2018年高中化学第二单元化学与资源开发利用课题1获取洁净的水教学案新人教版选修2

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1、新人教版高中化学选修2学案课题1获取洁净的水天然水的净化自读教材夯基础1天然水的净化方法混凝法和化学软化法。2混凝法(1)明矾净水原理:电离:KAl(SO4)2=KAl32SO,Al3发生水解:Al33H2OAl(OH)33H,净水(2)工业生产中常用的混凝剂有明矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等。(3)获取生活用水:混凝剂难以清除溶解于水中的有机物、无机盐和微生物。获取生活用水的一般过程:混凝沉淀过滤杀菌。3化学软化法(2)天然水(3)水的硬度天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。(4)硬水的软化:暂时硬水的软化用加热法,其原理为(填化学方程式):Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2O

2、,Mg(HCO3)2MgCO3CO2H2O,MgCO3H2OMg(OH)2CO2。跟随名师解疑难(1)强酸弱碱盐水解其溶液呈酸性,如Fe2(SO4)3溶液:Fe33H2OFe(OH)3H;强碱弱酸盐水解其溶液呈碱性,如NaClO溶液:ClOH2OHClOOH;强酸强碱盐不水解,其溶液呈中性,如NaCl、KNO3溶液。(2)FeSO47H2O是一种常用的混凝剂,但在使用FeSO47H2O作混凝剂时,要注意两点:Fe(OH)2溶解度较大,混凝效果不好,应先将Fe2氧化成Fe3,再水解得到Fe(OH)3胶体;Fe2在碱性条件下更易被氧化成Fe3,故将pH调到9左右。(3)药剂法和离子交换法不仅可以消

3、除水的永久硬度,也可消除水的暂时硬度。(4)水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,不是CaCO3和MgCO3,因为加热时MgCO3H2OMg(OH)2CO2。(5)离子交换树脂软化硬水和再生的过程如下图所示:剖析典例探技法例1某综合实践活动小组到自来水厂进行参观,了解到天然水处理成自来水的工艺流程示意图如下:(1)天然水中含Ca2、Mg2、HCO、Cl等,加入CaO后生成 Ca(OH)2,进而发生若干个复分解反应,试写出其中任意一个反应的离子方程式:_。(2)加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒,该过程是_(填写下列各项的序号)。只有物理过程,无化学过程只有化学过程,无物理过程既有化学过

4、程又有物理过程FeSO47H2O是常用的凝聚剂,加入后最终生成红褐色胶状沉淀,则这种沉淀是_。(3)通入二氧化碳的目的是_和_。(4)气体A的作用是_。(5)下列物质中,_可以作为气体A的代替品(填写下列各项的序号)。ClO2浓氨水SO2浓硫酸名师解析由题意可知:天然水中加入CaO后发生的复分解反应有HCOOH=COH2O、Ca2HCOOH=CaCO3H2O、Ca22HCO2OH=CaCO3CO2H2O、Mg22OH=Mg(OH)2,任意写出一个即可。加入凝聚剂除去其中的悬浮固体颗粒,该过程既有胶体的吸附作用也有化学反应,所以既有化学过程又有物理过程。FeSO47H2O加入后生成红褐色Fe(O

5、H)3胶状沉淀。通入二氧化碳的目的是除去钙离子并调节溶液酸度。气体A应是氯气,其作用是杀菌消毒,所以可以找具有强氧化性的ClO2代替。答案(1)HCOOH=COH2O(或Ca2HCOOH=CaCO3H2O或Ca22HCO2OH=CaCO3CO2H2O或Mg22OH=Mg(OH)2)(2)Fe(OH)3(3)除去钙离子、调节溶液酸度(4)杀菌消毒(5)名师点睛水净化的基本流程ClO2、O3、Na2FeO4等新型高效消毒剂正逐步替代液氯或漂白粉等传统消毒剂。污水处理自读教材夯基础1污水处理(1)污水中的悬浮物用混凝法除去。(2)溶解在水中的污染物可采用中和法、沉淀法、氧化还原法等。2中和法(1)酸

6、性废水可用熟石灰中和;(2)碱性废水可用H2SO4或CO2中和。3沉淀法含有Hg2的废水,可向其中加入Na2S,离子方程式为Hg2S2=HgS。4氧化还原法利用空气或氧化剂可将废水中的有机物氧化为无害物质。跟随名师解疑难实际处理工业废水时,根据污染物组成和回收用水水质要求的不同,经常需要采用多种技术分级处理。剖析典例探技法例2某厂废水中含5.00103 molL1的Cr2O,其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝,将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次为3、2),设计了如下实验流程:(1)第步反应的离子方程式是_。(2)第步中用pH试纸测定溶液pH的操作是_。(

