1、目标导航,预习导引,1.认识海水淡化的重要意义,了解海水淡化的方法。 2.了解离子交换法和膜分离法的原理和应用。 3.了解水污染及其处理技术。 4.培养节约用水、保护水资源的意识。,目标导航,预习导引,一,二,三,一、海水淡化 1.蒸馏法是将水加热至105 蒸发汽化,然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水的方法。蒸馏法的特点是设备结构简单、易操作、淡水质量好,缺点是能耗大。 2.电渗析法是指利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性,在外加直流电场作用下,海水中溶解盐的离子转移到另一部分海水中使海水淡化的方法。 感悟思考 1.海水淡化的目的是什么? 提示：海水淡化的目的是利用物理或化学方法除去海水中
2、的无机盐以获得淡水。,目标导航,一,二,预习导引,三,二、纯水的制造 1.水的硬度。 (1)硬水:溶有较多Ca2+、Mg2+的水。 (2)水的硬度:以1 L水中含10 mg CaO(或相当于10 mg CaO)为1度来表示。 2.水处理技术。 (1)核心:减少或除去水中的各种杂质离子。 (2)方法。 离子交换法是使离子交换树脂上的离子与水中的离子进行交换,以除去水中的阴、阳离子的方法。 阳离子交换树脂(HR)与金属离子Mn+的反应为,目标导航,一,二,预习导引,三,阴离子交换树脂(ROH)与阴离子Ym-的反应为交换树脂用酸或碱处理可重新恢复交换能力,该过程叫做树脂的再生。 膜分离法:包括电渗析
3、和反渗透两种广泛应用的技术。 感悟思考 2.海水淡化因能耗大,成本高,不能形成规模化生产,此观点对吗? 提示：不对。海水淡化耗能大,成本高,这是传统海水淡化法,现在研究出许多新的方法,如离子膜法、离子交换法等,耗能成本都大大降低,可以形成规模化生产。,目标导航,一,二,预习导引,三,三、水污染和污水处理 1.水污染。 废水的排放使自然水体中的污染物含量不断提高,当超过自然水体自净能力时,就会引起自然水体物理性质和化学性质的变化,导致水质变坏。 2.污水处理。 (1)物理法:主要利用物理原理和机械作用对废水进行治理,包括沉淀、均衡调节、过滤及离心分离等方法。 (2)物理化学法:通过物理化学过程除
4、去污染物的方法,包括吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤及超吸附等方法。 (3)化学法:通过施用化学药剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法,如中和法、氧化法、还原法、离子交换法。,目标导航,一,二,预习导引,三,(4)生物化学法:利用微生物的作用,除去废水中的溶胶物质及有机物质的方法,包括活性污泥法、生物滤池法及厌气处理法等。 感悟思考 3.明矾净水时能起到杀菌消毒的作用吗? 提示：不能。明矾净水原理是由于Al3+水解生成Al(OH)3胶体吸附水中悬浮物形成沉淀,但不能除去水中的盐,也不能杀菌消毒。,要点一,要点二,要点三,典例导航,即时演练,即时检测,要点一 海水淡化的方法 问题导思 海水淡
5、化的方法有哪些? 提示：蒸馏法、电渗析法、离子交换法、膜分离法。 电渗析法淡化海水的原理是什么? 提示：电渗析法中阴离子交换膜只允许阴离子通过,阳离子交换膜只允许阳离子通过。在外加电场的作用下,阴离子透过阴离子交换膜,阳离子透过阳离子交换膜,结果造成在不同的间隔内交替集中起阳离子和阴离子,相应形成含盐多的浓水和含盐少的淡水。,要点一,要点二,要点三,典例导航,即时演练,即时检测,1.用蒸馏法使海水淡化。 将海水加热至105 ,使其变为蒸气,再冷凝得到蒸馏水。其特点是设备简单,易操作,淡水质量好,但耗能大,今后发展的趋向是将工业余热用于海水淡化,这是经济合理的途径。 2.电渗析法使海水淡化。 利
6、用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子选择性透过,在直流电场作用下,使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的。采用电渗析法大大降低了海水淡化的成本,不过得到淡水质量一般。工艺流程如图所示。,要点一,要点二,要点三,典例导航,即时演练,即时检测,要点一,要点二,要点三,典例导航,即时演练,即时检测,3.反渗透法淡化海水。 (1)原理:在含盐浓度较大的溶液一侧施加压力,可以迫使水从浓溶液一侧向稀溶液一侧渗透,将水从浓盐溶液中排出而使盐分留下。 (2)优点:可以大量、快速地生产淡水。 (3)发展方向:寻找理想的渗透膜,提高海水的淡化效率。,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,
7、【例1】 将海水淡化后作生活用水,以解决淡水资源匮乏的问题,下列淡化海水的方法中,在原理上完全不可行的是( ) (导学号52710028) A.加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化 B.利用太阳能使海水蒸馏淡化 C.将海水缓慢降温凝固以获取淡化的饮用水 D.将海水通过离子交换树脂以除去所含离子 解析：明矾的成分是KAl(SO4)212H2O,加入到海水中只能沉降悬浮杂质,对Na+、Cl-、Mg2+等无影响,起不到淡化的作用。 答案：A,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,1.海水淡化可采用膜分离技术,如图所示,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
