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第一單元水的凈化與污水處理,專題1多樣化的水處理技術(shù),我們的將來……,我們都知道水是寶貴的自然資源，那么自然界中的水都是純水嗎？,一、珍惜水資源,,天然水中所含的雜質(zhì)（見P2表1-1）回顧分散系的有關(guān)性質(zhì),你知道嗎?1、除了固體雜質(zhì)和懸浮物以外，還需要除去天然水中的哪些雜質(zhì)，才能符合生活用水的標(biāo)準(zhǔn)？2、要給天然水殺菌消毒，可以使用哪些方法？3、人們有時候覺得自來水“有漂白粉氣味”，這是什么原因？用氯氣給自來水消毒利用了氯氣的什么性質(zhì)？請寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。4、結(jié)合圖1-3完成課后P8的習(xí)題3，體會自來水廠凈化天然水的設(shè)計意圖，寫出相關(guān)的方程式。5、自來水能直接飲用嗎？理由是什么？,二、生活用水的凈化1、混凝法A、混凝劑——化學(xué)沉降劑，除去水中的懸浮物質(zhì)B、常見的混凝劑：鋁鹽——明礬KAl(SO4)212H2O、Al2(SO4)3、堿式氯化鋁AlCln(OH)3-n；鐵鹽（FeCl3）等思考：為什么鋁鹽能凈水呢？回顧什么是強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)？C、鋁鹽的凈水原理——鹽類的水解,習(xí)題鞏固：1、在凈水過程中用到混凝劑，其中可以作為混凝劑使用的是（）A、偏鋁酸鈉B、氧化鋁C、氯化鋁D、明礬2、下列廣告用語在科學(xué)上沒有錯誤的是（）A.這種飲料中不含任何化學(xué)物質(zhì)B.這種蒸餾水絕對純凈，其中不含任何離子C.這種口服液含豐富的氮、磷、鋅等微量元素D.沒有水就沒有生命,習(xí)題鞏固：3、下列過程中，不涉及化學(xué)變化的是（）A.甘油加水作護(hù)膚劑B.用明礬凈水C.烹魚時加入少量的料酒和食醋可減少腥味，增加香味D.燒菜用過的鐵鍋，經(jīng)放置常出現(xiàn)紅棕色斑跡4、長時間燒沸的天然水不宜喝的主要原因是（）A.水中的氧氣少了B.水中的亞硝酸鹽濃度大了C.水中的鈣鎂離子多了D.水中的二氧化碳多了,觀看自來水凈化過程錄像，討論：,1、處理過程包括了哪些環(huán)節(jié)？每個環(huán)節(jié)中涉及了哪些化學(xué)反應(yīng)？2、用了什么消毒劑？氯氣對人體有害嗎？有哪些更好的消毒劑？3、有些自來水廠在Cl2對水進(jìn)行消毒時，還加入一定量的氨，使氨和Cl2生成氯胺（NH2Cl）。氯胺能在水中緩慢水解生成HClO，延長對水的消毒時間，提高消毒效果。你知道這是為什么嗎？4、你對該廠的自來水處理過程有什么意見和建議？,,思考：天然水中含有細(xì)菌，主要成分為蛋白質(zhì)。請你舉出幾種殺死水中細(xì)菌的簡單方法。,2、消毒、殺菌A、少量的水常用加熱煮沸法使細(xì)菌蛋白質(zhì)變性殺菌消毒B、大量的水采用強(qiáng)氧化劑（殺菌消毒劑）常用殺菌消毒劑：氯氣、漂白粉、臭氧、二氧化氯,3、沉降、消毒二合一：Na2FeO44、除臭劑：活性炭,練習(xí)：目前，科學(xué)家致力于研制高效、安全、無毒的飲用水消毒劑。(1)近年來，某些自來水廠在用液氯進(jìn)行處理的同時還加入少量液氨，其反應(yīng)的化學(xué)方程為：NH3+HClO==H2O+NH2Cl(一氯氨)。NH2Cl較HClO穩(wěn)定，加液氨能延長液氯殺菌時間的原因是：_____________________________________________________。(2)科研人員發(fā)現(xiàn)在氯消毒的飲用水中，含有微量對人體有潛在危害作用的含氯化合物。世界環(huán)保聯(lián)盟即將全面禁止在自來水中加氯氣，推廣采用光譜性高效殺菌消毒劑二氧化氯(ClO2，黃綠色氣體)。目前歐洲和我國主要采用Kesting法(原料為氯酸鈉和鹽酸)制ClO2，該法的缺點(diǎn)是同時產(chǎn)生Cl2(占ClO2體積的一半)，使產(chǎn)物純度低。①試寫出該法制ClO2的化學(xué)反應(yīng)方程式：______________________________________________。