魯科版選修2 主題2課題1 海水淡化與現(xiàn)代水處理技術 教案.doc

課題1 海水淡化與現(xiàn)代水處理技術.課標要求 知道化學在水處理中的應用。.考綱要求1 知道淡化海水的主要方法，了解電滲析法在海水淡化中的應用，并能簡要說明其工作原理。2知道制造純水所用的主要方法，能結合實例說明離子交換法和反滲透法的簡單原理及其在水處理中的應用，并能依據(jù)這幾種方法的特點，說出它們的適用范圍。3通過典型的水污染實例認識水污染造成的危害，能說出污水處理中主要的化學方法及其原理。.教材精講1 本考點知識結構 蒸餾法淡化海水 電滲析法 硬水 硬水 水的硬度海水淡化及水處理技術 純水制造 硬水的軟化 去離子的方法 造紙污染及處理水污染和污水處理污水處理方法2 海水淡化（1） 蒸餾法: 將海水加熱至105 c,使其變?yōu)檎羝?，再冷凝得到蒸餾水的方法。特點：設備簡單，易操作，淡水質(zhì)量好，但耗能大。（2） 電滲析法：利用陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子的選擇透過性，在外加直流電場作用下，使水中的一部分離子轉移到另一部分水中，從而達到除鹽的目的的方法。特點：大大降低成本，不過得到淡水質(zhì)量一般。3 純水的制造（1）硬水硬水：溶有較多量ca2+ 、mg2+的水稱為硬水。水的硬度：是以水中所含cao的量為標準的，1l水中含10mgcao（或相當于10mgcao）稱為1度（1）。硬水的軟化.加熱法：是通過加熱煮沸使暫時硬水所含鈣、鎂的酸式碳酸鹽發(fā)生分解，生成難溶的碳酸鈣、碳酸鎂的方法。.藥劑法：是向水中加入適當?shù)幕瘜W藥劑，促使溶解在水中的ca2+、mg2+以沉淀的形式從水中分離出來達到軟化目的的方法。常用的化學藥劑有生石灰(與水反應生成熟石灰)、純堿等。.離子交換法：是采用離子交換劑軟化水的一種方法。分陽離子交換劑和陰離子交換劑兩類。它們能與水溶液交換具有同性電荷的離子，從而除去或減少不需要的離子。這種方法常用于工業(yè)鍋爐用水的軟化。（2）去離子的方法：離子交換法：利用離子交換樹脂上的離子和水中的離子進行交換，以除去水中的陰、陽離子的方法。如：陽離子交換樹脂（用hr表示）和水中mn+交換,發(fā)生的反應為nhr + mn+ mrn + nh+ ( mn+：na+ 、ca2+ 、mg2+ ) 。如：陰離子交換樹脂（用roh表示）和水中ym- 交換,發(fā)生的反應為mroh + ym- rmy + moh- ( ym-：cl- 、so42- 、hco3-) 。反滲透分離法膜分離法的一種。4 水污染和污水處理（1） 造紙污染及處理：造紙時，制漿過程所排出的廢水稱為“黑液”，給水造成的污染最嚴重，目前處理“黑液”的主要方法是燃燒法。（2） 污水處理方法：物理法主要是利用物理原理和機械作用對廢水進行處理，包括沉淀、均衡調(diào)節(jié)、過濾及離心分離等方法。物理化學法通過物理化學過程來除去污染物質(zhì)的方法，主要有吸附、浮選、反滲透、電滲析、超過濾及超吸附等方法。化學法通過施用化學試劑或采用其他化學手段進行廢水處理的方法，如中和法、氧化法、還原法、離子交換法等。生物化學法利用微生物的作用，除去廢水中的溶膠及有機物質(zhì)的方法，包括活性污泥法、生物轉盤法、生物濾池法及厭氣處理法等。.典型例題 例1下列說法中，不正確的是（ ）a 海水淡化目前已有多種方法，主要有蒸餾法、電滲析法等b 電滲析法是指利用陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子的選擇透過性，在外加電場的作用下，使水中的一部分離子轉移到另一部分水中而達到除鹽的目的的方法c 在進行水處理時，只需用陽離子交換樹脂或陰離子交換樹脂中的一種就能將水中陰、陽離子都除去d 反滲透分離法是膜分離技術在純水制造的又一應用【解釋】在進行水處理時，陽離子交換樹脂中的h+只能和水中的金屬離子 mn+交換， 陰離子交換樹脂中的oh-只能和水中的陰離子ym-交換。答案：c【點評】這是一題考查水處理方法的題目。海水淡化的方法已有數(shù)十種，主要有蒸餾法和電滲析法。