人教版選修2 第二單元 課題1 獲取潔凈的水 學(xué)案.doc

課題1獲取潔凈的水天然水的凈化自讀教材夯基礎(chǔ)1天然水的凈化方法混凝法和化學(xué)軟化法。2混凝法(1)明礬凈水原理：電離：kal(so4)2=kal32so，al3發(fā)生水解：al33h2oal(oh)33h，凈水(2)工業(yè)生產(chǎn)中常用的混凝劑有明礬、硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵等。(3)獲取生活用水：混凝劑難以清除溶解于水中的有機(jī)物、無機(jī)鹽和微生物。獲取生活用水的一般過程：混凝沉淀過濾殺菌。3化學(xué)軟化法(2)天然水(3)水的硬度天然水大多同時(shí)具有暫時(shí)硬度和永久硬度。(4)硬水的軟化：暫時(shí)硬水的軟化用加熱法，其原理為(填化學(xué)方程式)：ca(hco3)2caco3co2h2o，mg(hco3)2mgco3co2h2o，mgco3h2omg(oh)2co2。跟隨名師解疑難(1)強(qiáng)酸弱堿鹽水解其溶液呈酸性，如fe2(so4)3溶液：fe33h2ofe(oh)3h；強(qiáng)堿弱酸鹽水解其溶液呈堿性，如naclo溶液：cloh2ohclooh；強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽不水解，其溶液呈中性，如nacl、kno3溶液。(2)feso47h2o是一種常用的混凝劑，但在使用feso47h2o作混凝劑時(shí)，要注意兩點(diǎn)：fe(oh)2溶解度較大，混凝效果不好，應(yīng)先將fe2氧化成fe3，再水解得到fe(oh)3膠體；fe2在堿性條件下更易被氧化成fe3，故將ph調(diào)到9左右。(3)藥劑法和離子交換法不僅可以消除水的永久硬度，也可消除水的暫時(shí)硬度。(4)水垢的主要成分是caco3和mg(oh)2，不是caco3和mgco3，因?yàn)榧訜釙r(shí)mgco3h2omg(oh)2co2。(5)離子交換樹脂軟化硬水和再生的過程如下圖所示：剖析典例探技法例1某綜合實(shí)踐活動(dòng)小組到自來水廠進(jìn)行參觀，了解到天然水處理成自來水的工藝流程示意圖如下：(1)天然水中含ca2、mg2、hco、cl等，加入cao后生成 ca(oh)2，進(jìn)而發(fā)生若干個(gè)復(fù)分解反應(yīng)，試寫出其中任意一個(gè)反應(yīng)的離子方程式：_。(2)加入凝聚劑可以除去其中的懸浮固體顆粒，該過程是_(填寫下列各項(xiàng)的序號(hào))。只有物理過程，無化學(xué)過程只有化學(xué)過程，無物理過程既有化學(xué)過程又有物理過程feso47h2o是常用的凝聚劑，加入后最終生成紅褐色膠狀沉淀，則這種沉淀是_。(3)通入二氧化碳的目的是_和_。(4)氣體a的作用是_。(5)下列物質(zhì)中，_可以作為氣體a的代替品(填寫下列各項(xiàng)的序號(hào))。clo2濃氨水so2濃硫酸名師解析由題意可知：天然水中加入cao后發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)有hcooh=coh2o、ca2hcooh=caco3h2o、ca22hco2oh=caco3co2h2o、mg22oh=mg(oh)2，任意寫出一個(gè)即可。加入凝聚劑除去其中的懸浮固體顆粒，該過程既有膠體的吸附作用也有化學(xué)反應(yīng)，所以既有化學(xué)過程又有物理過程。feso47h2o加入后生成紅褐色fe(oh)3膠狀沉淀。通入二氧化碳的目的是除去鈣離子并調(diào)節(jié)溶液酸度。氣體a應(yīng)是氯氣，其作用是殺菌消毒，所以可以找具有強(qiáng)氧化性的clo2代替。答案(1)hcooh=coh2o(或ca2hcooh=caco3h2o或ca22hco2oh=caco3co2h2o或mg22oh=mg(oh)2)(2)fe(oh)3(3)除去鈣離子、調(diào)節(jié)溶液酸度(4)殺菌消毒(5)名師點(diǎn)睛水凈化的基本流程clo2、o3、na2feo4等新型高效消毒劑正逐步替代液氯或漂白粉等傳統(tǒng)消毒劑。污水處理自讀教材夯基礎(chǔ)1污水處理(1)污水中的懸浮物用混凝法除去。(2)溶解在水中的污染物可采用中和法、沉淀法、氧化還原法等。