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第二單元 水資源的合理利用,1．認(rèn)識(shí)某些含氯化合物的殺菌消毒原理。 2．了解離子交換法和加熱法降低水硬度的原理。 3．了解污水治理的基本原理。 4．通過飲用水凈化過程主要環(huán)節(jié)的化學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步掌握有關(guān)Mg2＋、Ca2＋、Al3＋、Fe2＋、Fe3＋、Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2的性質(zhì)等知識(shí)。,5．初步學(xué)習(xí)水處理中常用的沉降懸浮物，降低水的硬度等實(shí)驗(yàn)方法和操作技能。 6．通過學(xué)習(xí)本單元知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)水資源、防止水污染的意識(shí)，學(xué)會(huì)正確選擇飲用水。,保護(hù)水資源是每個(gè)公民義不容辭的責(zé)任，保護(hù)水資源的一個(gè)基本方法就是合理利用水資源——節(jié)約用水，你知道我們家中所用的自來水是怎么得到的嗎？ 提示 要經(jīng)過采水、混凝反應(yīng)、沉淀、過濾及消毒等過程再進(jìn)入千家萬戶。,1. 天然水中的雜質(zhì) 通常分為三類：懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)和溶解物質(zhì)。 2．天然水凈化過程 由天然水獲得可以飲用的水一般需經(jīng)過去除固體雜質(zhì)和 懸浮物、消毒、去除異味等一系列凈化工序，才能達(dá)到使 用標(biāo)準(zhǔn)。,懸浮物,明礬,活性炭,殺菌,液氯,次氯酸,漂白粉,臭氧,4．硬水的軟化方法 (1)硬水的概念：含有較多 的水叫做硬水；不含或含較少鈣、鎂離子的水叫做軟水。 (2)硬水軟化及方法 除去或減少天然水中的Ca2＋、Mg2＋等的過程，叫做硬水的軟化。常用的硬水軟化方法有 、 和 等。 藥劑法：向水中加入適當(dāng)?shù)? 使鈣、鎂離子以 的形式從水中分離的方法，常用的化學(xué)藥劑有 或 等。,鈣、鎂離子,藥劑法,加熱法,離子交換法,化學(xué)藥劑,沉淀,生石灰,純堿,碳酸氫鈣,碳酸氫鎂,煮沸,離子交換法：當(dāng)硬水中鈣、鎂離子以 的形式存在時(shí)，可以通過離子交換法將其軟化。通常用到的離子交換劑為 。反應(yīng)為： 2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋，2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋ 目前，用 來軟化硬水是工業(yè)上常采用的方法。,硫酸鹽或氯化物,磺化煤,陰、陽(yáng)離子交換樹脂,1.水質(zhì)評(píng)價(jià) (1)評(píng)價(jià)方式：評(píng)價(jià)水質(zhì)的優(yōu)劣通常從以下幾個(gè)方面： 、 、導(dǎo)電率、 、 、化學(xué)需氧量、 、一些有毒有害物質(zhì)的濃度等。 (2)水生物生存與pH：自然界中的水一般略顯 性，這是因?yàn)槎趸既芙庠谒械脑?，水生物只能在pH值6.5～9.5范圍內(nèi)的水中生存，在pH值小于5的水中，大多數(shù)水生生物消失。,水溫,pH,固體懸浮物,溶解氧,生化需氧量,酸,(3)生物化學(xué)需氧量概念：生物化學(xué)需氧量是指單位體積水中 過程(N轉(zhuǎn)化為N2，C轉(zhuǎn)化為CO2，H轉(zhuǎn)化為H2O)所需消耗的 (以mg·L－1為單位)。,耗氧有機(jī)物生化分解,氧氣量,2．污水處理 (1)方法：水質(zhì)不同的污水通常采用不同的處理方法，常用的處理方法有物理方法、化學(xué)方法和生物方法，其中化學(xué)方法包括 、 、 等。 (2)廢水處理方法選擇：當(dāng)采用化學(xué)處理方法處理時(shí)，不同類廢水用不同的方法處理，含 廢水一般采用中和法處理； 等可以采用氧化還原法除去；除去廢水中的 用沉淀法。