1、目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,一、水处理方法的选择 水处理方法的选择,通常要考虑以下几个方面: 1.水质和数量的要求。 2.选择有效的方法和设备。 3.考虑必要的成本核算,进行质量、数量及经济实用等方面的综合评价。,目标导航,一,二,预习导引,二、天然水的净化 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)工业生产中常用的混凝剂有:明矾、聚合铝、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁等。 (3)明矾净水原理Al3+与水发生水解反应生成Al(OH)3: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
2、体杂质一般带负电,通过电性吸引作用,使胶体杂质聚沉。,目标导航,一,二,预习导引,(4)混凝剂难以清除溶解于水中的有机物质、无机盐和微生物。作为生活用水,经过混凝法净水后,还必须进行杀菌消毒。一般过程为混凝沉淀过滤杀菌。预习交流1 (1)铁盐的水解反应与铝盐相似,你能写出Fe3+水解的离子方程式吗? 提示:Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+ (2)天然水中含有细菌,其主要成分是蛋白质,请你举出几种在家中能杀灭水中细菌的简单方法。 提示:对少量水通常用加热煮沸法来杀菌消毒,对大量水多采用强氧化剂氧化法进行杀菌消毒,如漂白粉、“84”消毒液等。,目标导航,一,二,预习导引,2.化学软化法 (
3、1)天然水: 天然水与空气、岩石和土壤等长期接触,溶解了许多杂质,如无机盐类、某些可溶性有机物以及气体等。 (2)水的硬度: 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。 (3)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。,目标导航,一,二,预习导引,(4)硬水软化的方法: 硬水软化的方法通常有加热法、药剂法和离子交换法等。 具有暂时硬度的水可用加热法进行软化
4、,其原理可表示为:,目标导航,一,二,预习导引,具有永久硬度的水可采用药剂法和离子交换法进行软化: a.常用化学药剂有纯碱和生石灰等,其原理可表示为:b.离子交换法软化水的过程可表示为:离子交换树脂的再生过程可表示为:,目标导航,一,二,预习导引,预习交流2 通过预习,你能区分硬水和软水吗? 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,泡沫很少且有沉淀产生的是硬水。 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。,问题导学,当堂检测,一,二,一、天然水的净化 活动与探究 1.在3个烧杯中都盛有河水(或井水),做以下实验,请认真观察实验现象并完成下表:,生成
5、浅绿色溶液,先生成白色沉淀,然 后迅速变为灰绿色, 最后变为红褐色,静 置后沉淀在试管底部,先形成黄色溶液后生 成红褐色沉淀,问题导学,当堂检测,一,二,2.你能对观察到的实验现象作出正确的解释吗? 答案:烧杯1中,Fe2+由于处在弱酸性环境中,很难被氧化生成Fe3+,而Fe2+水解生成的Fe(OH)2溶解度又较大,故难以形成胶体,混凝效果不好,只能得到浅绿色溶液。 烧杯2中,Fe2+在pH=9的碱性环境中生成白色Fe(OH)2,Fe(OH)2易被氧化生成Fe(OH)3。 烧杯3中也发生Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体的反应,也能聚沉净水。,问题导学,当堂检测,一,二,3.城市自来水以天然水