8、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进行分析,正确的是 ( )A.溶质质量增加 B.溶液质量不变 C.溶剂质量减少 D.溶质质量分数不变 答案：C,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,要点二 硬水的软化 问题导思 硬水和软水有什么区别? 提示：含Ca2+、Mg2+较多的水称为硬水;含Ca2+、Mg2+较少或不含Ca2+、Mg2+的水称为软水。 如何区别硬水和软水?,硬水软化的方法有哪些? 提示：加热法(除暂时硬度)、药剂法、离子交换法。,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,1.硬水和软水。 (1)硬水和软水。 硬水:含Ca2+、Mg2
9、+较多的水。 软水:含Ca2+、Mg2+较少或不含Ca2+、Mg2+的水。 (2)硬度的划分。 暂时硬度:水的硬度由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起。 永久硬度:水的硬度由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起。,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,2.硬水的软化。 (1)加热法。 适用范围:暂时硬度的水。 反应原理。(2)药剂法。 适用范围:永久硬度的水。 原理:把纯碱、生石灰等试剂加入到硬水中,与Ca2+、Mg2+反应形成沉淀,分离。,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,(3)离子交换法。 适用范围:永久硬度的水。 原理:用离子交换剂除去硬水中的Ca2+、
10、Mg2+。 如用离子交换树脂软化水的过程为:,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,【例2】 天然水里一般含有Ca2+、Mg2+等多种离子。人们把含有较多量Ca2+、Mg2+的水叫做硬水,含有较少量或不含Ca2+、Mg2+的水叫做软水;降低水中Ca2+、Mg2+含量的过程叫做硬水软化。如果硬度太高(含Ca2+、Mg2+的浓度太大)会给生产、生活带来很多不利,因此硬水的软化是水处理的重要方面之一。 离子交换法常用于工业锅炉用水的软化。离子交换剂多种多样,磺化煤(NaR)就是一种阳离子交换剂。 (导学号52710029) (1)写出用磺化煤软化含Ca2+、Mg2+浓度较高的硬水的化
11、学方程式: 。 (2)用药剂软化法软化过的水总是含有一定浓度的Ca2+、Mg2+,其原因是 。 (3)结合烧水后的锅炉中结有水垢的现象分析说明,如果用硬度太高的水作锅炉用水,主要的不利因素是 。,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,解析：(2)CaCO3、Mg(OH)2在水中都有一定的溶解能力。(3)水垢是热的不良导体。 答案：(1)2NaR+Ca2+ CaR2+2Na+、2NaR+Mg2+ MgR2+2Na+ (2)CaCO3、Mg(OH)2虽然溶解度较小,但不是绝对不溶 (3)锅炉结垢,热传递效率下降,浪费能源,甚至引起锅炉爆炸,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航
12、,即时演练,2.下列有关硬水及其软化的说法中错误的是( ) A.离子交换法可以软化硬水 B.硬水中含有较多Ca2+、Mg2+ C.生产、生活使用的天然水必须经过软化 D.加热可使暂时硬水中的Ca2+生成CaCO3沉淀 解析：A、B、D是一些常识,C中生活使用的硬水不是“必须”经过软化。 答案：C,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,要点三 水污染和污水处理 问题导思 为什么用Na2S除去Hg2+的同时,也能将水中所含的Pb2+、Cu2+等重金属离子除去(用离子方程式表示)?污水处理常用方法有哪些? 提示：物理法、物理化学法、化学法、生物化学法等。,要点一,要点二,要点三,即时
13、检测,典例导航,即时演练,1.水污染。 生活用水使用后混进各种污染物,丧失了利用价值,成为废水。排放后使自然水体中的污染物超过其自净能力,从而引起复杂的物理化学变化,使水质变坏,造成污染。而造纸工业每年排放的废水量占全国工业废水排放总量的10%以上。“黑液”中污染物浓度很高,生物耗氧量高达5 00040 000 mgL-1,还含有大量纤维、无机盐、色素等,污染十分严重。 水污染的种类共有八种:耗氧污染物、致病污染物、合成有机物、植物营养物、无机物及矿物质、沉积物、放射性物质、热污染等。水体污染主要是生活污水和工业污水造成的。 水体污染,特别是淡水水体污染不但影响工农业生产,危害生态系统的生存和