,中和法,氧化還原法,沉淀法,鹽酸的酸性,油類、氰化物、硫化物,重金屬離子,【慎思1】 飲用水是否越純?cè)胶茫?提示 隨著水污染的日趨嚴(yán)重，不少城市居民對(duì)飲用水的質(zhì)量普遍感到疑慮和擔(dān)心，因而紛紛用純凈水等替代日常飲用水，但如果長(zhǎng)期飲用這種水，會(huì)危害人體的健康，純凈水一方面過濾掉了水中的各種有害、有毒物質(zhì)，但另一方面，也過濾掉了對(duì)人體有益的礦物質(zhì)，長(zhǎng)期飲用純凈水會(huì)影響人體內(nèi)的酸堿平衡，影響神經(jīng)、肌肉和多種酶的活動(dòng)，減弱人體免疫力。正處于生長(zhǎng)發(fā)育期的青少年尤其要注意盡量少喝這種水。,【慎思2】 如何鑒別硬水和軟水？ 提示 方法1：取一杯熱水，將肥皂切碎投入其中，肥皂能完全溶解，冷卻后成為一種半透明液體，即為軟水；若冷卻后水面有一層未溶解的白色物質(zhì)，則為硬水，且白色物質(zhì)越多，硬度越大。 方法2：用燒杯盛水加熱，若杯壁留下較多水垢，則為硬水。,【慎思3】 明礬凈水的原理是什么？ 提示 利用Al3＋水解生成Al(OH)3膠體，其具有吸附性，從而能夠吸附水中的懸浮物等雜質(zhì)。,1．水體污染概述 1984年頒布的《中華人民共和國(guó)水污染防治法》中為“水體污染”下了明確的定義，即水體因某種物質(zhì)的介入，而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特征的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象稱為水污染。,人類的活動(dòng)會(huì)使大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢棄物排入水中，使水受到污染。目前，全世界每年約有4 200多億立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5萬億立方米的淡水，這相當(dāng)于全球徑流總量的14%以上。 水的污染有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。當(dāng)前對(duì)水體危害較大的是人為污染。水污染可根據(jù)污染雜質(zhì)的不同而主要分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染三大類。,2．水污染的危害概述（見下表）,【例1】水的污染主要來自于 ( )。 ①天然水與空氣、巖石和土壤長(zhǎng)期接觸 ②工業(yè)生產(chǎn)中“三廢”的排放 ③水生動(dòng)物的繁殖 ④城市生活污水的大量排放 ⑤農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)藥、化肥的濫用 A．④⑤ B．②④⑤ C．①②③ D．②③④⑤ 解析 水的污染主要來自工業(yè)“三廢”的排放；城市生活污水的大量排放；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥的濫用。 答案 B,水體污染的因素較多，要了解和記憶常見的水體污染的類型如重金屬污染、生活污染、農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)污染等。,【體驗(yàn)1】家用洗滌劑是污染水中磷元素的重要來源(洗滌劑中常含有三聚磷酸鈉)，必須采取有效措施，控制磷元素大量進(jìn)入水體。其原因是 ( )。 A．使水體酸度大大增加，腐蝕橋梁、閘門等設(shè)施 B．磷酸鹽有毒、致癌，不能進(jìn)入人體 C．浮游生物得到養(yǎng)分，大量繁殖，死亡后腐敗耗盡水中 氧，使水質(zhì)惡化 D．磷酸鹽進(jìn)入水體后，形成多種不溶性磷酸鹽，再吸附 雜質(zhì)，日積月累使河床抬高造成水患,解析 水中的N、P、K超過一定量即為水質(zhì)的富營(yíng)養(yǎng)化，會(huì)導(dǎo)致水藻類和其他浮游生物因養(yǎng)分過足而瘋長(zhǎng)。