②Cl2和ClO2都是通過氧化作用而殺菌消毒，試計算在等質(zhì)量時，ClO2的氧化能力是Cl2的倍。,加液氨后，使HClO部分轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的NH2Cl，當(dāng)HClO開始消耗后，平衡左移又產(chǎn)生HClO起殺菌作用,2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O,2.63,,,三、城市自來水的獲取——生產(chǎn)流程1、取水2、曝氣：把水暴露在空氣中，使水與空氣接觸面增大，增大水中氧氣的含量，以加速有機(jī)物的分解。3、沉降：在沉淀池中加入混凝劑靜止，水中的懸浮無可沉降到池底。4、過濾：使水通過粗沙、細(xì)沙，除去沉淀和殘余的懸浮物。5、消毒：加入消毒劑殺滅水中有毒微生物,曝氣池,生活向?qū)?終端凈水自來水需要經(jīng)過很長的管道才能進(jìn)入千家萬戶，由于種種原因自來水在使用之前便受到污染，這種污染稱為二次污染?，F(xiàn)在提倡終端凈水即：在家中的出水點(diǎn)前加裝凈化設(shè)備，消除二次污染，使飲用水更安全、更可靠。,人類生存離不開陽光、空氣和水。當(dāng)人類步入21世紀(jì)之時，人的生命之源——水卻向人們發(fā)出了警報：世界缺水，中國缺水,水污染是導(dǎo)致缺水的一個重要因素,我國的水污染已十分嚴(yán)重。,三、水污染1、水污染：由于人類的生活或生產(chǎn)活動改變了天然水的物理、化學(xué)或生物學(xué)的性質(zhì)和組成，影響人類對水的利用價值或危害人類健康，稱為水污染,在洗“牛奶浴”的贊比亞民工,水上垃圾隨處可見,城市水污染,缺水造成土地沙漠化,臭美,潰爛,黑水和泡末,愁容,調(diào)查研究：1、閱讀本節(jié)調(diào)查研究思考水體富營養(yǎng)化是如何產(chǎn)生的？你認(rèn)為該污染主要由表中哪些因素導(dǎo)致？2、DO和BOD的含義是什么？BOD5的含義是什么？為什么BOD5高，河水就會出現(xiàn)惡臭？3、你了解的處理污水的方法有哪些？該方法主要用于處理怎樣的污水？,水的第四種形態(tài),五十年代淘米洗菜；六十年代洗衣灌溉；七十年代水質(zhì)敗壞；八十年代魚蝦絕代；九十年代拉稀生癌。,水啊水，愛你就是愛自己,習(xí)題鞏固：1、國際上提出“預(yù)防污染”這一新概念，綠色化學(xué)是“預(yù)防污染”的基本手段，下列各項中屬于綠色化學(xué)的是A、處理廢棄物B、治理污染點(diǎn)C、減少有毒物D、杜絕污染源2、新華社報道：我國太湖因藍(lán)藻瘋狂繁殖而造成水質(zhì)的嚴(yán)重污染。（1）藍(lán)藻的瘋狂生長說明湖水中哪些元素超標(biāo)；（2）藍(lán)藻的瘋長會如何破壞生態(tài)平衡？（3）已知洗衣粉的成分為（Na5P3O10），三聚磷酸鈉，已知三聚磷酸是三個H3PO4分子脫2分子水形成的，寫出H3PO4、三聚磷酸的結(jié)構(gòu)式。（4）青島市政府規(guī)定從今年禁止磷洗衣粉使用，而把其中的Na5P3O10用Na2SiO3代替，寫出其軟化硬水時離子方程式。,N、P,3、工廠為了除含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法：以鐵作為電極進(jìn)行電解鼓入空氣，經(jīng)過一段時間后，使廢水中的含鉻（有毒）量降到可排放的標(biāo)準(zhǔn)，其原理是：①將Cr2O72-離子還原為可溶性三價鉻離子。②電解除鉻過程中，使溶液的PH不斷升高，使工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性，再把三價鉻離子變成不溶性氫氧化物除去。根據(jù)上述內(nèi)容回答下列問題：（1）用鐵作電極電解時，電極反應(yīng)式為：陽極，陰極。（2）在水溶液中將Cr2O72-離子還原成Cr3+的還原劑是溶液中的離子，此氧化還原反應(yīng)的離子方程式是。（3）在處理廢水中使溶液的PH不斷升高，由酸性轉(zhuǎn)變堿性是通過和途徑來實(shí)現(xiàn)的。