1、第二单元 水资源的合理利用一、学习目标1了解世界以及中国的水资源状况，认识人类所面临的水资源危机，树立保护水资源的意识。2知道硬水、软水的概念，了解硬水对生产生活的危害，理解硬水软化的煮沸法及离子交换法的原理。 3了解自来水生产过程的一般工序，理解铝系、铁系净水剂以及氯系消毒剂的作用原理。4认识水质评价的必要性，知道几种常见的水质评价指标，能应用 pH 试纸测定水体的 pH。5知道水污染的危害，了解中和法、氧化法、沉淀法等常见的水污染处理方法。二、课时安排生活中的饮用水 2 课时水质评价与污水处理 1 课时三、内容分析本单元知识结构如下：水是生命之源，是人类生存和发展必不可少的宝贵自然资源。人
2、类目前所面临的水资源危机主要体现在两个方面：一是可利用的水资源越来越少，二是水污染越来越严重。因此，有必要引导学生认识保护水资源的重要性，理解常见的水处理方法的原理，从而更合理地利用水资源。在此思想的指导下，本单元首先介绍了生活中饮用水的获得，然后介绍了水质评价与污水处理的方法。生活中的饮用水包括井水、河水、湖水、自来水、矿泉水、纯净水等。在农村地区主要使用的是井水、河水、湖水等，这些水中含有较多的杂质，必须进行处理后才能饮用。用净水剂进行净化是一种重要的处理方法，引导学生认识常见的净水剂及其净水原理十分必要。本单元在教材第 10 页设置“你知道吗” ，引导学生回忆他们所了解的各种净水方法，在
3、此基础上介绍几种常用的净水剂，并重点说明明矾的净水原理，注重了化学知识与生活经验的融合。在城市，生活用水主要是自来水，由于学生对自来水的生产工艺比较了解，因此，本单元仅对自来水的净化工序作简单介绍，但在第 12 页设置“拓展视野” ，介绍了学生不太熟悉的应用臭氧进行消毒的原理。出厂的自来水中常含有少量余氯，余氯的作用之所以能保持一段时间，主要就是利用了化学平衡移动原理，而应用平衡移动原理能解决生活中的许多问题。为了突出化学知识与生活的密切联系，在第 12 页设置“信息提示”介绍化学平衡移动原理，在应用平衡移动原理解决余氯问题的同时也为今后进一步应用该原理解释其他现象打下良好的基础。硬水给生产生
4、活带来很大不便，学生最熟悉的莫过于水瓶内胆产生水垢的例子。因此，在第 13 页设置“你知道吗” ，引导学生思考水垢的组成及产生的原因，由此引出硬水、软水的概念，并在“检索咨询”中介绍硬水的危害，促使学生认识进行硬水软化的必要性，在此基础上介绍两种常见的硬水软化方法煮沸法和离子交换法的基本原理。水质评价是治理水污染的前提。水质评价的项目很多，有些项目学生已经熟悉并能进行操作，如测定水温、pH 等；有些项目学生虽然不熟悉，但在水质测定中非常重要，如化学需氧量、生化需氧量等。针对不同的水质评价项目，编者本着调动学生积极性的原则，采取了不同的处理方法，如在第 16 页设置“活动与探究” ，组织学生测定
5、水体的 pH；又设置了“调查研究” ，要求学生走访环保部门，了解五日生化需氧量与水质的关系；对于其他的一些评价项目，仅作简单介绍。根据水体中污染物种类的不同，可以采用不同的污水处理方法。在本单元的最后，介绍了几种污水处理方法，如中和法、氧化还原法、沉淀法等，并设置了“资料卡” ，对通过调节废水的 pH 使金属离子沉淀的方法加以介绍。四、教学设计建议普通高中化学课程标准(实验)对本单元提出了如下要求与建议：(1)通过典型的水污染实例认识水污染造成的危害，能说出污水处理中应用的主要化学方法及其原理。(2)调查当地污水的排放与处理情况，撰写调查报告，提出改进建议。根据课标的要求，在进行此单元教学时应