而從自然界直接獲得的淡水，或者用海水淡化技術得到的淡水，還需除去或減少其中所含的各種離子，才能滿足生產(chǎn)、生活對水質(zhì)的要求。常用的去離子方法有離子交換法和反滲透分離法。例2 下列廣告用語在科學上沒有錯誤的是（ ）a這種飲料不含任何化學物質(zhì)b這種蒸餾水絕對純凈，其中不含任何離子c這種口服液含有不少氮、磷、鋅等微量元素d沒有水就沒有生命【解釋】a項物質(zhì)是化學物質(zhì)，水在常溫時能發(fā)生微弱的電離（h2ooh- + h+），故水中一定含有h+和oh-；而氮和磷不屬于微量元素，這是生物常識。 答案：d【點評】這是聯(lián)系日常生活的一道科普宣傳題，要求學生運用所學知識來分析判斷宣傳用語中哪些違反了科學常識。例3、下列說法中正確的是（ ）a水是一種取之不盡、用之不竭的天然資源b農(nóng)田灌溉和排水也能導致水污染c建污水處理廠需要投入大量的資金，為了提高綜合經(jīng)濟效益，工業(yè)污水一般無需作治污處理d 臭氧對人體有一定的危害，但也可用臭氧作污水處理劑【解釋】農(nóng)田灌溉和排水，能將農(nóng)田土壤里水污染物帶入水源，導致水污染。臭氧對人體有一定的危害，但它的強氧化性能將污水中的致病細菌等多種有害物質(zhì)除去。適量的施用臭氧，不但沒有對人起直接危害，而且還不會使水產(chǎn)生二次污染。答案：bd【點評】水是我們的生命之源，保護水源人人有責。.跟蹤訓練一、選擇題（下列各題均只有一個正確答案。）1、下列材料中能使海水淡化的高分子材料是（ ）a生物高分子材料b離子交換樹脂c液晶高分子材料d復合材料2、將海水淡化用作生活用水，以解決淡水資源匱乏的問題，下列淡化海水的方法中，在原理上完全不可行的方法是（ ）a加明礬使海水中的鹽分沉淀而淡化b利用太陽能使海水蒸餾淡化c將海水緩慢降溫凝固以獲取淡化的飲用水d將海水通過離子交換樹脂以除去所含離子3、氫離子交換劑hr，交換時發(fā)生的反應為hr + m+ = mr + h+，現(xiàn)用它處理100ml含0.001mol mg2+的中性溶液，使mg2+完全被樹脂交換，再用蒸餾水洗滌樹脂，并將交換液和洗滌液收集在一起，共得200ml溶液，則該混合液中氫離子濃度為（ ）a. 110-2 moll-1 b. 110-3 moll-1 c. 110-7 moll-1 d. 110-10 moll-14、下列說法正確的是（ ）a地球上的總水量很大，淡水資源充裕b水在自然界產(chǎn)生循環(huán)，水資源不會減少c自然界的自凈能力足以消除水的污染d工業(yè)“三廢”和生活污水的任意排放，農(nóng)藥、化肥的不合理施用是水的主要污染源5、用下列方法除去含ca2+ 、mg2+、hco3-、cl-的硬水中的致硬離子，所得到的水含離子的濃度最小的是（ ）a蒸餾法 b加熱煮沸 c加ca（oh）2和na2 co3 d離子交換法 二、選擇題（下列各題均只有兩個正確答案。）6、硬水通常是指（ ）a含極少量ca2+ 和mg2+的水b含ca2+ 、mg2+較多的水c硬度在8以上的水d含有ca2+ 、mg2+、hco3-、co32-的水7、下列說法中，不正確的是（ ）a“黑液”是指造紙時抄紙過程中所排出的廢水b目前造紙工業(yè)中，處理“黑液”的主要方法是燃燒法，目的是回收“黑液”中所含的許多鉀的化合物c造紙廢水中所含的耗氧物和懸浮物都很多，其中主要耗氧物質(zhì)主要有3種形式：溶解的、膠體性的和懸浮物d物理法治理污水主要是利用物理原理和機械作用對廢水進行處理8、下列說法中，不正確的是（ ）a用明礬凈水可以降低水的硬度b硬水中加入肥皂會產(chǎn)生渾濁且泡沫少c經(jīng)磺化煤處理過的軟水中na+濃度會增大d硬水軟化后，其成分和性質(zhì)都相當于蒸餾水9、下列說法中，正確的是（ ）a加熱法可以軟化各種硬度的硬水b海水淡化的主要方法有蒸餾法和電滲析法等c反應2nar + ca2+ car2 + 2na+ 的逆反應在一定條件下也能發(fā)生d硬水軟化就是除凈水中的ca2+ 和mg2+三、選擇題（下列各題均只有14個正確答案。）10、工業(yè)、農(nóng)業(yè)及城市生活污水中含有磷元素，家用洗滌劑是生活污水中磷元素的重要來源（洗滌劑中常含有三聚磷酸鈉）。