（4）將Cr3+轉(zhuǎn)變成不溶性氫氧化物的離子反應(yīng)式為，同時還有生成,Fe-2e-=Fe2+,2H++2e-=H2↑,Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,(2)反應(yīng)消耗H+,陰極H+放電,,Fe(OH)3,5、河道旁有甲乙兩工廠，它們排放的工業(yè)廢水中共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-六種離子。（1）甲廠的廢水明顯呈堿性，故甲廠廢水中所含三種離子是、、。（2）乙廠的廢水中含有另外三種離子，如果加一定量（活性炭、FeSO4、鐵粉）可以回收其中的金屬。（3）另一種設(shè)想是將甲廠和乙廠的廢水按適當(dāng)比例混合，可以使廢水中的轉(zhuǎn)化為沉淀，經(jīng)過濾后的廢水主要含，可用來_______。,OH-,K+,Cl-,Fe,AgCl、Fe(OH)3,KNO3,施肥,2、污水中的主要污染物,四、水污染的檢測項目1、水的理化性質(zhì)——色度、濁度、PH等2、無機(jī)物——溶解氧（DO）、某些金屬離子、氯離子、硫酸根離子、氮和磷的化合物等3、有機(jī)物——通常測定生化需氧量（BOD）,資料卡水的DO與BODDO——水中的溶解氧量（單位：mg/L）BOD——水中有機(jī)物經(jīng)微生物分解所需的氧氣量（單位：mg/L）污水中有機(jī)物的含量越大，BOD越高，水的富營養(yǎng)化程度越高,4、在自然凈化中要把有機(jī)污染物自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚臒o機(jī)物質(zhì)，需要水中含有一定的氧氣，使有機(jī)物(C，H，O)+O2→CO2+H2O。1L水中含有的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)物所需要的氧的量稱為生化需氧量(BOD)，用gL-1為單位表示。如果水中的氧氣比BOD少，水就發(fā)臭，魚和其他淡水生物就不能生存。若某地區(qū)一條河水中含有機(jī)物0.01g/L，此有機(jī)物分子式用C6H10O5表示，而在正常大氣條件下，氧氣在水中的溶解量是0.0092gL-1。（1）寫出有機(jī)物在有氧條件下轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的化學(xué)方程式。（2）這條河水的BOD是多少？河水中的魚類能否維持生命？,C6H10O5+6O2→6CO2+5H2O,設(shè)每升水中有機(jī)物需氧氣X，則C6H10O5+6O2→6CO2+5H2O1621920.01X解得X=0.0119克/升河水中的魚類能否維持生命？不.說明原因：BOD超過水中的含氧量，所以魚類等到不能生存,1、物理處理法——主要是利用物理原理和機(jī)械作用對廢水進(jìn)行治理，如過濾、離心、沉淀分離等方法2、化學(xué)處理法——通過施用化學(xué)試劑或采用其他化學(xué)手段進(jìn)行廢水處理的方法，如化學(xué)混凝法中和法[軋鋼廠中的廢水(酸性)]化學(xué)沉淀法（廢水中重金屬離子的除去）氧化還原法（油類、氰化物、硫化物）等方法,五、污水處理的主要方法,常用的氧化劑：空氣、臭氧、氯氣等,如：1、Fe2+的除去：用石灰水、空氣將Fe2+轉(zhuǎn)化Fe(OH)3除去2、Cr3+的除去：用石灰水調(diào)節(jié)PH至8∽9時，Cr3+形成沉淀除去,2Cr3++3Ca(OH)2=Cr(OH)3+3Ca2+,3、物理化學(xué)處理法——通過物理化學(xué)過程來除去污染物的方法，如吸附、電滲析、反滲透、超過濾等方法4、生物處理法——利用微生物的作用，除去廢水中的溶膠物質(zhì)及有機(jī)物質(zhì)的方法，如好氧生物處理、活性污泥法、生物濾池、厭氧生物處理法等,減少污水的排放量——從源頭處理污水的有效手段,六、城市污水的再利用城市污水中工業(yè)污水約占70%，其次是生活污水。工業(yè)污水中含有含有某些寶貴的資源，可回收加工利用水的區(qū)別天然水——取自地面或地下的水；商品中經(jīng)過包括過濾、臭氧化或其他消毒處理過程，而不改變其礦化度的瓶裝泉水、礦泉水或井水也稱為天然水自來水——經(jīng)過自來水廠過濾、消毒等方法處理過的水中水——城市污水處理后，進(jìn)行二次利用的一類水蒸餾水——利用蒸餾設(shè)備使水蒸發(fā)汽化，然后使水蒸氣冷凝而成的水,磁化水——經(jīng)磁場作用，交叉切割磁力線，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，完成磁化過程的水。