6、为水源,根据上面的活动探究,结合教材,互相讨论,你能简要地说明获取自来水的过程吗? 答案:城市获取自来水的过程一般分为以下四步: 第一步:沉淀。在沉淀池中加入混凝剂静置,水中的悬浮物杂质胶体可沉淀到池底。 第二步:过滤。使水通过细沙,以除去沉淀和残存的悬浮物。 第三步:曝气。把水暴露在空气中,使水与空气的接触面增大,增加水中氧的含量,以加速水中有机物的分解。 第四步:消毒。加入杀菌剂杀灭水中有害的微生物。如果硬度过大再进行软化。,问题导学,当堂检测,一,二,迁移与应用 例1某综合实践活动小组到自来水厂进行参观,了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下:(1)源水中含Ca2+、Mg2+、 、C
7、l-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 。,问题导学,当堂检测,一,二,(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 思路点拨:本题以自来水的工艺流程为出发点,考查了离子反应、胶体性质、氯气的消毒原理等知识点,是一道
8、综合性较强的实验流程题。,问题导学,当堂检测,一,二,解析:由题意知:源水中加入CaO后生成Ca(OH)2,继而发生的复分解反应有: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(OH)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。,问题导学,当堂检测,一,二,答案:(2) Fe(OH)3 (3)除去钙离子 调节溶液酸度 (4)杀菌消毒 (5),问题导学,当堂检测,一,二,迁移训练1用ClO2、Na2
9、FeO4消毒饮用水,可避免用氯气消毒后的饮用水中所含微量有机氯对人体的潜在危害。试回答: (1)有关文献报道,等质量的ClO2消毒的效率是用氯气消毒的2.64倍,这2.64倍是怎样计算出来的? (2)简述用Na2FeO4消毒饮用水的原理及优点。 解析:(1)根据有关规定,饮用水氧化剂的消毒效率用单位质量氧化剂得到电子的物质的量的多少来表示,单位质量氧化剂得到电子的物质的量多,则消毒效率高。因ClO2、Cl2与水反应,+4价和0价的氯均被还原为-1价的氯,故有消毒效率为,问题导学,当堂检测,一,二,(2)Na2FeO4中铁元素的化合价是+6价,是一种强氧化剂,能消毒杀菌且不会产生对人体有害的有机
10、氯,这是Na2FeO4作为净水剂的优点。其净水原理是Na2FeO4消毒杀菌后的还原产物是Fe3+,Fe3+在水中发生反应:Fe3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+,生成氢氧化铁胶体,吸附水中带负电荷的胶粒而产生沉淀,同时吸附水中的悬浮物,以达到净水的目的。 答案:见解析,(1)混凝剂只能除去水中的悬浮物和胶体,不能除去溶解于水中的有机物质、无机盐和微生物。 (2)作为生活用水,经过混凝法净化后,还必须进行杀菌消毒,一般过程为混凝沉淀过滤杀菌。,问题导学,当堂检测,一,二,二、硬水的软化 活动与探究 1.有一杯具有永久硬度的水,其中主要含有MgCl2和CaCl2。请设计出软化水的实验方案
11、,现有以下药剂可供选用:Ca(OH)2溶液、NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、肥皂水。 实验方案:,问题导学,当堂检测,一,二,问题导学,当堂检测,一,二,2.如果有一杯同时具有暂时硬度和永久硬度的水,你如何来设计软化水的实验方案呢?写出相关的离子反应方程式。 答案:可以用药剂法也可以用离子交换法。 药剂法的有关离子方程式为:,问题导学,当堂检测,一,二,3.何谓离子交换树脂的再生? 答案: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,这个过程叫作再
12、生:CaR2+2Na+ 2NaR+Ca2+。磺化煤是一种常用的钠型离子交换剂。,问题导学,当堂检测,一,二,迁移与应用 例2用下列方法除去含Ca2+、Mg2+、Cl-、 的硬水中的离子,所得到的水含离子的浓度最小的是 ( ) A.蒸馏 B.加热煮沸 C.加Ca(OH)2与Na2CO3 D.离子交换法 思路点拨:除去Ca2+、Mg2+、 ,软化所得到的水含离子的浓度最小,应注意引入的离子。 解析:通过蒸馏可得到非常纯的蒸馏水,几乎不含任何杂质离子,所以A是正确的。加热煮沸只能降低由Ca2+、Mg2+和 引起的水的硬度,不能完全除去Ca2+和Mg2+等,加入Ca(OH)2与Na2CO3或采用离子交