6、注意充分调动学生的积极性，引导学生通过进行案例分析以及调查研究等多种方式进行学习。1教学设计思路 (1)本单元在引言部分简单介绍了水的分布、在工农业生产中的重要作用、在人体中的重要作用。要更好地说明这些问题，可以提供世界及我国水资源分布状况、生产生活中的用水情况的数据或图片，采用直观的方法促使学生更深刻地认识世界及我国所面临的水资源危机，从而自觉树立保护水资源的意识。(2)生活饮用水的净化处理包括沉降、过滤、去异味、消毒、软化等方法，对于这些方法，学生在初中化学及化学 2中已经有所接触，且有一定的生活经验，因此这一部分知识的教学可采用探究的形式加以设计：首先展示某水源水的水质分析结果，引导学生
7、分析该水源水的水质与饮用水水质标准相比，哪些指标不符合要求；再引导学生根据已有的有关过滤、吸附等知识分析应采用哪些措施对该水源水进行处理，使之符合饮用水水质标准，在此基础上介绍工业上所采用的方法，即自来水的生产流程。(3)对于水质评价的教学设计，可以先组织学生课前通过查阅资料的方式总结水污染的种类及危害，在此基础上了解水质评价的项目并进行水体中 pH 的测定实验，也可以补充进行温度测定的实验，有条件的学校还可以补充电导率的测定实验，水样可以统一提供，也可以由学生自己准备。(4)常用的污水处理方法有中和法、沉淀法、氧化还原法等，学生对这些方法的原理已经比较清楚，比如已经知道中和法是用碱性溶液中和
8、酸性废水，或用酸性溶液中和碱性废水。因此，可以将教学过程设计成问题解决的形式，先设计几个有关生产生活中产生污水的真实案例，然后引导学生去设计处理方案，再介绍工业上的处理方法。采用上述过程进行教学，不但可以帮助学生巩固所学原理，还可以进一步促使学生认识所学知识在解决问题中的重要作用，从而增强学习化学的兴趣。2课堂设计片断片断 1 自来水的生产流程活 动 内 容教师活动 投影如下问题：对某城市自来水的水源水进行水质分析，得到如下数据： 浑浊度 18 度，有一定异味，pH 为 7.5，总硬度为 300 mgL-1，细菌总数 1 mL 水中含有 150 个。(1)请对照附表 3“生活饮用水水质标准”，
9、分析该水源水的这几项指标是否符合要求；(2)若该水源水的其他指标均符合要求，你认为将该水源水经过哪些工序处理后可得到自来水。学生活动 讨论，分析后可能得到如下结果：(1)浑浊度为 18，说明悬浮颗粒物超标，应将悬浮颗粒物沉降，并过滤。(z)有异味，应选用有吸附性的物质(如活性炭)将异昧除去。(3)pH 为 7.5，符合水质标准。(4)总硬度超标，应想办法降低硬度(由于学生无基础，无法思考出具体的方法)。(5)细菌总数偏高，应进行杀菌处理。教师活动 讲解用明矾净水，降低水体浑浊度的原理。明矾溶于水后，发生如下电离： KAl(S0 4) 2=K+A13+2SO32铝离子发生水解，生成具有吸附性的氢
10、氧化铝胶体： Al3+3H20 Al(OH)3(胶体)+3H +氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮颗粒并一起沉降下来。学生活动 书写以氯化铁作净水剂时发生反应的离子方程式，以加深对净水剂净水原理的理解：Fe 3+3H20 Fe(OH)3(胶体)+3H +氢氧化铁胶体同样具有吸附性。教师活动 提问：氯气是一种常见的漂白剂，请说明氯气的漂白原理。(由于在化学2中已有介绍，因此，在此处设计成问题形式有利于帮助学生巩固已学知识)学生活动 分析氯气的漂白原理： Cl 2+H20 HCl+HClO生成的次氯酸具有强氧化性，起漂白作用。教师活动讲解：刚出厂的自来水中常含有少量余氯，它在配水管中停留，能有效地起到消毒
11、杀菌的作用，主要是因为氯气与水的反应是一个可逆过程，当起消毒作用的次氯酸被消耗后，平衡向正反应方向移动，使次氯酸及时得到补充。学生活动 完成教材第 13 页“你知道吗”：水垢的主要成分是 CaC03，可能是水中的含钙物质在加热条件下发生反应生成的。教师话动 讲解：水中一般均含有一定量的钙、镁离子。含有较多钙、镁离子的水称为硬水，不含或含有较少钙、镁离子的水叫软水。水的硬度过高会对人体健康产生危害，对硬度较高的水需要进行软化处理。学生活动 阅读、总结硬水的软化方法：若钙、镁离子以碳酸氢盐的形式存在，可用煮沸法使它们转化为沉淀，若以硫酸盐或氯化物的形式存在，则可用离子交换法加以处理。教师活动 小结
