1、课题课题2获取安全的饮用水获取安全的饮用水学习目标学习目标1.认识某些含氯化合物的杀菌消毒原理。认识某些含氯化合物的杀菌消毒原理。2.了解离子交换法、药剂法和加热法降低水硬度了解离子交换法、药剂法和加热法降低水硬度的原理。的原理。3.了解污水治理的基本原理。了解污水治理的基本原理。4.通过饮用水净化过程主要环节的化学知识通过饮用水净化过程主要环节的化学知识,进一进一步掌握有关步掌握有关Mg2、Ca2、Al3、Fe2、Fe3、Ca(HCO3)2和和Mg(HCO3)2的性质等知识。的性质等知识。5.初步学习水处理中常用的沉降悬浮物，降低水初步学习水处理中常用的沉降悬浮物，降低水的硬度等实验方法和操
2、作技能。的硬度等实验方法和操作技能。6.通过学习本课题知识，增进学生保护水资源、通过学习本课题知识，增进学生保护水资源、防止水污染的意识，学会正确选择饮用水。防止水污染的意识，学会正确选择饮用水。课堂互动讲练课堂互动讲练探究整合应用探究整合应用知能优化训练知能优化训练课课题题2获获取取安安全全的的饮饮用用水水课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案一、天然水的净化一、天然水的净化人类饮用的天然水中主要含有泥土、人类饮用的天然水中主要含有泥土、_和和_等杂质，必须经过综合处理后才能达等杂质，必须经过综合处理后才能达到饮用标准。到饮用标准。可溶性物质可溶性物质致病细菌致病细菌Al(OH)3
3、胶体或胶体或Fe(OH)3胶体胶体常用絮凝剂还有常用絮凝剂还有_、镁盐和有机絮凝剂等。、镁盐和有机絮凝剂等。(2)杀菌消毒杀菌消毒实质：用实质：用_或在或在_条件下使菌体蛋条件下使菌体蛋白质变性。白质变性。常用杀菌消毒剂：常用杀菌消毒剂：_、漂白粉、二氧化氯、漂白粉、二氧化氯、高铁酸盐等。高铁酸盐等。2城市自来水的获取城市自来水的获取(1)策略：用便宜、有效的方法把天然水中的悬浮物、策略：用便宜、有效的方法把天然水中的悬浮物、微生物及异味除去，但无须除去水中所有的矿物质。微生物及异味除去，但无须除去水中所有的矿物质。聚合铝聚合铝强氧化剂强氧化剂高温高温氯气氯气(2)步骤：根据图示写出主要步骤：
4、步骤：根据图示写出主要步骤：自来水处理流程示意图自来水处理流程示意图思考感悟思考感悟1明矾是如何净水的？明矾是如何净水的？【提 示提 示】明 矾 溶 于 水 后 电 离 出 明 矾 溶 于 水 后 电 离 出 A l3：KAl(SO4)212H2O=KAl32SO12H2O，水，水也能发生微弱电离，产生微量的也能发生微弱电离，产生微量的OH，H2OHOH；Al3能与水中的能与水中的OH结合成难电离的结合成难电离的Al(OH)3，氢氧化铝在水中形成胶体，对水中细小的，氢氧化铝在水中形成胶体，对水中细小的悬浮物有很强的吸附性，能沉降除去悬浮物，达到悬浮物有很强的吸附性，能沉降除去悬浮物，达到净水的
5、目的。净水的目的。二、硬水的软化二、硬水的软化1水的硬度水的硬度(1)硬水：溶有较多硬水：溶有较多Ca2、Mg2的水。的水。(2)软水：溶有少量或不含软水：溶有少量或不含Ca2、Mg2的水。的水。(3)永久硬度：由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的永久硬度：由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的水的硬度。水的硬度。(4)暂时硬度：由碳酸氢钙和碳酸氢镁引起的水的硬暂时硬度：由碳酸氢钙和碳酸氢镁引起的水的硬度。度。2硬水的危害硬水的危害(1)不能饮用不能饮用易引起肠胃不适、诱发疾病。易引起肠胃不适、诱发疾病。(2)不利于洗涤不利于洗涤浪费洗涤剂，引起衣物退色。浪费洗涤剂，引起衣物退色。(3)不能用于锅炉不能