礦泉水——流經(jīng)某些巖石層的深層地下水。純凈水——經(jīng)純化處理后的水。因宇航員最早飲用的是這種水，故也叫太空水。但是在純化過程中，不僅除去了水中的細(xì)菌、病毒、污染物等雜質(zhì)，也除去了對人體有益的微量元素和礦物質(zhì)，如鈣、鎂等幾乎被除凈。,使用自來水時應(yīng)注意：1、警惕早晨“死水殺手”2、拒絕飲用反復(fù)煮沸的水3、不喝沒有完全煮沸的水來水，水中的有害病菌必須達(dá)到100℃時才能被完全殺死。4、家用濾水器,自制簡易凈水裝置,第二單元硬水軟化,專題1多樣化的水處理技術(shù),被污染的河水,自來水,海水,礦泉水,蒸餾水,純凈水,水是生命之源，同學(xué)你會喝水嗎？同學(xué)你有過“水土不服”的體驗嗎？下列是生活中常見的一些水，它們都是純凈物嗎？都能直接飲用嗎？,一、軟水和硬水,1.天然水成分：Ca2+、Mg2+、Na+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-、NO3-2.硬水：溶有較多量的Ca2+和Mg2+的水3.軟水：只溶有較少量或不含Ca2+和Mg2+的水,簡單鑒別：肥皂反應(yīng)軟水中產(chǎn)生泡沫多；硬水中形成較多白色垢狀物。,軟水與硬水的簡單鑒別,1、硬度：一般是指水里的鈣、鎂離子濃度的總和。水的硬度的表示方法：閱讀P9表1-32、硬水——8度以上的水3、暫時硬度若水的硬度是由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂引起的，這種硬度稱為暫時硬度4、永久硬度若水的硬度是由含有鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，這種硬度稱為永久硬度。以上兩種硬度合稱為總硬度。,二、暫時硬度和永久硬度,聯(lián)想與啟示燒水的水壺內(nèi)壁常會形成白色水垢，可以用食醋溶解去除。你知道這些水垢是怎么形成的嗎？為什么可用食醋溶解去除？,信息提示P10沉淀的轉(zhuǎn)化——在含有沉淀的溶液中，加入適當(dāng)?shù)某恋韯?，使其與溶液中某一離子結(jié)合成更難溶的物質(zhì)。如鍋爐中的水垢，其中含有硫酸鈣較難消除，可用碳酸鈉溶液處理，使硫酸鈣轉(zhuǎn)化為疏松且可溶于酸的碳酸鈣沉淀，這樣就比較容易消除。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。,硬水的危害,和肥皂反應(yīng)時產(chǎn)生不溶性的沉淀，降低洗滌效果。（利用這點(diǎn)也可以區(qū)分硬水和軟水）工業(yè)上，鈣鹽鎂鹽的沉淀會造成鍋垢，妨礙熱傳導(dǎo)，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致鍋爐爆炸。由于硬水問題，工業(yè)上每年因設(shè)備、管線的維修和更換要耗資數(shù)千萬元。硬水的飲用還會對人體健康與日常生活造成一定的影響。沒有經(jīng)常飲硬水的人偶爾飲硬水，會造成腸胃功能紊亂，即所謂的“水土不服”；用硬水烹調(diào)魚肉、蔬菜，會因不易煮熟而破壞或降低食物的營養(yǎng)價值；用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值；用硬水做豆腐不僅會使產(chǎn)量降低、而且影響豆腐的營養(yǎng)成分。,資料卡,那么硬水毫無是處了嗎？不對，否則怎么會有那么多的人買礦泉水喝呢。原來鈣和鎂都是生命必需元素中的宏量金屬元素。科學(xué)家和醫(yī)學(xué)家們調(diào)查發(fā)現(xiàn)，人的某些心血管疾病，如高血壓和動脈硬化性心臟病的死亡率，與飲水的硬度成反比，水質(zhì)硬度低，死亡率反而高。其實(shí)，長期飲用過硬或者過軟的水都不利與人體健康。我國規(guī)定：飲用水的硬度不得超過25度，人的飲用水硬度最好介于8度—18度之間。