12、本节课主要内容，即水的净化、消毒及硬水的软化。片断 2 污水处娌【教师活动】引入：随着科技的发展和人们生活水平_的提高，排放出的污染物也越来越多，导致水污染越来越严重，治理水污染迫在眉踺。对不同的污水，可以采用不同的处理方法，常用的方法有物理方法、化学方法、生物方法，其中化学方法应用最为广泛。【教师活动】展示问题：某工厂的不同车间产生不同的废水，经分析可以发现，某种废水的主要成分为盐酸，浓度为 0.01molL-1，另一种废水的主要成分为氢氧化钠，浓度为 O、002mol molL -1，请设计方案对这两种废水加以处理。【学生活动】学生讨论，设计处理方案。可能会设计出以下几个方案：方案 1：用
13、碱性溶液(如氢氧化钠溶液)处理含盐酸的废水，用酸性溶液(如盐酸)处理含氢氧化钠的废水，处理完毕后排放。方案 2：将含盐酸的废水与含氢氧化钠的废水按一定比例(1：5)混合，处理完毕后排放。方案 3：按方法 2 进行处理，但处理完毕后回收废水中的氯化钠。【教师活动】总结：我们在处理废水时。 ，一是要本着经济的原则，二是要注意回收处理产物。以上利用酸碱中和反应处理污水的，方法称为中和法，中和法是一种常用的处理污水的方法。在以上方案中，无疑方案 3 最为合理，既没有用其他试剂，又注意到回收处理产物。【教师活动】展示问题：某工厂产生的废水中含有 Cu 2+、Fe 3+，请设计方案进行废水处理。【学生活动
14、】讨论、设计实验方案。可能会设计出以下几个方案：方案 1：可以向其中加入足量的铁粉，发生如下反应：Fe+Cu 2+=Fe2+Cu将处理后的废水过滤，可得单质铜。然后再_向处理过的废水中加入氢氧化钠溶液，将 Fe2+转化为 Fe(0H)3 沉淀，Fe(0H) 2 易被氧化，转化为 Fe(OH)3，过滤沉淀，即可实现污水的处理。方案 2：向其中加入足量的氢氧化钠溶液，发生如下反应：Fe3+30H=Fe(OH)3 Cu 2+20H=Cu(OH)2将反应生成的沉淀过滤，即可实现污水的处理。【教师活动】总结：大家使用的方法也是常用的处理污水的两种化学方法氧化还原法和沉淀法。用铁将铜离子还原出来，称为还原
15、法。另外，用空气或氧气将油类、氰化物、硫化物等氧化除去，称为氧化法。用碱液将铜、铁沉淀的方法称为沉淀法，碱为常见的沉淀剂。但刚才在方案 2 中将铁、铜离子同时沉淀，给分离带来不便，由于不同金属离子沉淀的最佳 pH 不同，如铁离子在 pH=6 时已沉淀完全，而铜离子在 Ph=9 时才开始沉淀，因此，人们常采用控制溶液 pH 的方法沉淀金属离子，在处理污水的同时实现有用物质的分步回收。五、疑难问题讨论1自来水的生产工序用于生产自来水的水源水(原水)主要有江河水、湖水、地下水等，由于自然和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。从净水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。自来水厂净水处
16、理的目的就是去除原水中这些给人类健康和工农业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水质能满足生活饮用水及工业生产的需要。由于不同原水中含有的杂质不同，各地的自来水生产工艺也有所不同，但都包括混凝反应、沉淀、过滤及消毒等过程。(1)混凝反应处理原水经取水泵房提升后，首先经过混凝工艺处理，即将水处理剂加入水中，通过水力、机械的剧烈搅拌，使药剂迅速、均匀地分散于水中。常用的水处理剂有聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁等。当这些物质溶于水后，电离出来的铝离子、铁离子能分别水解成氢氧化铝、氢氧化铁胶体，它们具有吸附作用，可将水中不易沉淀的胶粒及微小悬浮物脱稳、相互聚结，从而形成较大的