13、换法虽然可以降低Ca2+、Mg2+的浓度,但不可能完全除去它们,并且在除去Ca2+、Mg2+的同时,又增加了Na+。 答案:A,问题导学,当堂检测,一,二,迁移训练2氢型阳离子交换树脂的主要反应可表示为2HR+M2+ MR2+2H+。若将100 mL只含Ca2+的水经过此阳离子交换柱后,流出液用0.100 0 molL-1 NaOH溶液中和,用去NaOH溶液20.00 mL。则此100 mL水中含Ca2+( ) A.160.00 mg B.80.00 mg C.40.00 mg D.120.00 mg 解析:本题可以采用逆推法求解,即根据用去NaOH溶液的体积求出溶液中H+的物质的量,然后再进
14、一步求出Ca2+的质量。 答案:C,问题导学,当堂检测,一,二,(1)若水的硬度是暂时硬度,这种水经过煮沸以后,水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会变成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的氢氧化镁沉淀。这些沉淀物析出,水的硬度就可以降低,从而使硬度较高的水得到软化。 (2)若水的硬度是永久硬度,往往使用药剂软化法和离子交换法等方法。 (3)药剂法和离子交换法能同时降低水的暂时硬度和永久硬度。,问题导学,当堂检测,1,2,3,4,5,1.不属于天然水净化混凝剂的是( ) A.硫酸铝 B.硫酸亚铁 C.硫酸镁 D.聚合铝 答案:C,问题导学,当堂检测,1,2,3,4,5,2.明矾能净水是因为( ) A.明矾有
15、氧化性,能杀菌 B.明矾水解液呈酸性,能抑制病菌生长 C.明矾水解生成胶体,使水中的泥沙胶体和其他悬浮物聚沉 D.明矾能使水中的重金属离子沉淀 答案:C,问题导学,当堂检测,1,2,3,4,5,3.下列说法正确的是( ) A.软水中一定不含Ca2+、Mg2+ B.硬水经煮沸后就一定会变为软水 C.水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁 D.经磺化煤处理过的水是不含离子的超净水 解析:硬水与软水的区分是Ca2+、Mg2+含量的多与少,不是有与没有,故A不对;当然不含Ca2+、Mg2+的水一定是软水,煮沸的方法是通过Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2的分解以及MgCO3转变为Mg(OH)2的过程,故
16、C对;煮沸能使暂时硬度较高的硬水中的Ca2+、Mg2+浓度降低,但不一定能降低到软水中Ca2+、Mg2+的含量标准,更何况有的硬水中的硬度很高是由于永久硬度造成的,故B不对;磺化煤只能交换阳离子,水中还含有多种阴离子和交换出的大量Na+,故D不对。 答案:C,问题导学,当堂检测,1,2,3,4,5,4.1.1 L水中溶有Mg(HCO3)2和CaCl2,其浓度分别是b molL-1和2b molL-1,现有一种试剂(适量),把Ca2+、Mg2+除去,这种试剂最好选用( ) A.Ca(OH)2 B.NaOH C.NaHCO3 D.Na2CO3 解析:利用NaOH发生反应为:Mg(HCO3)2+4N
17、aOH Mg(OH)2+2Na2CO3+2H2O, CaCl2+Na2CO3 CaCO3+2NaCl。 答案:B,问题导学,当堂检测,1,2,3,4,5,5.洪涝地区欲将江河水转化为可饮用的水。请排列下列合理的处理顺序 。 化学沉降 消毒杀菌 自然沉降 加热煮沸 (1)铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂,它的氧化性比高锰酸钾还强,本身在水处理过程中还原成Fe3+,同时达到沉降不溶物,并对水进行杀菌消毒的目的。请解释其原因是 。 (2)加热煮沸的目的是为了 ,最后使之转化为 沉淀。 答案: (1)铁酸钠的强氧化性使之能杀菌消毒;被还原生成的Fe3+发生水解生成Fe(OH)3胶体,能吸附水中的悬浮物而起到净水的作用 (2)降低水中的暂时硬度 Mg(OH)2、CaCO3,