6、用于锅炉会使锅炉内壁结垢会使锅炉内壁结垢主要成分主要成分CaCO3、Mg(OH)2，降低热效率，甚至引起爆炸。，降低热效率，甚至引起爆炸。3硬水的软化硬水的软化(1)硬水的软化：除去或减少天然水中硬水的软化：除去或减少天然水中Ca2、Mg2等的过程。等的过程。(2)常用方法常用方法加热法加热法通过加热煮沸使暂时硬水所含钙、镁的酸式碳酸通过加热煮沸使暂时硬水所含钙、镁的酸式碳酸盐发生分解，主要化学反应原理是：盐发生分解，主要化学反应原理是：_；_；_。药剂法药剂法通过加入适当化学药剂促使水中通过加入适当化学药剂促使水中Ca2、Mg2以沉以沉淀的形式从水中分离出来的方法。常用的化学药淀的形式从水中
7、分离出来的方法。常用的化学药剂有剂有_、纯碱等，主要化学反应原理是：、纯碱等，主要化学反应原理是：Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2O；Mg(HCO3)22Ca(OH)2=Mg(OH)22CaCO32H2O；生石灰生石灰MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2；CaCl2Na2CO3=CaCO32NaCl。离子交换法离子交换法通过加入离子交换剂与水溶液交换同性电荷离子通过加入离子交换剂与水溶液交换同性电荷离子从而除去或减少不需要的离子，常用于工业锅炉从而除去或减少不需要的离子，常用于工业锅炉用水的软化。用水的软化。思考感悟思考感悟2生活中鉴别硬水与软水常用的方法有哪
8、些？生活中鉴别硬水与软水常用的方法有哪些？【提示提示】方法方法1：取一杯热水，将肥皂切碎投入：取一杯热水，将肥皂切碎投入其中，肥皂能完全溶解，冷却后成为一种半透明其中，肥皂能完全溶解，冷却后成为一种半透明液体，即为软水；若冷却后水面有一层未溶解的液体，即为软水；若冷却后水面有一层未溶解的白色物质，则为硬水，且白色物质越多，硬度越白色物质，则为硬水，且白色物质越多，硬度越大。大。方法方法2：用烧杯盛水加热，若杯壁留下较多水垢，：用烧杯盛水加热，若杯壁留下较多水垢，则为硬水。则为硬水。三、纯净水的制取方法三、纯净水的制取方法1纯净水的制取方法纯净水的制取方法纯净水是以符合生活饮用水水质标准的水为原
9、料，纯净水是以符合生活饮用水水质标准的水为原料，选用选用_、_、_、_等加工方法制得的。等加工方法制得的。2纯净水的制取过程纯净水的制取过程电渗析法电渗析法离子交换法离子交换法反渗透法反渗透法蒸馏法蒸馏法活性炭活性炭四、污水处理与环境保护四、污水处理与环境保护1人为因素的水污染人为因素的水污染主要是由工业废水、生活污水、农田排水以及降雨主要是由工业废水、生活污水、农田排水以及降雨淋洗将大气中的污染物和堆积在地上的垃圾污染物淋洗将大气中的污染物和堆积在地上的垃圾污染物冲入水中而引起的。冲入水中而引起的。2活性污泥法二级处理工艺活性污泥法二级处理工艺(1)一级处理：在沉淀池中通过一级处理：在沉淀池
10、中通过_除去污水中除去污水中的固体沉淀物和悬浮物，再加入一定量的化学试的固体沉淀物和悬浮物，再加入一定量的化学试剂中和污水中的剂中和污水中的_或或_物质。物质。(2)二级处理：采用空气曝气活性污泥法，利用细二级处理：采用空气曝气活性污泥法，利用细菌等微生物除去废水中的有机污染物，使之变为菌等微生物除去废水中的有机污染物，使之变为_ 和和_。过滤过滤酸性酸性碱性碱性CO2无机盐无机盐思考感悟思考感悟3处理污水采取的方法和原理是什么？处理污水采取的方法和原理是什么？【提示提示】基本基本方法方法基本原理基本原理单元技术单元技术物理法物理法物理或机械的分离过物理或机械的分离过程程过滤、沉淀、离心过滤、