17、絮粒，以利于从水中分离、沉降下来。(2)沉淀处理混凝阶段形成的絮状体依靠重力作用从水中分离出来的过程称为沉淀，此过程在沉淀池中进行。水流入沉淀区后，水中的颗粒沉于池底，污泥不断堆积并浓缩，可定期排出池外。(3)过滤处理过滤一般是指以石英砂等有空隙的粒状滤料层通过粘附作用截留水中的悬浮颗粒，进一步去除水中的细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等从而使水澄清的过程。(4)滤后消毒处理水经混凝、沉淀和过滤等工序后，已经去除了大多数细菌和病毒，此时进行消毒可使饮用水细菌学指标符合规定的标准，同时也使城市水管中保持一定的余氯量，以抑制细菌繁殖。消毒的加氯量(液氯)在 1O25 gm-3之间。当氯溶于水后，与
18、水反应生成的次氯酸具有强氧化性，能破坏细菌的酶系统，使细菌死亡。消毒后的水由清水池经送水泵房提升达到_定的水压，再通过输、配水管网送给干家万户。2二氧化氯消毒剂目前，我国在自来水生产及运输过程中主要应用液氯进行消毒，但液氯消毒具有如下缺点：液氯会与水中的腐殖酸类物质反应生成致癌的卤代烃；液氯在 pH 较大时消毒能力大幅度下降。为了满足人们对水质要求的不断提高，寻求能替代液氯电更安全、更经济的消毒剂，已成为今后水处理的一个发展方向。目前二氧化氯消毒剂引起人们的极大关注，已在一些发达国家的自来水厂广泛应用。二氧化氯在常温常压下为黄绿色的气体，熔点为一 59，沸点为 11，在水中的溶解度为 29 g
19、L-1。二氧化氯分子具有明显的氯氧双键特性，该双键中的氧极不稳定，容易释放出新生态原子氧，新生态原子氧具有极强的氧化能力，能氧化微生物的原浆蛋白活性基团，使蛋白质中的氨基酸氧化分解，从而达到杀灭病菌、病毒的目的。实验表明，二氧化氯的杀菌能力是氯气的 25 倍。二氧化氯还能与空气中或各种物质表面的氨、硫化物、有机物作用，从而达到去除臭味的目的。国内外大量研究结果显示，二氧化氯在消毒过程中不会与有机物反应生成致癌的有机氯化物。当二氧化氯的浓度低于 5104时，对人体健康不会有任何不良影响。事实上，二氧化氯的使用浓度要大大低于 5104，因此，二氧化氯目前被认为是最安全无毒的消毒剂之一。常用的制备二
20、氧化氯的方法有如下三种：盐酸与亚氯酸钠反应5NaClO2+4HCl=5NaCl+4C102+2H 20盐酸与次氯酸钠反应02+2NaCl0+4HCl=2NaCl+2C102+C1 2+2H 20亚氯酸钠和氯气反应2NaCl02+C12=2NaCl+2C102由于亚氯酸钠价格昂贵，方法、的成本较高，难以推广，目前主要采取方法制取 CIO 2。3水的硬度水的硬度计算是以每升水中含 CaO 10 mg 为 1。由于水中并不存在 CaO，因此，一般是通过实验方法测得溶液中 Ca2+、Mg 2+的含量，然后再转化为 CaO 的含量。例如，测得某水溶液中 1 L 水含 Ca2+O001 mol，则转化为
21、CaO 的质量为 0056 g，即 56 mg，因此该水的硬度为 56。再如，测得某水溶液中 1 L 水含 Ca2+0001 mol，含 Mg2+O002 mol，相当于含 Ca2+ O003 mol(因为含 1 mol Mg2+相当于含 1 mol Ca2+)，转化为 CaO 的质量为 O168 g，即 168 nag，因此该水的硬度为 168。水的硬度与水质的关系如下表所示，我国规定生活饮用水的硬度必须在 25以下。水的硬度与水质硬度(度) O4 48 816 1630 30 以上水 质 很软的水 软水 中硬水 硬水 最硬水4用离子交换树脂处理硬水离子交换法是一种常用的软化硬水的方法，以前
