1、第二单元 化学与资源开发利用,课题1 获取洁净的水,第1课时 天然水的净化,目标导航 1.能记住天然水净化的基本方法。 2.会运用天然水净化的化学原理。,1,2,1.混凝法 (1)定义:加入混凝剂,使细小的悬浮物和胶体聚集成较大的颗粒而沉淀,然后过滤除去的方法。 (2)常用的混凝剂 在生活中常用明矾作混凝剂,在工业生产中还常用硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等作混凝剂。 (3)明矾净水原理。,Al(OH)3在水中以絮状的胶体形式存在,Al(OH)3胶体粒子带正电,水中的胶体杂质一般带负电,通过电性吸引作用,使胶体杂质聚沉。 Al(OH)3胶体有较大的表面积,能吸附水中悬浮的杂质。,1,2,1,
2、2,城市自来水以天然水为水源,你能简要说明获取自来水的过程吗? 提示:天然水自然沉降、过滤加入混凝剂沉降过滤加入消毒剂自来水,1,2,2.化学软化法 (1)天然水可分为硬水和软水。 硬水:含有较多Ca2+、Mg2+的水; 软水:含有少量Ca2+、Mg2+或不含Ca2+、Mg2+的水。 (2)水的硬度可分为暂时硬度和永久硬度。 暂时硬度:水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的。 永久硬度:水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的。 天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。 (3)硬水软化的方法。 具有暂时硬度的水可用加热法进行软化。 具有永久硬度的水可采用药剂法和离子交换法进
3、行软化。常用化学药剂有纯碱和生石灰等。,1,2,如何区分硬水和软水? 提示:可用两种方法。 加入肥皂水振荡,有大量泡沫产生的是软水,泡沫很少且有浮渣产生的是硬水。 加入饱和Na2CO3溶液,无沉淀产生的是软水,有沉淀产生的是硬水。,一,二,一,二,一,二,(2)硬水的软化方法。 加热法(适用于降低水的暂时硬度)。 具有暂时硬度的水,经加热煮沸可使其软化,使其碳酸氢盐转化为难溶的碳酸盐。其中值得注意的是:煮沸时分解形成的碳酸镁在继续受热的情况下生成更难溶解的Mg(OH)2。,一,二,药剂法。 a.药剂:常用的化学药剂有纯碱、生石灰等;工业锅炉用水还常用磷酸盐处理。 b.适用范围:降低水的暂时硬度
4、和永久硬度。 c.用石灰法软化硬水时,常和纯碱一起使用,目的是用纯碱除去过量的石灰,工业上称为石灰纯碱法,其基本原理为:,一,二,一,二,离子交换法。 a.原理: 离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂中的阳离子与水中的Ca2+、Mg2+发生离子交换作用,使水软化。其工艺流程如下图所示。图中的离子交换剂是一种树脂,它是不溶于水但能与溶液中相同电性离子进行交 换的有机高分子电解质,常用 NaR、HR等表示。发生的反 应如下:,离子交换法软化水示意图,一,二,b.适用范围:降低水的暂时硬度和永久硬度。 离子交换树脂使用一段时间后,由NaR型转化为CaR2(或MgR2)型后,就失去了交换能
5、力。可把失效后的离子交换树脂置于5%8%的食盐水中,便可发生逆向交换反应,重新生成NaR,恢复交换能力,这个过程叫做再生:,一,二,二、水的硬度的计算 水的硬度有多种表示方法: 德国度,每一度即相当于每1 L水中含有10 mg CaO; 法国度,每一度相当于每1 L水中含有10 mg CaCO3; 英国度,每一度相当于每1 L水中含有14 mg CaCO3。 我国对水的硬度计算是以每升水中含有10 mg CaO为1度实际上水中不存在CaO,因为CaO与水接触立即反应生成Ca(OH)2或相当于10 mg CaO的物质,如7.1 mg MgO,即每升水含有,知识点1,知识点2,【例题1】 某综合实
6、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:,知识点1,知识点2,(2)加入混凝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 既有化学过程又有物理过程 FeSO47H2O是常用的混凝剂,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, (填写下列各项的序号)可以作为气体A的代替品。 ClO2 浓氨水 SO2 浓硫酸,知识点1,知识点2,知识点1,知识点2,知识点1,知识点2,【例题2】 水是一种重要的自然资源,是
