高中化学-第二单元-化学与资源开发利用-课题1-获取洁净的水教案-新人教版选修2.doc

第二单元 化学及资源开发利用 课题1 获取洁净的水 了解污水处理的方法及获取洁净水的方法。 了解硬水的概念，知道硬水软化的常用方法。 理解加热煮沸法和离子交换法软化硬水的基本原理，了解药剂法软化硬水的原理。知识梳理1天然水中常含有一些悬浮物和胶体，可以用明矾净水，写出明矾净水的离子方程式2自来水厂用绿矾和氯水一起净水，请用离子方程式和简要的文字叙述说明原理 3硬水是指 ；软水是指 。4区别硬水和软水常用两种方法，方法一：加入肥皂水振荡，有大量泡沫产生的是 ，泡沫很少且有大量沉淀产生的是 ；方法二：加入饱和Na2CO3溶液，有 产生的是软水，有 产生的是硬水，反应的离子方程式为 5加热法可以消除 硬度，反应的化学方程式为 6常用磺化煤NaR做离子交换剂来软化硬水，反应的离子方程式是 、 ，经过离子交换得到的水中， 离子浓度增大。失去交换能力的磺化煤在 中浸泡后，可以再生，反应的化学方程式是 。7处理污水的方法很多，一般可归纳为 、 和 等。污水处理程度可分为一级、二级、三级，一般根据水质状况和处理后的水的去向来确定污水处理程度。对于酸性废水和碱性废水，可以采用 法进行处理，一般有用中和剂如 来中和钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废水，用 或 来中和碱性废水。8向含有Hg2的废水中加入Na2S，可以使Hg2转变为HgS沉淀而除去，写出反应的离子方程式 ；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，写出有关反应的离子方程式 、方法导引1硬水的危害 对生活的危害：用硬水洗衣服不易洗净；硬度过高的水或硬度过低的水，若长期饮用，不利于人体健康。 对生产的危害：长期烧煮的锅炉，使用硬度太高的水易形成锅垢，不仅浪费燃料，而且会引起爆炸。暂时硬水对锅炉的危害更大。2水的净化和硬水的软化 水的净化和软化是两个不同的概念。天然水中常含有许多细小的悬浮物（如泥土、细菌、藻类等不溶物）、腐殖质胶体和一些可溶性盐类、气体等。水的净化是除去天然水中的悬浮物、细菌等，常用FeCl3、AlCl3、Al2(SO4)3或明矾等易水解的物质作净水凝聚剂、用木炭脱色脱臭，饮用水还常用漂白粉、液氯等消毒、杀菌。水的软化是降低水中大量Ca2+、Mg2+的过程。常用的方法有：加热法、药剂法（石灰纯碱法、磷酸钠法）、离子交换法（离子交换剂如磺化煤等）。 经净化和软化后的水仍含有少量的Ca2、Mg2和一定量的SO42、Na+，并不是纯水。3水的暂时硬度和永久硬度的区别 主要区别在于所含的主要阴离子种类的不同，由Mg(HCO3)2或Ca(HCO3)2所引起的水的硬度叫水的暂时硬度，由钙和镁的硫酸盐或氯化物等所引起的水的硬度叫水的永久硬度。天然水的硬度是泛指暂时硬度和永久硬度的总和。4硬水软化的方法及原理 加热煮沸法：只能软化暂时硬水，其原理为：Ca(HCO3)2 CaCO3CO2H2O，Mg(HCO3)2 MgCO3CO2H2O，继续煮沸时，MgCO3可转化为更难溶的Mg(OH)2：MgCO3H2O Mg(OH)2CO2 离子交换法：利用了离子交换反应原理，软化水的质量高。常用磺化煤（NaR）作离子交换剂：2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+，2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+。用8%10%的食盐溶液浸泡可使失去软化能力的磺化煤再生：CaR2+2Na+=2NaR+Ca2+。 用石灰纯碱法：先加Ca(OH)2，再加Na2CO3。Ca(OH)2可消除水的暂时硬度，还可将Mg2+引起的永久硬度转化为由Ca2+形成的硬度，其作用原理如下：Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2OMg(HCO3)2+2Ca(OH)2=2CaCO3+Mg(OH)2+2H2OMgSO4+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaSO4加入纯碱的作用是将过量Ca2+的沉淀出来，Ca2+CO32=CaCO3。