22、主要是用磺化煤作为离子交换剂，目前则主要用离子交换树脂作离子交换剂。离子交换树脂利用 H+交换阳离子，用 OH交换阴离子。以包含磺酸根的聚苯乙烯和聚二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以 H+交换碰到的各种阳离子(如 Na+、Ca 2+、Al 3+)；同样，以包含季铵盐的聚苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以 OH交换碰到的各种阴离子(如 Cl)。从阳离子交换树脂上释放出的 H+与从阴离子交换树脂上释放出的 OH相结合后生成水。阴、阳离子交换树脂可分别装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是哪一种形式，当树
23、脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的 H+及 OH，就必须进行再生。再生的程序恰与净化的程序相反，利用 H+及 OH进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。5锅炉水垢及处理若以硬水作为锅炉用水，则在加热的条件下会形成锅炉水垢。锅炉水垢的成分中，既有难溶的 CaC03，又有微溶的 CaS04。锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，还可能形成安全隐患，因此要定期除去。由于 CaSO4 难溶于酸，因此，一般是利用沉淀溶解平衡移动原理，使用 Na2C03 溶液将 CaSO4 转化为疏松的、易溶于酸的 CaC03。CaS04 和 CaCO3 的电离过程分别可表示如下：CaS
24、04 Ca2+SO42 Ksp=19610 4CaC03 Ca2+CO32 Ksp=8710 9由于 CaC03 的 Ksp 远小于 CaS04，当使用 Na2C03 溶液处理时，CaS0 4 就会转化为更难溶的 CaCO3，再通过加酸的方法即可除去 CaCO3。6：为什么不宜长期饮用纯净水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，因而纷纷用矿泉水、纯净水等替代日常饮用水，但如果长期饮用这种水，同样会危害身体健康。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，
25、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。矿泉水中含有一定的微量元素，对人体的新陈代谢有促进作用。但是，矿泉水中的微量元素含量比较单一，并不能为人体提供全面、均衡的矿物质。经常饮用这种水，会导致某些元素过量，并在血液、细胞中沉积，致使微量元素代谢失调，增加肾脏负担，易产生肾结石、尿道结石和胆结石等。7使用自来水时应注意些什么自来水是符合国家生活饮用水水质标准的水，是在自来水厂严格控制质量的条件下生产的。但自来水不可以直接饮用，主要有两个原因：一是目前氯气消毒仍然是自来水消毒的一种主要方式，出厂时残留的氯气会与水中残留的少量有机物发生反应，生成对人体有害的氯代有机物；二是
26、由于自来水从出厂到进入干家万户需要经过很长的管道运输，在此过程中有可能受到污染，导致微生物的滋生。因此，在饮用自来水前应将自来水煮沸，以除去残留的氯气以及氯代有机物，并杀死微生物。另外，在使用自来水时，还应注意如下几个问题：(1)警惕早晨“死水杀手”停用一夜的水龙头及附近水管中的自来水是静止的，这些水与金属管壁会发生反应，致使金属离子进入水中，造成自来水被污染，这种水不宜饮用，也不宜用来刷牙。因此，早晨拧开自来水龙头后，应当将这种有害的“死水”放掉，大约放水几升后(满一脸盆)，方可接水使用。(2)拒绝饮用反复煮沸的水经过反复煮沸的水也不宜饮用，因为这样的水中亚硝酸盐的浓度很高。常饮这种水，会引