7、人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题: (1)天然水中溶解的气体主要有 、 。 (2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是 (填其中任何两种),其净水作用的原理是 。 (3)水的净化与软化的区别是 。 (4)硬度为1的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2+)=1.210-3 molL-1, c(Mg2+)=610-4 molL-1,则此水的硬度为 。,知识点1,知识点2,解析:(1)天然水中溶解的气体主要有O2、CO2、N2等。 (2)天然水加入混凝剂净化的主要原理是混凝剂中电离的铝离子、铁离子在
8、水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体,表面积很大,吸附水中的悬浮杂质,常用的混凝剂有明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等。 (3)水的净化是通过混凝剂(如明矾等)将水中的胶体及悬浮物除去,而水的软化是使水中的Ca2+、Mg2+浓度减小。,知识点1,知识点2,知识点1,知识点2,答案:(1)O2 CO2(或N2) (2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(填其中任何两种) 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体,它可吸附水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体,使其聚沉,达到净化水的目的 (3)水的净化是通过混凝剂(如明矾等)将水中的胶体及悬浮物除去,而水的软化是使水中的Ca2+、Mg2+浓度减
9、小 (4)10度 (5)740 1 484,1 2 3 4 5,1获得饮用水,凝聚过程中除去其中的悬浮物,可加入的净水剂是( ) A.FeCl3 B.NaCl C.Ca(ClO)2 D.MgCl2 解析:NaCl不用于净水,Ca(ClO)2用于杀菌消毒,而不能使水中的悬浮杂质沉降,铝盐和铁盐会形成Al(OH)3胶体和Fe(OH)3胶体,可吸附水中的固体小颗粒而沉降,从而达到净水的目的。 答案:A,1 2 3 4 5,2FeSO47H2O用作天然水净化混凝剂,要调到pH为9左右的主要原因是( ) A.在碱性条件下促进Fe2+水解使其氧化成Fe3+ B.FeSO47H2O溶于水后显酸性 C.FeS
10、O47H2O溶于水后显碱性 D.以上都不对 解析:pH为9左右,Fe2+水解成Fe(OH)2,Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3。 答案:A,1 2 3 4 5,3水经过磺化煤(NaR)处理之后,阳离子浓度最大的是 ( ) A.Ca2+ B.Mg2+ C.Na+ D.H+ 解析:因磺化煤中的Na+与水中的Ca2+、Mg2+发生交换,降低了水的硬度,但是溶液中Na+的浓度却升高了。 答案:C,1 2 3 4 5,4下列对天然水的净化认识不正确的是( ) A.水的净化与软化都是除去水中不溶性杂质 B.混凝剂的作用是除去水中不易沉淀的悬浮物和胶体 C.FeSO47H2O可用作净水工业的混凝剂 D.由Ca2+、Mg2+的碳酸氢盐引起的水的硬度叫暂时硬度 解析:水的净化是除去水中的悬浮物和胶体,水的软化是降低水中Ca2+、Mg2+的浓度。 答案:A,1 2 3 4 5,5农村有些家庭直接用河水或池塘水作为生活饮用水。一般是把水担回家倒入水缸,加明矾使水澄清,加漂白粉进行消毒。明矾的化学式为 ,写出它溶于水后生成胶体的离子方程式: 。 漂白粉的主要成分是 ,它在自然条件下能产生次氯酸,次氯酸的氧化性很强,能杀死病菌。写出漂白粉生成次氯酸的化学方程式: 。,