14、发展,而且直接威胁人类健康。研究水体污染,研究污染物进入水体后的迁移、转化,提高水体净化能力,采取适当措施净化污水,控制水体污染的任务成为环境化学的一项紧迫任务。,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,2.污水处理方法。 (1)物理法。 包括沉淀、均衡调节、过滤及离心分离等方法。 (2)物理化学法。 主要包括吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤及超吸附等方法。 (3)化学法。 中和法、氧化法、还原法、离子交换法等。 (4)生物化学法。 包括活性污泥法、生物滤池法及厌气处理法等。,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,【例3】 某河道两旁有甲、乙两厂。它们排放的工业
15、废水中,共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、 六种离子。甲厂的废水明显呈碱性,故甲厂废水中所含的三种离子是 。乙厂的废水中含有另外三种离子,如果加一定量 (填“活性炭”“硫酸亚铁”或“铁粉”),可以回收其中的金属 (填写金属元素符号)。另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,可以使废水中的 (填写离子符号)转化为沉淀。经过滤后的废水主要含 ,可用来浇灌农田。 (导学号52710030) 解析：甲厂排放的工业废水明显呈碱性,一定含有OH-,与OH-可以大量共存的有K+、Cl-、 ,考虑到Ag+与Cl-不能大量共存,所以甲厂废水中含OH-、K+、Cl-,乙厂废水含Ag+、Fe3+、
16、 。 答案：OH-、Cl-、K+ 铁粉 Ag Ag+、Fe3+、Cl-、OH- KNO3,要点一,要点二,要点三,即时检测,典例导航,即时演练,3.电解法处理酸性含铬废水(主要含有 )时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应 +6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3沉淀形式除去。下列说法不正确的是( ) A.阳极反应为Fe-2e- Fe2+ B.电解过程中溶液pH不会变化 C.处理过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D.电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol 被还原 答案：B,要点一,要点二,要点三,即时检测,1.下列说法中不正确的是( ) A.海水
17、淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法、反渗透法等 B.海水中溶解的主要无机盐有NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4、CaSO4、MgBr2等 C.海水综合利用,可将海水淡化与制食盐及氯碱工业、镁工业、钾工业、溴工业等形成联合工业体系 D.海水淡化因耗能大、成本高,不能形成规模化生产 答案：D,要点一,要点二,要点三,即时检测,2.氢离子交换剂HR,交换时发生的反应为nHR+Mn+ MRn+nH+,现用它处理100 mL含0.001 mol Mg2+的中性溶液,使Mg2+完全被树脂交换,再用蒸馏水洗涤树脂,并将交换液和洗涤液收集在一起,共得200 mL溶液,则该混合液中氢离子浓度为(
18、 ) A.110-2 molL-1 B.110-3 molL-1 C.110-7 molL-1 D.110-10 molL-1 答案：A,要点一,要点二,要点三,即时检测,3.水是生命之源,也是重要的环境要素之一。地球上水量分布比例图 (1)观察上图,若用1 L水来代表地球上的总水量,要比较精确地量取地球上的淡水量,应选择的仪器是 ( ) A.100 mL烧杯 B.50 mL烧杯 C.100 mL量筒 D.50 mL量筒,要点一,要点二,要点三,即时检测,(2)下图是某居民小区中垃圾收集点(小圆圈)的布局,它在选址上存在的问题是 ;垃圾收集点选址应考虑的因素包括 。,要点一,要点二,要点三,即
19、时检测,(3)“填埋”是目前我国处理生活垃圾的主要方法,设计合理、清洁的填埋式垃圾处理场,不仅要能填埋垃圾,而且要防止其对周围环境和地下水源的污染。有人设想在住宅小区附近建立小型生活垃圾焚烧厂,其流程如下图,请将图中、所要表达的内容填在下面的横线上。 ; ; 。,要点一,要点二,要点三,即时检测,解析：(1)选择仪器应越精确越好,淡水只占3%即只有0.03 L,即30 mL,故选用50 mL量筒。(2)对河水污染严重的污染源之一是生活污水,垃圾收集点靠近小河,必定造成严重污染。(3)垃圾处理是一个复杂问题,不能再引起二次污染,应随时监控,及时处理,焚烧是一种常用的方法,但必须对废气严格处理。 答案：(1)D (2)分布不均匀(不合理);沿河放置污染水源 是否便于居民使用,对小区景观的影响,对居民日常生活的影响,是否污染环境、便于运输等 (3)垃圾分类收集点 热能或热量、能量 再利用(制砖、制肥、建筑填料),