11、沉淀、离心分离、上浮等分离、上浮等化学法化学法加入化学物质与污水加入化学物质与污水中有害物质发生化学中有害物质发生化学反应的转化过程反应的转化过程中和、氧化、还原、中和、氧化、还原、分解、混凝、化学分解、混凝、化学沉淀法等沉淀法等基本基本方法方法基本原理基本原理单元技术单元技术物理物理化学化学法法物理化学的分离过程物理化学的分离过程汽提、吹脱、吸附、汽提、吹脱、吸附、萃取、离子交换、电萃取、离子交换、电渗析、反渗透等渗析、反渗透等生物生物法法微生物在污水中对有微生物在污水中对有机物进行氧化、分解机物进行氧化、分解的新陈代谢过程的新陈代谢过程活性污泥、生物滤池、活性污泥、生物滤池、生物转盘、氧化
12、塘、生物转盘、氧化塘、厌氧消化等厌氧消化等1 1城市由天然水获取自来水的一般步骤为城市由天然水获取自来水的一般步骤为()解析：解析：选选C。天然水变为自来水应先自然沉降和。天然水变为自来水应先自然沉降和加絮凝剂沉降，使水中的固体杂质沉淀出，然后加絮凝剂沉降，使水中的固体杂质沉淀出，然后通过细砂、活性炭过滤，再曝气增加溶氧量，氧通过细砂、活性炭过滤，再曝气增加溶氧量，氧化、消除有机质，最后消毒成为自来水。化、消除有机质，最后消毒成为自来水。2下列方法不能用于对饮用水进行杀菌消毒的是下列方法不能用于对饮用水进行杀菌消毒的是()A加热煮沸加热煮沸B加入加入Ca(ClO)2C加入纯碱加入纯碱 D加入加
13、入ClO2解析：解析：选选C。细菌主要由蛋白质构成，杀菌的实质。细菌主要由蛋白质构成，杀菌的实质是用强氧化剂或在高温条件下使菌体蛋白质变性，是用强氧化剂或在高温条件下使菌体蛋白质变性，对少量水通常采用加热煮沸法来杀菌消毒，对大量对少量水通常采用加热煮沸法来杀菌消毒，对大量水多采用氧化剂氧化法来杀菌消毒水多采用氧化剂氧化法来杀菌消毒,故故C项不正确。项不正确。3下列方法适宜软化永久硬水的是下列方法适宜软化永久硬水的是()A离子交换法离子交换法 B加热煮沸加热煮沸C加入加入Na2SO4溶液溶液 D加入加入HCl溶液溶液课堂互动讲练课堂互动讲练硬水的软化硬水的软化1硬水软化的涵义硬水软化的涵义除去或
14、减少天然水中的除去或减少天然水中的Ca2、Mg2等的过程，叫等的过程，叫做硬水的软化。做硬水的软化。2硬水软化的方法硬水软化的方法(1)加热法加热法(详见课前自主学案详见课前自主学案)(2)药剂法药剂法(详见课前自主学案详见课前自主学案)(3)离子交换法离子交换法离子交换法软化硬水的涵义离子交换法软化硬水的涵义离子交换法是采用离子交换剂软化水的一种方法。离子交换法是采用离子交换剂软化水的一种方法。离子交换剂分阳离子交换剂和阴离子交换剂两类离子交换剂分阳离子交换剂和阴离子交换剂两类,它它们在水溶液中能与具有同性电荷的离子进行交换，们在水溶液中能与具有同性电荷的离子进行交换，从而除去或减少不需要的
15、离子。从而除去或减少不需要的离子。用阳离子交换剂软化硬水的原理用阳离子交换剂软化硬水的原理工业上常用磺化煤等阳离子交换剂对锅炉用水进行工业上常用磺化煤等阳离子交换剂对锅炉用水进行软化。这些阳离子交换剂都具有复杂的结构，通常软化。这些阳离子交换剂都具有复杂的结构，通常将它们的化学式简写为将它们的化学式简写为NaR。当硬水通过装有离子。当硬水通过装有离子交换剂的装置时，发生如下的离子交换作用：交换剂的装置时，发生如下的离子交换作用：2NaRCa2=CaR22Na2NaRMg2=MgR22Na硬水中的硬水中的Ca2、Mg2被离子交换剂吸附而除去，被离子交换剂吸附而除去，从装置中流出的水就成为软水。从
