaCl MgSO4Na2CO3=MgC
15、O3Na2SO4 MgSO4Ca(OH)2=Mg(OH)2CaSO4 CaSO4Na2CO3CaCO3Na2SO4 【板书】离子交换法 【分析讲述】离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂分无机质类和有 机质类两大类。无机质类又可分天然的如海绿砂；人造的如合成沸石。有机质类 又分碳质和合成树脂两类。其中碳质类如磺化煤等；合成树脂类分阳离子型如强酸性 和弱酸性树脂；阳离子型如强碱性和弱碱性树脂、两性树脂和螯合树脂等类。 【过渡】离子交换剂中的阳离子与水中的 Ca2、Mg2发生离子交换作用，使水得到软 化。（现在常用作离子交换剂的离子交换树脂，是一类不溶于水但能与溶液中同电性离子进行交换的
16、有机高分子电解质，常用 NaR、HR 等表示。）如果用 NaR 表示离子交换剂，你 们可以用离子反应来表示离子交换法软化水的过程？ 【板书】离子交换原理 2NaR+Ca2=CaR2+2Na 2NaR+Mg2=MgR2+2Na 【过渡】下面来看一下离子交换法软化水示意图；接着看一下具体的交换过程 【思考】 这种离子交换是否可以无限进行？ 【解析】交换并非是无止境的。交换进行到离子交换剂中的 Na+全部被 Ca2、Mg2代 替后，离子交换剂即失去软化硬水的能力，也就是说交换后的水不再符合软水的标准时， 离子交换剂就失效了，此时必须使离子交换剂再生【提问】 什么是离子交换剂的再生？如何再生？(请一位同学回答)【讲解】常用 58NaCl 溶液浸泡失去交换能力的离子交换剂，CaR2和 MgR2跟 Na+ 发生交换作用重新生成 N