27、起亚硝酸盐中毒。水垢随水进入人体，还会引起消化、神经、泌尿和造血系统病变，甚至引起早衰。(3)不喝没有完全煮沸的水专家指出，经常喝未被完全煮沸的水，患膀胱癌、直肠癌的可能性增加 21%38，因为自来水中的有害病菌必须达到 100时才能被完全杀死。8家用滤水器为了防止自来水的二次污染，许多家庭均采用终端净水，即在自来水出口处装一家用滤水器。虽然滤水器的品种很多，但其中所装的主要滤水物质一般为离子交换树脂或活性炭。采用离子交换树脂进行滤水，可以除去水中的一些重金属阳离子并可以降低硬度。而使用活性炭作滤水剂，则可以去除氯气、异味、一些有毒污染物以及沉淀物。为了达到更好的净化效果，有些滤水器中同时装有
28、这两种材料。9广范 pH 试纸与精密 pH 试纸pH 试纸是由滤纸浸透几种酸碱指示剂的混合溶液制成的。pH 试纸遇到不同酸碱度的溶液时，会显示不同的颜色，与标准比色卡相比较即可测出溶液的 pH。根据显色反应间隔的不同，可将 pH 试纸分为广范 pH 试纸和精密 pH 试纸两类。广范 pH 试纸测定的 pH 范围较大，一般为 114，显色反应间隔为 1pH；精密 pH 试纸测定的 pH 范围一般较小，显色反应间隔为 O2O5pH。下表中列出了几种精密 pH 试纸的 pH 变色范围及显色反应间隔 pH。一些精密 pH 试纸的变色范围及显色反应间隔pH 变色范围 显色反应间隔 pH pH 变色范围
29、显色反应间隔 pH14 O5 410 O5O82.4 O2 3.85.4 O28210 O2 1241_4； O2因此，在需要较精确的 pH 数据时，一般先用广范 pH 试纸进行测定，确定 pH 的范围，然后再选择相应的精密 pH 试纸进行测定。10生化需氧量(BOD)与水质的关系地面水体中微生物分解有机物的过程消耗水中溶解氧的量，称生化需氧量，通常记为BOD，常用单位为 mgL 一 1。一般有机物在微生物作用下，其降解过程可分为两个阶段，第一阶段是有机物转化为二氧化碳、氨和水的过程，第二阶段则是氨进一步在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，转化为亚硝酸盐和硝酸盐，即所谓硝化过程。BOD 一般指的是
30、第一阶段生化反应的耗氧量。BOD 小于 1 mgL-1表示水体清洁；大于 4 mgL 一 1表示水体受到有机物的污染。微生物分解有机物的速率和程度与温度有关，最适宜的温度是 1530。从理论上讲，为了完成有机物的生物氧化需要无限长的时间，但是对于实际应用，可以认为反应在 20 天内完成，称为 BOD20。根据实际经验发现，经 5 天培养后测得的 BOD 约占总 BOD 的7080，称五日生化需氧量，以 BODs 表示。六、教材习题参考答案1D 2利用明矾吸附水中的悬浮颗粒物或胶体颗粒。明矾溶于水后发生如下反应：A13+3H20 Al(OH)3(胶体)+3H +带正电荷的氢氧化铝胶体能吸附水中带
31、负电荷的胶体颗粒，并使这些杂质与氢氧化铝胶体一起凝聚而沉降。利用活性炭吸附水中的固体小颗粒并去除水中的异味，主要是利用活性炭的吸附性。利用臭氧消毒，主要是利用臭氧的强氧化性。32Fe 2+C12=2Fe3+2C1 Fe3+3H20 Fe(OH)3(胶体)+3H +。4使用硬水会给生产生活带来许多不便，如用硬水洗涤衣物，不但难以洗净，还会使衣物变硬；锅炉用水若使用硬水，易在锅炉内壁结垢。硬水的软化可用煮沸法、离子交换法。5常见的处理污水的化学方法主要有中和法、氧化还原法、沉淀法等。6可以先进行过滤，然后再通过活性炭层进行除臭处理。7可以先向废水中加入铜，铜和汞离子发生反应： Cu+Hg 2+=C