7、3)第步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外,还有_。(4)欲使1 L该废水中的Cr2O完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4,理论上需要加入_g FeSO47H2O。名师解析(1)Cr2O有较强氧化性,FeSO47H2O中Fe2有一定的还原性,在酸性介质中发生氧化还原反应,Cr2O转化为Cr3,Fe2转化为Fe3,Cr2O14H6Fe2=2Cr36Fe37H2O。(2)应将试纸展放在表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液滴在试纸中部,再与标准比色卡对照得出pH。(3)由题给框图可得:Fe2过量,加NaOH溶液时,产生Cr(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2三种沉淀。(4)1 L废水中含n(

8、Cr2O)5.00103 mol。由元素守恒得:Cr2O4Cr0.5Fe1.5FeO410FeSO47H2O,所以理论上n(FeSO47H2O)10n(Cr2O)0.05 mol。m(FeSO47H2O)0.05 mol278 gmol113.9 g。答案(1)Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O(2)将一小片pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点在pH试纸上,待变色后立即与标准比色卡对照(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2(4)13.9名师点睛(1)注意溶液的酸碱性对氧化还原反应的影响,对物质性质的影响及对离子存在的影响。(2)解答此类的计算题时,利用物料守恒、电荷守恒

9、等守恒关系,可使问题简单化。海水淡化自读教材夯基础(1)海水淡化常用的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。(2)电渗析法是利用离子交换膜对水中阴、阳离子有选择透过性,在外加电场作用下,使阴、阳离子转移到另一部分水中而达到淡水和浓缩海水分离的方法。(3)因地制宜地选择海水淡化的方案,需要注意:该地区的地理环境;该地区所需淡水量的多少;该地区的经济状况;该地区的技术条件。剖析典例探技法例3海水淡化可采用膜分离技术,如右图所示,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中的各种离子不能通过淡化膜,从而得到淡水,对加压后右侧海水成分变化分析,正确的是()A溶质质量增加B溶液质

10、量不变C溶剂质量减少 D溶质质量分数不变名师解析右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧水池,而各种离子不能通过淡化膜,故溶质质量不变,溶剂质量减少,溶质质量分数增大。答案C名师点睛纯水制造工业中应用最广泛的膜分离技术有电渗析法和反渗透法。若用半透膜把含盐浓度不同的两种溶液分开后,低浓度溶液中的水会自动通过膜渗透到高浓度溶液中。若在含盐高的一侧外加一压力,则可迫使水向相反方向渗透,这种方法即为反渗透法,本题中的方法即为反渗透法。(1)(2)(3)海水淡化硬水和软水的区分方法:(1)加热或长期放置后有水垢产生的水是硬水。(2)向水中加肥皂水,泡沫很少的水是硬水,有大量泡沫出现的水是软水。1明矾是一种

11、较好的净水剂,这是因为()A本身有较强的吸附性B本身与悬浮杂质生成沉淀CAl3水解呈酸性DAl3水解生成的Al(OH)3胶体有吸附作用解析:明矾溶于水电离出Al3,Al3水解生成Al(OH)3胶体:Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H,Al(OH)3胶体有吸附作用。答案:D2关于硬水的下列叙述中,错误的是()A硬水中的Ca2、Mg2离子可阻碍肥皂起泡B用漂白粉对自来水消毒,会增加水的硬度C向硬水中加入明矾,可以使硬水软化D雨水的硬度比海水的硬度小解析:C项向硬水中加入明矾,只能对一些悬浮物质吸附,并不能除去其中的Ca2、Mg2使之软化。答案:C3污水处理的主要方法有:中和法;化学沉淀法;氧

12、化还原法;过滤法。其中属于化学方法的是()ABCD解析:本题考查了物质分离的方法。中和法、化学沉淀法(加入化学试剂形成沉淀)和氧化还原法均属于化学方法,而沉淀法是分离难溶性固体和液体的混合物的方法,为基本实验操作,所以选A。答案:A4下列说法不正确的是()A蒸馏法淡化海水是将水加热蒸发汽化,然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水的方法B离子交换膜分为阳膜和阴膜,阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过,这就是离子交换膜的选择透过性C阳离子交换树脂中的H可与水中的金属阳离子M交换D阳离子交换树脂中既含有阳离子,又含有阴离子,因此既能与水中的阳离子交换,又能与水中的阴离子交换解析:阴离子交换树脂的交换基团是OH,只能与溶液中的阴离子交换。答案:D5如图是某市污水处理的工艺流程示意图:(1)常用的混凝剂

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