16、装置中流出的水就成为软水。离子交换剂的再生离子交换剂的再生离子交换剂因离子交换作用的不断进行而逐步丧离子交换剂因离子交换作用的不断进行而逐步丧失功能，因此需要在一定时间后进行再生。一般失功能，因此需要在一定时间后进行再生。一般的再生方法是让高浓度的的再生方法是让高浓度的NaCl溶液通过离子交换溶液通过离子交换剂，用剂，用Na把离子交换剂吸附的把离子交换剂吸附的Ca2、Mg2置换置换出来，从而恢复离子交换剂软化硬水的能力。离出来，从而恢复离子交换剂软化硬水的能力。离子交换剂再生的化学反应为：子交换剂再生的化学反应为：CaR22Na=2NaRCa2MgR22Na=2NaRMg2 关于水的硬度，通常
17、把由关于水的硬度，通常把由Ca2、Mg2的碳酸的碳酸氢盐引起的硬度叫暂时硬度，而把氢盐引起的硬度叫暂时硬度，而把Ca2、Mg2的的硫酸盐或氯化物引起的硬度叫永久硬度。我国现行硫酸盐或氯化物引起的硬度叫永久硬度。我国现行标准规定：标准规定：1 L水含水含10 mg CaO(或相当于或相当于10 mg CaO)的硬度称为的硬度称为1度度(以以1表示表示)，硬度在，硬度在8以上的称为以上的称为硬水，在硬水，在8以下的称为软水。经实验测定，某地的以下的称为软水。经实验测定，某地的河水中含河水中含Ca(HCO3)2 2.50010 3 mol/L、Mg(HCO3)2 3.000103 mol/L。请回答
18、下列问题：。请回答下列问题：(1)该河水的硬度类型是该河水的硬度类型是_，硬度值是，硬度值是_。(2)若将该河水直接做锅炉用水，主要危害是若将该河水直接做锅炉用水，主要危害是_。(3)欲降低该河水的硬度，下列措施中有效的是欲降低该河水的硬度，下列措施中有效的是(填填写代号写代号)_。A加热加热B加漂白粉加漂白粉C加高铁酸钾加高铁酸钾 D加明矾加明矾【答案答案】(1)暂时硬度暂时硬度30.8(2)使锅炉结垢，降低热效率，浪费燃料，甚使锅炉结垢，降低热效率，浪费燃料，甚至引起锅炉爆炸至引起锅炉爆炸(3)A变式训练变式训练1下列关于硬水及其软化的说法正确的下列关于硬水及其软化的说法正确的是是()A所
19、谓软水是不含所谓软水是不含Ca2、Mg2的水的水B石灰石灰纯碱法中石灰是指纯碱法中石灰是指CaCO3C石灰石灰纯碱法软化硬水过程中，纯碱法软化硬水过程中，Mg2引起的引起的硬度转化成了硬度转化成了Ca2的硬度的硬度D离子交换剂不能再生离子交换剂不能再生解析：解析：选选C。软水是指不含或。软水是指不含或Ca2、Mg2含量较少含量较少的水；石灰的水；石灰纯碱法中的纯碱法中的“石灰石灰”是指生石灰是指生石灰CaO，CaO加入水中与水反应生成加入水中与水反应生成Ca(OH)2，Ca(OH)2可以沉淀可以沉淀Mg2；由；由Mg2 2OH=Mg(OH)2知，知，Mg2被除去的同时，溶液中又被除去的同时，溶
20、液中又增加了等量的增加了等量的Ca2,所以所以Mg2的硬度转化成了的硬度转化成了Ca2的硬度；将离子交换剂浸泡在饱和的硬度；将离子交换剂浸泡在饱和NaCl溶液中时，溶液中时，Na把把Ca2、Mg2交换下来，从而使离子交换剂恢交换下来，从而使离子交换剂恢复软化硬水的能力，故选复软化硬水的能力，故选C项。项。污水的来源及处理方法污水的来源及处理方法1水体污染分类水体污染分类(1)水体污染原因水体污染原因引起水体污染的原因有两类：一类是自然因素造成引起水体污染的原因有两类：一类是自然因素造成的，如地下水流动把地层中某些矿物质溶解，使某的，如地下水流动把地层中某些矿物质溶解，使某些地区水中盐分、某些元