32、u2+Hg通过静置使汞沉降下来。然后再向废水中加入铁，铁和铜离子发生如下反应：Fe+Cu2+=Fe2+Cu再通过过滤使铜沉积下来。七、教学参考资料1 “世界水日”与“中国水周”1993 年 1 月 18 日，第 47 届联合国大会作出决议，确定每年的 3 月 22 日为“世界水日” ，要求各国根据各自的国情，在这一天就水资源保护与开发和实施开展一些具体的活动，如出版、散发宣传品，举行研讨会、展览会等，以提高公众意识。1988 年中华人民共和国水法颁布后，水利部即确定每年的 7 月 1 日至 7 日为“中国水周” ，考虑到“世界水日”与“中国水周”的主旨和内容基本相同，故从 1994 年开始，把
33、“中国水周”的时间改为每年的 3 月 22 日至 28 日，时间的重合，使宣传活动更加突出“世界水日”的主题。19962004 年“世界水日”与“中国水周”的主题年份 “世界水日”主题 “中国水周”主题1996 为干渴的城市供水(water for thirsty cities) 依法治水、科学管水、强化节水1997 水的短缺(water scarce) 水与发展1998 地下水看不见的资源(ground waterin-visible resource)依法治水促进水资源可持续利用1999 我们(人类)永远生活在缺水状态之中(every-one lives downstream)江河治理是防
34、洪之本2000 卫生用水(water and health) 加强节约和保护，实现水资源的可持续利用和保护2001 2l 世纪的水(water for the 21st Century) 建设节水型社会，实现可持续发展2002 水与发展(water for development) 水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展2003 水人类的未来(water for the future) 依法治水，实现水资源可持续利用2004 水和灾害(water and disasters) 人水和谐2我国的水资源状况人类生存离不开阳光、空气和水。当人类步入 21 世纪之时，人的生命之源水却向人们发出了警
35、报：世界缺水，中国缺水。与世界其他国家相比，我国水资源和水环境状况十分令人担忧，主要表现在以下几个方面：(1)水资源总量严重短缺我国虽有水量 28 万亿立方米，但人均淡水资源量仅 2300 立方米，相当于世界人均的 14，被列为世界上最贫水的 13 个国家之一。1998 年我国人均水量为 2 251 立方米，预测到 2030 年我圈人口增至 16 亿时，人均水资源量将降到 1 760 立方米。专家预言，2010 年后我国将进入严重缺水期，2030 年我国缺水将达 400 亿立方米至 500 亿立方米。供水量不足，给城市生产、生活造成极大影响。我国部分山区、草原、滨海和海岛还有 6 000 万人
36、口和 4 500 万头牲畜饮水十分困难。每年的农业收成和工业产值都因缺水造成重大损失。(2)水资源的时空分布也很不平衡水资源绝对数量西少东多，而人均占有量东缺西丰，两者成反向分布。在华北大地，人们不难发现，一些水库、河道已是水枯见底，因湿度太低，空气里弥漫着焦灼；在西部某些地区，现有的水对实际的需求来说实为杯水车薪，许多地方已是“水贵如油” 。(3)水环境也在日趋恶化，导致水资源可利用率降低专家指出，无论是农业生产还是工业生产，抑或是人们日常生活，浪费水的现象相当严重。目前，我国农业灌溉用水有效利用率仅为 40左右，与发达国家相比差了许多，生产单位粮食用水是发达国家的两倍多。我国工业万元产值用