一部分大量繁殖，另一部分缺氧死亡，死亡后腐敗再耗盡氧氣，使水質(zhì)惡化。 答案 C,2．中和法 對(duì)于酸性廢水用熟石灰中和，堿性廢水用H2SO4或CO2來中和。反應(yīng)為：H＋＋OH－===H2O。 3．沉淀法 加入某些沉淀劑利用沉淀反應(yīng)除去水中重金屬離子。如含有Hg2＋的廢水中加入Na2S：Hg2＋＋S2－===HgS↓，從而使Hg2＋轉(zhuǎn)化為HgS而除去。,【例2】下列有關(guān)水處理的說法中，不正確的是 ( )。 A．可以利用明礬等混凝劑溶于水后生成的膠體吸附水 中的懸浮顆粒 B．可以利用熟石灰來中和酸性廢水 C．可以利用廢水中的有機(jī)物來增加水中的溶解氧 D．可以利用沉淀反應(yīng)除去水中的重金屬離子,答案 C,軋鋼廠排出的廢水主要是含鹽酸的酸性廢水，一般采用中和法處理。油類、氰化物、硫化物等可以用氧化還原法除去，空氣、臭氧、氯氣是常用的氧化劑，沉淀法是除去廢水中重金屬離子的主要方法。例如，加入適量堿控制廢水的pH，可將重金屬離子以氫氧化物沉淀的形式分離出來。,【體驗(yàn)2】某工廠排放的酸性廢水中含有較多的Cu2＋，對(duì)農(nóng)作物和人畜都有害，欲采用化學(xué)法除去有害成分，最好是加入下列物質(zhì)中的 ( )。 A．食鹽、硫酸 B．膽礬、石灰水 C．鐵粉、生石灰 D．蘇打、鹽酸,解析 向其中加入NaCl、H2SO4不能除去Cu2＋，A錯(cuò)；因?yàn)閺U水中本來就有Cu2＋，再加膽礬沒有任何用處，只能浪費(fèi)化學(xué)試劑，故B錯(cuò)；廢水中的有害成分除了Cu2＋外，還有酸，二者均應(yīng)被除去，故D中加入鹽酸是錯(cuò)誤的。故選C。 答案 C,1．永久硬度：由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的硬度叫做永久硬度。 2．暫時(shí)硬度：由碳酸氫鈣和碳酸氫鎂引起的硬度叫做暫時(shí)硬度。 3．硬水軟化的方法 (1)暫時(shí)硬水由于含有Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2，故可以用加熱煮沸法除去，反應(yīng)原理為：,誤區(qū)警示 水垢的主要成分是Mg(OH)2和CaCO3而不是MgCO3和CaCO3。 (2)既能軟化永久硬度又能軟化暫時(shí)硬度的方法有藥劑法和離子交換法。,【例3】下列有關(guān)硬水、軟水及硬水軟化的說法，正確的在題后的括號(hào)里畫“√”，錯(cuò)誤的在括號(hào)里畫“×”。 (1)Ca2＋、Mg2＋含量較多的水叫永久硬水。 ( )。 (2)雨水中Ca2＋、Mg2＋含量很少，因此雨水是軟水。 ( )。 (3)硬水大多同時(shí)具有暫時(shí)硬度和永久硬度。 ( )。 (4)用硬水洗衣服，肥皂不易起泡而且會(huì)產(chǎn)生膠狀沉淀。 ( )。,(5)硬水煮沸后，Ca2＋、Mg2＋就消失變成軟水。 ( )。 (6)溶有Ca2＋、Mg2＋、HCO的水，加熱煮沸后就有白色沉淀生成。 ( )。 (7)具有暫時(shí)硬度或永久硬度的水都可以用磺化煤(NaR)軟化。 ( )。 (8)用蒸餾法不能使永久硬度的水軟化。 ( )。,解析 水的暫時(shí)硬度和永久硬度是按溶解的Ca2＋、Mg2＋鹽的種類(酸式碳酸鹽還是硫酸鹽或氯化物)區(qū)分的。暫時(shí)硬度的水煮沸后即可使Ca2＋、Mg2＋分別形成CaCO3、Mg(OH)2沉淀出來，從而得到軟化。永久硬度的水則不能用加熱煮沸的方法軟化。水在蒸餾時(shí)，水蒸發(fā)而后冷凝，Ca2＋、Mg2＋則不會(huì)隨水蒸氣逸出，所以蒸餾水是軟水。 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)√ (8)×,硬水的軟化是將高濃度的Ca2＋和Mg2＋利用一定方法除去的過程。水垢的成分是Mg(OH)2和CaCO3。,【體驗(yàn)3】下列硬水軟化的方法中不正確的是 ( )。 A．煮沸 B．用磺化煤 C．離子交換樹脂 D．NaCl 解析 NaCl無法除掉Mg2＋、Ca2＋。 答案 D,