21、素含量偏高或因动植物腐些地区水中盐分、某些元素含量偏高或因动植物腐烂产生毒物而影响了当地的水质等；另一类是人为烂产生毒物而影响了当地的水质等；另一类是人为因素造成的，主要是工业排放的污水。此外，还包因素造成的，主要是工业排放的污水。此外，还包括生活污水、农田排水、降雨淋洗大气中的污染物括生活污水、农田排水、降雨淋洗大气中的污染物以及堆积在大地上的垃圾经降雨淋洗流入水体中的以及堆积在大地上的垃圾经降雨淋洗流入水体中的污染物。污染物。(2)水体污染种类水体污染种类重金属污染：主要来自化工、冶金、电子和电镀等重金属污染：主要来自化工、冶金、电子和电镀等行业排放的工业废水，它们能在体内积累，不宜排行业
22、排放的工业废水，它们能在体内积累，不宜排出体外。出体外。植物营养物质污染：生活污水或者工业废水中含有植物营养物质污染：生活污水或者工业废水中含有大量的营养性元素，如大量的营养性元素，如K、N等。这些污水中物质等。这些污水中物质在分解过程中会消耗水中溶解的氧在分解过程中会消耗水中溶解的氧,并释放出养分，并释放出养分，使水中生物疯长，而引发使水中生物疯长，而引发“水华水华”“”“赤潮赤潮”现象。现象。其他污染：农药的广泛使用、石油外泄等对水体造其他污染：农药的广泛使用、石油外泄等对水体造成的污染。成的污染。2污水处理方法污水处理方法污水处理方法一般可归纳为物理法、生物法和化污水处理方法一般可归纳为
23、物理法、生物法和化学法。学法。(1)混凝法：混凝法就是通过加入混凝剂使难以自混凝法：混凝法就是通过加入混凝剂使难以自然沉降的悬浮物形成沉淀的污水处理方法。它属然沉降的悬浮物形成沉淀的污水处理方法。它属于物理方法，常见的混凝剂有：明矾、聚羟基氯于物理方法，常见的混凝剂有：明矾、聚羟基氯化铝、聚丙烯酰胺等。化铝、聚丙烯酰胺等。(2)中和法：对于酸性废水和碱性废水，可以采用中和法：对于酸性废水和碱性废水，可以采用中和法进行处理。一般用中和剂如熟石灰来中和中和法进行处理。一般用中和剂如熟石灰来中和钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废水，用硫酸或者钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废水，用硫酸或者二氧化碳来中和碱性废水
24、。其有关反应如下：二氧化碳来中和碱性废水。其有关反应如下：Ca(OH)2H2SO4=CaSO42H2OH2SO42NaOH=Na2SO42H2O2NaOHCO2=Na2CO3H2O对于高浓度的酸、碱废水，应首先考虑回收利用，对于高浓度的酸、碱废水，应首先考虑回收利用，如采用浓缩的方法回收酸、碱等。如采用浓缩的方法回收酸、碱等。(3)沉淀法：沉淀法就是利用某些化学物质作为沉沉淀法：沉淀法就是利用某些化学物质作为沉淀剂，与废水中的污染物淀剂，与废水中的污染物(主要是重金属离子主要是重金属离子)发生发生化学反应，生成难溶于水的沉淀，从废水中分离化学反应，生成难溶于水的沉淀，从废水中分离出去。利用沉淀