37、水量为 100 多立方米，是发达国家的 10 多倍，工业用水的重复利用率仅为百分之三四十，仅为发达国家的一半。全国多数城市的自来水管网存在跑、冒、滴、漏等现象，致使水的损失率达 1520。专家指出，若要保证新世纪国民经济和社会可持续发展，必须对种种浪费水的现象及早采取措施，加以制止。水污染也是导致缺水的一个重要因素，我国的水污染已十分严重。资料显示，近年来全国年排放污水量近 600 亿吨，其中大部分未经处理直接排入水域。在全国 700 多条重要河流中，有近 50的河段、70以上的城市沿河水域污染严重。许多原本清澈的江河湖泊之水已被污染至不宜饮用。由于对水资源无节制索取、不合理开发，造成水土流失
38、、湖泊萎缩、江河断流、水体污染、土地沙化、生态恶化，加剧了水资源短缺的矛盾。3工业节水技术水是工业的血液，现代工业生产尤其需要大量的水。近年来，我国一些城市和地区的用水量增长很快。在工业比较密集的华北和辽宁地区，工业用水量大多已超过了总用水量的 1030。不少城市当前供水非常紧张，使得工业与农业、城乡生活与工业生产争水的矛盾日益突出。这种矛盾主要是因为用水浪费，特别是工业用水浪费而造成的。如何解决城市水源紧张的问题呢?固然可以采取从远处引水、或用其他水源回灌补给地下水源以及污水净化再生等开源办法，但这些措施的费用相当大，而且又不能立即见效。所以，节水便成为缓和城市水源紧张的另一个重要手段。工业
39、节水必须革新工艺，研究与推广节水新技术，逐步对耗水量大的落后工艺技术进行改造。工业节水的主要途径有以下几种：(1)冷却水的重复使用在工厂推行冷却塔和冷却池技术，可使大量的冷却水得到重复利用，并且投资少，见效快。我国一家塑料厂投资数万元设置冷却塔后，生产 1 t 塑料由耗水 300 t 降至 40 t，水的回收率达到 8090。如果我国冷却水重复利用率都达到 70，那么全国每天可节水 400 多万吨。(2)回收利用废水即建立工业用水的封闭循环系统。造纸工业采用这种方法，可使生产每吨纸的耗水量由数百吨减为数十吨甚至更少。如加拿大一家造纸公司于 1981 年建成世界上第一座不排废水的纸浆厂，全厂各个
40、工序组成一个封闭系统，废水在封闭系统中循环反复使用，水的重复使用率几乎达到 100。我国天津一家造纸厂采用这种方法实现工业循环用水后，日耗水量由 3 000 t 减少到 300 t，节水 90。(3)循环反复用水即在化工、电镀、印染、纺织等行业的生产过程中，推行逆流漂洗的循环用水技术，利用后一道工艺排出的较清的水供前一道工艺使用。电镀和印染行业采用这项技术后，至少可节约 30的工业用水。(4)革新工艺，采用新技术加拿大一家炼油厂用汽冷代替水冷，使炼制每吨原油的耗水量降低到 O2 t。在取暖时用热水代替蒸汽供热，可节省用水量 13 以上。此外，美国和一些国家还开始使用无水印染法和无水造纸法。(5
41、)用次水代替好水以及废水的交换使用在不影响产品质量的前提下，靠近海边的钢铁、化工、发电等工厂可用海水代替淡水冷却。滨海城市也可将海水用于清洁卫生。在我国北方的大中城市里，对过量开采优质深层地下水的地区，可用水质较差的浅层地下水供生产冷却、建筑施工和园林绿化等使用。4新型净水剂高铁酸盐高铁酸盐(Na 2Fe04 或 K2Fe04)中的铁元素是+6 价，具有很强的氧化性，溶于水后可以释放出原子氧，从而有效地杀灭水中的病菌和病毒，自身被还原为氢氧化铁。由于氢氧化铁胶体能除去水中的悬浮颗粒，因此，高铁酸盐也是一种品质优良的无机混凝剂，能有效地除去水中的微细悬浮物。由于其强烈的氧化和凝聚共同作用，高铁酸盐的消毒和去污效果优于含氯消毒剂 d 更为重要的是，它在对水的消毒和净化的整个过程中，不会引入对人体有害的有机氯、铝等杂质。高铁酸盐除了用于饮用水消毒、净化外，还可以用于污水处理。