例题1用下列方法除去含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-的硬水，所得水含离子浓度最小的是（ ）。A蒸馏 B加热煮沸法 C用石灰纯碱法 D用离子交换法解析蒸馏可以制得非常纯的蒸馏水，几乎不含任何杂质离子，所以A项是正确的；加热煮沸法只可降低Ca2、Mg2的浓度，但不能除去Cl；石灰纯碱法或离子交换法虽比加热煮沸除去Ca2、Mg2彻底，但仍不能完全除去，也不能除去其它阴离子，并在除掉Ca2、Mg2的同时增加了Na的浓度。所以B、C、D项均不正确。答案A例题2某含钙的天然水，以CaO的形式表示，水中CaO含量为0.002%。若每升水中含CaO10 mg时为1°，求该水的硬度为多少？解析1L水的质量为1000g·L1×1L1000g，其中含CaO的质量为1000g×0.002%0.02g。该水的硬度为0.02g×103mg·g1÷10mg×1°2°答案2°例题3磺化煤（表示式NaR）是一种钠型离子交换剂，它能把硬水中的Ca2、Mg2交换除去而使水软化，现代海水的淡化方法是：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示：现有氢型阳离子交换树脂（HR）和羟基型阴离子交换树脂（ROH），则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂是（填代表符号）：A柱 ；B柱 。说明按上述顺序装柱的理由是 。解析由离子交换法的原理迁移应用到题给信息可知，阳离子交换树脂的交换原理为：NaHRHNaR Ca22HR2HCaR2 Mg22HR2HMgR2阴离子交换树脂的交换原理为：ROHClRClOH 2ROHSO42R2SO42OH ROHHCO3RHCO3OH交换下来的H和OH反应生成H2O从而得到淡水。答案AHR BROH若相反，则首先产生OH易及Mg2等反应产生Mg(OH)2等沉淀，堵塞离子交换柱。基础训练1锅炉长期烧煮硬水结成的锅垢的成分是（ ）。AMgCO3 BCaSO3 CMg(OH)2 DCaCO32软化含有Ca(HCO3)2的硬水的方法是（ ）。A加适量的Ca(OH)2 B通入CO2C加入盐酸或硫酸 D加热3检验某地天然水是否为硬水，最灵敏的试剂是（ ）。ANa2CO3溶液 B肥皂水 C石灰水 DAgNO3溶液4用明矾净化后的自来水是（ ）。A含悬浮杂质少的水 B硬水 C软水 D纯水5用下列方法除去含Ca2、Mg2、Cl、HCO3的硬水，所得的水中含离子浓度最小的是（ ）。A蒸馏 B加热煮沸C加Ca(OH)2及Na2CO3 D离子交换法6水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是（ ）。A蒸馏法是海水淡化的方法之一B淡水的密度小于海水的密度C融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D0以上，温度越高，水的密度越小7下列所述情况可能引起水污染的是（ ）。城市生活污水的任意排放 农业生产中农药、化肥使用不当 海上油轮石油泄漏 工业生产中废液、废渣、废气的排放A只有 B只有 C只有 D8关于离子交换法软化硬水，下列叙述正确的是（ ）。A磺化煤能使永久硬水软化，因其有效地除去了水中的Ca2、Cl、SO42等离子B经磺化煤软化处理后，水中Na浓度增大C经磺化煤软化处理后，从水中分离出CaCO3、Mg(OH)2等难溶物D磺化煤软化硬水，使水中Ca2、Mg2离子浓度减小9水可以造福人类，但水被污染后却会给人类造成灾难。为了防止水被污染，下面项措施中，可以采用的是（ ）。抑制水中所有动植物的生长 生活污水经过净化处理后再排放 禁止使用农药和化肥 不任意排放工业废水 减少空气中硫氧化物和氮氧化物的含量，防止形成酸雨A B C D10关于硬水的下列叙述中，错误的是（ ）。A硬水中的Ca2、Mg2离子可阻碍肥皂起泡B用漂白粉对自来水消毒，会增加水的硬度C向硬水中加入明矾，可以使硬水软化D雨水的硬度比海水的硬度小11最近科学研究表明，用氯气杀灭自来水中的病菌并非优良的方法，氯胺（NH2Cl）在中性或酸性条件下是一种更好的强消毒剂。氯胺的消毒原理之一是（ ）。ANH2Cl +HClNH3Cl2 BNH2Cl +H2O NH3HClOCNH2ClNH2Cl DNH2Cl HClO NH2ClO+HCl12现有纯碱、石灰、明矾和磺化煤，可用作净水剂的是 ，可用作软化含CaSO3、CaCl2的硬水的是 ，可用作软化暂时硬水的是 。