25、反应是除去水中重金属离子常用出去。利用沉淀反应是除去水中重金属离子常用的方法。例如，向含有的方法。例如，向含有Hg2的废水中加入的废水中加入Na2S可可以使以使Hg2转变为转变为HgS沉淀而除去。用这种方法处沉淀而除去。用这种方法处理以后，污水中的理以后，污水中的Hg2的浓度可以降低到几乎对的浓度可以降低到几乎对人体无毒。人体无毒。(4)氧化还原法：利用氧化还原反应将废水中的有氧化还原法：利用氧化还原反应将废水中的有害物质转变为无毒物质、难溶性物质或易除去的害物质转变为无毒物质、难溶性物质或易除去的物质，这是废水处理中的重要方法之一。物质，这是废水处理中的重要方法之一。例如，氯氧化法处理含氰例
26、如，氯氧化法处理含氰(CN)废水是废水处理的废水是废水处理的一个典型实例。在碱性条件下，一个典型实例。在碱性条件下，Cl2可将废水中的可将废水中的CN氧化成无毒的氧化成无毒的N2和和CO2等等,使水质得到净化：使水质得到净化：2CN8OH5Cl2=2CO2N210Cl4H2O。变式训练变式训练2(2011年盐城质检年盐城质检)如图是某市污水处如图是某市污水处理的工艺流程示意图：理的工艺流程示意图：(1)常用的凝聚剂可以是常用的凝聚剂可以是_(任填一种凝聚剂任填一种凝聚剂的名称的名称)。(2)加入熟石灰的目的是加入熟石灰的目的是_，写出相关的化学方程式写出相关的化学方程式_。(3)加入加入Na2
27、S的作用是的作用是_。解析：解析：本题考查污水处理的工艺流程，解答本题要本题考查污水处理的工艺流程，解答本题要认真读懂题所给图示，结合本节知识来回答。格栅认真读懂题所给图示，结合本节知识来回答。格栅间是用来除去大块物体，然后加入凝聚剂沉降水中间是用来除去大块物体，然后加入凝聚剂沉降水中悬浮物，然后加入熟石灰以除去溶液中的悬浮物，然后加入熟石灰以除去溶液中的H从而从而进入沉淀池，加入进入沉淀池，加入Na2S是为了除去溶液中的是为了除去溶液中的Hg2等重金属离子使之沉降下来，最后达标排放。等重金属离子使之沉降下来，最后达标排放。答案：答案：(1)明矾明矾(其他合理答案均可其他合理答案均可)(2)中
28、和酸性废水中和酸性废水Ca(OH)22HCl=CaCl22H2O(3)除去除去Hg2等重金属离子等重金属离子探究整合应用探究整合应用饮用水的获取实验探究饮用水的获取实验探究【举例】【举例】我国规定饮用水质量标准必须符合下我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求：列要求：pH6.58.5Ca2、Mg2总浓度总浓度/molL10.0045细菌总数细菌总数/个个mL1100(1)源水中含源水中含Ca2、Mg2、HCO、Cl等，加入石等，加入石灰后生成灰后生成Ca(OH)2，进而发生若干复分解反应，写，进而发生若干复分解反应，写出其中一个反应的离子方程式出其中一个反应的离子方程式_。(2)凝聚剂除去悬浮
29、固体颗粒的过程凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程_(填写填写编号，下同编号，下同)。A只是物理过程只是物理过程 B只是化学过程只是化学过程C是物理和化学过程是物理和化学过程下列物质可以起到除去悬浮固体颗粒作用的是下列物质可以起到除去悬浮固体颗粒作用的是_。A铝盐铝盐 B烧碱烧碱C黏土黏土 D纯碱纯碱FeSO47H2O也常用做凝聚剂，它在水中最终生成也常用做凝聚剂，它在水中最终生成_沉淀。沉淀。(3)通入二氧化碳的目的是通入二氧化碳的目的是_和和_。(4)气体气体A的作用是的作用是_。这种作用是基于气。这种作用是基于气体体A和水反应的产物具有和水反应的产物具有_性。性。(5)下列物质中，下列物质中，_可以作为气体可以作为气体A的代用的代用品。品。ACa(ClO)2 BNH3(液液)CK2FeO4 DSO2