,資料卡,三、硬水軟化,1、加熱煮沸法,(此法只能消除暫時硬度，永久硬度沒變化),2、藥劑軟化法常用的藥劑有石灰、純堿等Ca(HCO3)2CaCO3Mg(HCO3)2Mg(OH)2MgCl2Mg(OH)2CaCl2CaCO3Ca(OH)2CaCO3,加入石灰，可使水中的二氧化碳、碳酸氫鈣和碳酸氫鎂生成碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀，對永久硬度大的硬水，可再加適量純堿。軟化時石灰添加量，根據(jù)經(jīng)驗，每降低一千升水中暫時硬度一度，需加純氧化鈣10克。反應(yīng)過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉淀，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉淀。,3、離子交換法（1）磺化煤法2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+注：1、能消除暫時硬度、永久硬度2、磺化煤可以再生利用,工業(yè)上常用陰、陽離子交換樹脂來軟化硬水飲料用水大都采用有機(jī)合成離子交換樹脂作離子交換劑。,A、離子交換樹脂的定義、組成、類型B、基本原理：用離子交換樹脂軟化硬水時，先把水通過陽柱（裝有陽離子交換樹脂的離子交換柱），使水中的金屬離子被陽離子交換樹脂吸附，陽離子交換樹脂中的氫離子被交換到水中去；然后再通過陰柱，使水中的陰離子被陰離子樹脂吸附，陰離子樹脂將氫氧根離子交換到水中，和氫離子化合成水，使水得到凈化。C、離子交換樹脂軟化硬水的方法比藥劑軟化法質(zhì)量高、設(shè)備簡單、占用面積小、操作方便,3、離子交換法（2）離子交換樹脂,練習(xí)：1、怎樣證明天然水具有暫時硬度和永久硬度,或是軟水,簡述實(shí)驗步驟,并寫出有關(guān)化學(xué)方程式.2、現(xiàn)有純堿、石灰、明礬和磺化煤,可用作凈水的是,可用作軟化只含CaSO4CaCl2的硬水的是,可用于軟化暫時硬水的是.,3、我國規(guī)定飲用水的硬度不能超過25度.硬度的表示方法是:將水中的Ca2+、Mg2+都看作Ca2+,并將其質(zhì)量折算成CaO的質(zhì)量。通常把1升水中含有10毫克CaO稱為1度。水中的Ca2+、Mg2+可用一定濃度的Y溶液進(jìn)行滴定,Y跟Ca2+、Mg2+都以等物質(zhì)的量完全反應(yīng).(1)現(xiàn)取某地區(qū)的地下水樣品25.0毫升,用0.01摩爾/升Y溶液滴定,完全反應(yīng)時消耗Y溶液15.0毫升.試計算該地下水的硬度,并判斷是否符合飲用標(biāo)準(zhǔn).(2)如果每次分析時取的水樣都是25.0毫升,為了便于計算,要求每消耗0.50毫升Y溶液即相當(dāng)于水的硬度為1度.則Y溶液的物質(zhì)的量濃度應(yīng)為多少?,(1)25.0毫升水中含Ca2+和Mg2+的總物質(zhì)的量為0.01000.0150=1.5010-4mol折合成CaO的質(zhì)量為1.5010-456=8.4010-3g水的硬度為8.4010-3(1000/25.0)(1000/10)=33.6(度)因硬度超過25度,故不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn).或列成總式:0.01000.015056(1000/25.0)(1000/10)=33.6(度)因硬度超過25度,故不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn).(2)[解法一]25.0毫升水(硬度為1度)中含CaO的物質(zhì)的量為(0.010/56)(2.5/1000)=4.4610-3molY溶液的濃度為4.4610-3／0.50=8.9210-3mol/L[解法二][利用(1)的結(jié)果計算]設(shè)Y溶液的濃度為C,則(0.010015.0):33.6=(C0.50):1C=8.9210-3mol/L,正常人每天需要2500mL的水，不是飲水越多越好。經(jīng)常喝未燒開的自來水，可加大膀胱癌和直腸癌的發(fā)病率。經(jīng)常喝硬水者可增加結(jié)石的患病率。運(yùn)動員喝保健飲料，稍加點(diǎn)鹽和糖料。高血壓病人，一般應(yīng)少鹽少水。老年人和小孩最好是飲用溫開水在吃飯時適當(dāng)補(bǔ)充水，即多增加些湯羹食品是有利于消化的。,淺談健康飲水,生活向?qū)?