13目前使用的一种药剂法软化硬水，所用的试剂为熟石灰和纯碱。熟石灰只适用于除 离子，纯碱除 离子效果好，除 离子效果不好。用熟石灰纯碱法软化含CaCl2、MgSO4的硬水时，加入石灰的作用是 。14取某地下水（含暂时硬度和永久硬度）作如下实验：加热煮沸足够长时间所得沉淀主要是 ，反应的离子方程式是取上述水样加入澄清的石灰水，反应的离子方程式是 第步操作完成后，在所得溶液中加入Na2CO3溶液，有何现象 ，反应的离子方程式为 。15洪水泛滥时会将地面上的一切卷入水中，使洪水中含有大量的细菌和杂质，灾民喝了这样的水后很容易患肠道传染病。如果你是支援灾区的志愿者，请你设计方案使用最廉价的化学试剂，将被污染的水处理成饮用水。拓展提高16用自来水配制NaOH溶液时,往往会产生白色浑浊，因为发生了反应 、17某河道两旁有甲、乙两厂。它们排放的工业废水中，共含K、Ag、Fe3、Cl、OH、NO3六种离子。 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。如果加一定量的 （选填“活性炭”、“硫酸亚铁”或“铁粉”），可以回收其中的金属 （填写金属的元素符号）。 另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当比例混合，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。18我国南方某些地区的井水取来久置后，井水由澄清透明变成有少量棕红色絮状沉淀积于缸底，水面浮着一层“锈皮”，当地居民常采用加明矾的方法处理。井水久置后，水面浮着的一层“锈皮”的主要成分是（写化学式） 。用化学方法鉴别该井水的步骤是 离子方程式是 。用化学方法鉴别经明矾处理后的水的步骤是 离子方程式是 。19.我国规定饮用水的硬度不能超过25度，硬度的表示方法是：将水中的Ca2和Mg2都看作Ca2，并将其质量折算成CaO的质量，通常把1L水中含有10mgCaO称为1度，水中的Ca2和Mg2可用一定浓度的Y溶液进行滴定，Y跟Ca2和Mg2都以等物质的量完全反应。 现取某地区的地下水样品25.00mL，用0.0100mol·L1Y溶液滴定，完全反应时消耗Y溶液15.00mL。试计算该地下水的硬度，并判断是否符合饮用水标准。 如果每次分析时取的水样都是25.00mL，为了便于计算，要求每消耗0.50mLY溶液即相当于水的硬度为1度，则Y溶液的物质的量浓度应为多少？基础训练参考答案1CD 2D 3B 4A 5A 6D 7D 8BD 9C 10C 11B12明矾 纯碱 石灰13Mg2 Ca2 Mg2 将含Mg2引起的硬度转化为由Ca2引起的硬度。14Mg(OH)2、CaCO3Ca(HCO3)2 CaCO3CO2H2OMg(HCO3)2 MgCO3CO2H2OCa2HCO3OHCaCO3H2OMg22HCO34OHMg(OH)22CO322H2OMg22OHMg(OH)2有沉淀 Ca2CO32CaCO315首先用明矾通过混凝沉淀，然后过滤，再用漂白粉杀菌消毒，可以使被污染的水变成饮用水。16Mg22OHMg(OH)2 Ca22HCO32OHCaCO3CO322H2OMg22HCO34OHMg(OH)22CO322H2O17K、Cl、OH 铁粉 Ag Ag、Fe3、Cl、OH KNO318Fe(OH)3取少量水样于试管中，滴加适量氯水后，再滴加数滴NH4SCN溶液，若溶液呈血红色，即为井水。2Fe2Cl22Fe32Cl Fe3SCNFe(SCN)2取少量水样于试管中，加入少量BaCl2溶液，并加适量硫酸，如产生明显浑浊，即为明矾处理后的水 Ba2SO42BaSO41925.00mL水中含Ca2、Mg2的总的物质的量为：0.0100mol·L1×0.015L1.5×104mol折合成CaO的质量为：1.5×104mol×56g·mol18.40×103g水的硬度为：8.40×103g×0.025L×1000mg·g1÷10mg/L·度33.6度 因硬度超过25度，故不符合饮用水标准。利用的计算结果设Y溶液的浓度为C，则（0.0100mol·L1×15.00mL）：（C×0.50mL）33.6度：1度 C8.92×103mol·L1第 6 页