2中和法(1)酸性廢水可用熟石灰中和；(2)堿性廢水可用h2so4或co2中和。3沉淀法含有hg2的廢水，可向其中加入na2s，離子方程式為hg2s2=hgs。4氧化還原法利用空氣或氧化劑可將廢水中的有機(jī)物氧化為無害物質(zhì)。跟隨名師解疑難實(shí)際處理工業(yè)廢水時(shí)，根據(jù)污染物組成和回收用水水質(zhì)要求的不同，經(jīng)常需要采用多種技術(shù)分級(jí)處理。剖析典例探技法例2某廠廢水中含5.00103 moll1的cr2o，其毒性較大。某研究性學(xué)習(xí)小組為了變廢為寶，將廢水處理得到磁性材料cr0.5fe1.5feo4(fe的化合價(jià)依次為3、2)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)流程：(1)第步反應(yīng)的離子方程式是_。(2)第步中用ph試紙測(cè)定溶液ph的操作是_。(3)第步過濾得到的濾渣中主要成分除cr(oh)3外，還有_。(4)欲使1 l該廢水中的cr2o完全轉(zhuǎn)化為cr0.5fe1.5feo4，理論上需要加入_g feso47h2o。名師解析(1)cr2o有較強(qiáng)氧化性，feso47h2o中fe2有一定的還原性，在酸性介質(zhì)中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，cr2o轉(zhuǎn)化為cr3，fe2轉(zhuǎn)化為fe3，cr2o14h6fe2=2cr36fe37h2o。(2)應(yīng)將試紙展放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待測(cè)液滴在試紙中部，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照得出ph。(3)由題給框圖可得：fe2過量，加naoh溶液時(shí)，產(chǎn)生cr(oh)3、fe(oh)3和fe(oh)2三種沉淀。(4)1 l廢水中含n(cr2o)5.00103 mol。由元素守恒得：cr2o4cr0.5fe1.5feo410feso47h2o，所以理論上n(feso47h2o)10n(cr2o)0.05 mol。m(feso47h2o)0.05 mol278 gmol113.9 g。答案(1)cr2o6fe214h=2cr36fe37h2o(2)將一小片ph試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液，點(diǎn)在ph試紙上，待變色后立即與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照(3)fe(oh)3、fe(oh)2(4)13.9名師點(diǎn)睛(1)注意溶液的酸堿性對(duì)氧化還原反應(yīng)的影響，對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響及對(duì)離子存在的影響。(2)解答此類的計(jì)算題時(shí)，利用物料守恒、電荷守恒等守恒關(guān)系，可使問題簡(jiǎn)單化。海水淡化自讀教材夯基礎(chǔ)(1)海水淡化常用的方法有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。(2)電滲析法是利用離子交換膜對(duì)水中陰、陽離子有選擇透過性，在外加電場(chǎng)作用下，使陰、陽離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到淡水和濃縮海水分離的方法。(3)因地制宜地選擇海水淡化的方案，需要注意：該地區(qū)的地理環(huán)境；該地區(qū)所需淡水量的多少；該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況；該地區(qū)的技術(shù)條件。剖析典例探技法例3海水淡化可采用膜分離技術(shù)，如右圖所示，對(duì)淡化膜右側(cè)的海水加壓，水分子可以透過淡化膜進(jìn)入左側(cè)淡水池，而海水中的各種離子不能通過淡化膜，從而得到淡水，對(duì)加壓后右側(cè)海水成分變化分析，正確的是()a溶質(zhì)質(zhì)量增加b溶液質(zhì)量不變c溶劑質(zhì)量減少 d溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變名師解析右側(cè)海水中水分子能通過淡化膜進(jìn)入左側(cè)水池，而各種離子不能通過淡化膜，故溶質(zhì)質(zhì)量不變，溶劑質(zhì)量減少，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大。答案c名師點(diǎn)睛純水制造工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的膜分離技術(shù)有電滲析法和反滲透法。若用半透膜把含鹽濃度不同的兩種溶液分開后，低濃度溶液中的水會(huì)自動(dòng)通過膜滲透到高濃度溶液中。若在含鹽高的一側(cè)外加一壓力，則可迫使水向相反方向滲透，這種方法即為反滲透法，本題中的方法即為反滲透法。(1)(2)(3)海水淡化硬水和軟水的區(qū)分方法：(1)加熱或長(zhǎng)期放置后有水垢產(chǎn)生的水是硬水。(2)向水中加肥皂水，泡沫很少的水是硬水，有大量泡沫出現(xiàn)的水是軟水。1明礬是一種較好的凈水劑，這是因?yàn)?)a本身有較強(qiáng)的吸附性b本身與懸浮雜質(zhì)生成沉淀cal3水解呈酸性dal3水解生成的al(oh)3膠體有吸附作用解析：明礬溶于水電離出al3，al3水解生成al(oh)3膠體：al33h2oal(oh)3(膠體)3h，al(oh)3膠體有吸附作用。答案：d2關(guān)于硬水的下列敘述中，錯(cuò)誤的是()a硬水中的ca2、mg2離子可阻礙肥皂起泡b用漂白粉對(duì)自來水消毒，會(huì)增加水的硬度c向硬水中加入明礬，可以使硬水軟化d雨水的硬度比海水的硬度小解析：c項(xiàng)向硬水中加入明礬，只能對(duì)一些懸浮物質(zhì)吸附，并不能除去其中的ca2、mg2使之軟化。答案：c3污水處理的主要方法有：中和法；化學(xué)沉淀法；氧化還原法；過濾法。其中屬于化學(xué)方法的是()abc d解析：本題考查了物質(zhì)分離的方法。中和法、化學(xué)沉淀法(加入化學(xué)試劑形成沉淀)和氧化還原法均屬于化學(xué)方法，而沉淀法是分離難溶性固體和液體的混合物的方法，為基本實(shí)驗(yàn)操作，所以選a。答案：a4下列說法不正確的是()a蒸餾法淡化海水是將水加熱蒸發(fā)汽化，然后將蒸汽冷凝而得到蒸餾水的方法b離子交換膜分為陽膜和陰膜，陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過，這就是離子交換膜的選擇透過性c陽離子交換樹脂中的h可與水中的金屬陽離子m交換d陽離子交換樹脂中既含有陽離子，又含有陰離子，因此既能與水中的陽離子交換，又能與水中的陰離子交換解析：陰離子交換樹脂的交換基團(tuán)是oh，只能與溶液中的陰離子交換。答案：d5如圖是某市污水處理的工藝流程示意圖：(1)常用的混凝劑可以是_(任填一種混凝劑的名稱)。(2)加入熟石灰的目的是_，寫出相關(guān)的化學(xué)方程式：_。(3)加入na2s的作用是_。解析：根據(jù)污水中的成分選擇處理方法和所用試劑。水處理過程中常用的混凝劑有：硫酸鋁al2(so4)3、明礬kal(so4)212h2o、硫酸亞鐵(feso4)等。該污水中含有h和hg2，加入熟石灰目的是中和酸性廢水，加入na2s目的是將hg2轉(zhuǎn)化成hgs沉淀。答案：(1)明礬(其他合理答案亦可)(2)中和酸性廢水ca(oh)22hcl=cacl22h2o(3)除去hg2高考感悟1(廣東高考)下列措施不合理的是()a用so2漂白紙漿和草帽辮b用硫酸清洗鍋爐中的水垢c高溫下用焦炭還原sio2制取粗硅d用na2s作沉淀劑，除去廢水中的cu2和hg2解析：a項(xiàng)，so2具有漂白性，可以用于漂白紙漿和草帽辮；b項(xiàng)，水垢的主要成分為caco3和mg(oh)2，硫酸與caco3反應(yīng)產(chǎn)生的caso4微溶于水，會(huì)覆蓋在caco3表面，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行；c項(xiàng)，高溫下c和sio2反應(yīng)生成si和co，可以用于制取粗硅；d項(xiàng)，cu2、hg2能與s2形成cus、hgs沉淀。答案：b2(山東高考)水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。(1)含有較多_離子的水稱為硬水。硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為 _(寫出一個(gè)即可)。(2)將rh型陽離子交換樹脂和roh型陰離子交換樹脂串接來軟化天然硬水，應(yīng)先使硬水通過_(填“rh”或“roh”)型離子交換樹脂，原因是_。(3)通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留，從而獲得純凈水的方法稱為_。電滲析法凈化水時(shí)，使離子通過半透膜的推動(dòng)力是_。(4)檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí)，最簡(jiǎn)單易行的方法是測(cè)定水的_。解析：(1)硬水是含有較多ca2、mg2的水，加熱時(shí)碳酸氫鈣和碳酸氫鎂都能分解產(chǎn)生碳酸鹽沉淀。(2)先通過陰離子交換樹脂會(huì)產(chǎn)生較多的oh，oh和mg2能生成氫氧化鎂沉淀，這會(huì)影響樹脂交換的效果。(4)測(cè)定水的電導(dǎo)率是檢驗(yàn)蒸餾水純度的最簡(jiǎn)單易行的方法。答案：(1)ca2、mg2ca22hcocaco3co2h2o(或mg22hcomgco3co2h2o)(2)rh先通過陰離子交換樹脂可能產(chǎn)生mg(oh)2等沉淀而影響樹脂交換效果(3)反滲透法電勢(shì)差(或電場(chǎng)力)(4)電導(dǎo)率(或電阻率)3(新課標(biāo)全國(guó)卷)水是一種重要的自然資源，是人類賴以生存不可缺少的物質(zhì)。水質(zhì)優(yōu)劣直接影響人體健康。請(qǐng)回答下列問題：(1)天然水中溶解的氣體主要有_、_。(2)天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是_(填其中任何兩種)，其凈水作用的原理是_。(3)水的凈化與軟化的區(qū)別是_。(4)硬度為1的水是指每升水含10 mg cao或與之相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)(如7.1 mg mgo)。若某天然水中c(ca2)1.2103 moll1，c(mg2)6104 moll1，則此水的硬度為_。(5)若(4)中的天然水還含有c(hco)8104 moll1，現(xiàn)要軟化10 m3這種天然水，則需先加入ca(oh)2_g，后加入na2co3_g。解析：(1)天然水中溶解的氣體主要是空氣中的主要成分，如氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等?2)天然水中含有一些懸浮物，除去的方法通常是在水中加入一些混凝劑，如明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵等鹽，它們的凈水原理是相同的，都是金屬陽離子如al3、fe3在水中發(fā)生水解反應(yīng)生成相應(yīng)的氫氧化物膠體，它們可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異種電荷的膠體微粒，使其發(fā)生聚沉，達(dá)到凈化水的目的。(3)水的凈化指的是用混凝劑將水中的懸浮物、膠體微粒沉淀下來，不能把水中溶解的鹽除去；水的軟化是指用化學(xué)試劑或者利用離子交換膜等方法將水中溶解的鈣離子、鎂離子除去。(4)m(cao)1.2103 moll11 l56 gmol167.2103 g，由鈣離子引起的水的硬度為6.7；由鎂離子引起的硬度為m(mgo)6104 moll11 l40 gmol124103 g，由鎂離子引起的硬度為247.13.3，總硬度為10。(5)n(hco)8104 moll110 000 l8 mol，將其轉(zhuǎn)化為co需要?dú)溲趸}的物質(zhì)的量為4 mol，沉淀水中的鎂離子需要?dú)溲趸}的物質(zhì)的量nca(oh)2n(mg2)6104 moll110 000 l6 mol，共需加入ca(oh)2的質(zhì)量為：10 mol74 gmol1740 g；n(ca2)1.2103 moll110 000 l10 mol22 mol，將