必須采取有效措施控制磷元素大量進入水體的主要原因是（ ）a磷元素有毒b po43-使水體酸度增大c po43-與某些陽離子形成沉淀，使水體渾濁d含磷污水引起浮游生物大量繁殖，使水中溶解氧急劇減少，導致水質(zhì)惡化11、下列所述情況，可能引起水污染的是（ ）a城市生活污水的任意排放b農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥的使用不當c海上游輪石油泄漏d工業(yè)生產(chǎn)中廢液、廢渣、廢氣的排放12、有關純凈水的下列說法中，正確的是（ ）a純凈水是指不含任何雜質(zhì)的水b離子交換法可有效地除去某些離子和有機化合物c目前，最理想的制取純凈水的方法是反滲透法d純凈水最適宜少年兒童和老年人長期飲用13、滇池素有“高原明珠”的美譽，后來水體污染十分嚴重，近年來治理水質(zhì)污染已初見成效，采用的主要措施可能有（ ）a生活污水和工業(yè)廢水經(jīng)處理后排放 b農(nóng)藥、化肥的合理使用c禁止捕魚捉蝦 d禁止使用含磷洗衣粉14下列說法中正確的是（ ）a蒸餾法淡化海水是將海水加熱至105 c蒸發(fā)汽化，然后將蒸汽冷凝而得到蒸餾水的方法b天然水里一般溶有ca2+ 、mg2+等金屬陽離子，我們把溶有較多量ca2+ 、mg2+的水稱為硬水c陽離子交換樹脂中的h+可與水中的金屬離子 mn+交換d陰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15、商品“純凈水”“太空水”“蒸餾水”等作為日常飲用水，因為缺少某些成分而不利于兒童身體健康發(fā)育，你認為制備上述商品飲用水時還需要添加的化學物質(zhì)是（ ）a含鈣、鎂的碳酸氫鹽 b含碘酸鉀的食鹽c漂白粉消毒劑 d小蘇打四、填空題16、 如圖，在一條魚、蝦絕跡的小河邊，有甲、乙、丙、丁4座工廠，每座工廠排放的廢液里含有純堿溶液、fecl3 、ca(oh)2、稀鹽酸中的一種。某中學環(huán)保小組對河水監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)：甲處河水呈乳白色；乙處河水呈紅褐色；丙處河水由渾變清；丁處產(chǎn)生氣泡，河水變清。請推斷：（1）甲、乙、丙、丁4座 甲工廠排放的廢液里含有的污染物依次是 丙 。 m（2）在m處取出的河水中，肯定含有的離子是 乙 。 丁(3)河中魚、蝦為何不能生存？17、我國規(guī)定飲用水質(zhì)量標準必須符合下列要求： ph 6.5 8.5 ca2+ 、mg2+總濃度 0.0045 moll-1 細菌總數(shù) 100個ml-1 以下是源水處理成自來水的工藝流程示意圖。 加入石灰 加入凝聚劑 源水 曝氣池 一級沉降池 二級沉降池 通入二氧化碳通入氣體a 過濾池 自來水（1）源水中含有ca2+ 、mg2+ 、cl- 、hco3-等，加入石灰后生成ca(oh)2，進而發(fā)生若干復分解反應，寫出其中一個離子方程式 （2）凝聚劑除去懸浮固體的過程 只是物理過程 只是化學過程 是物理和化學過程feso47h2o是常用的凝固劑，它在水中最終生成 沉淀。（3）通入二氧化碳的目的是 和 。（4）氣體a的作用是 。這種作用是基于氣體a和水反應的產(chǎn)物具有 性。（5）下列物質(zhì)中， 可以作為氣體a的代用品。 ca(clo)2 nh3(液) k2feo4 so218、鐵酸鈉（na2feo4）是在水處理過程中使用的一種新型凈水劑，它的氧化性比高錳酸鉀更強，本身在水處理過程中被還原成fe3+（1）鐵酸鈉之所以能夠凈水，除能消毒殺菌外，另一個原因是 。（2）clo2也是一種新型消毒殺菌劑，它與鐵酸鈉一樣，都是通過氧化作用殺菌（本身被還原為cl-），試從得電子數(shù)量的角度計算等質(zhì)量clo2的氧化能力是na2feo4的 倍。19、 某國煉金廢水曾經(jīng)泄入尼羅河中，導致大量魚類等水生生物死亡，釀成了世界級污染事件，沿河居民長期停止使用此水源。煉金廢水中含有cn-的有毒，cn-與h+結合生成hcn時，毒性更強。要處理這種廢水，是在堿性條件下用naclo將cn-氧化為co32-和n2，其離子方程式為 。在酸性條件下，clo-也能氧化cn-，但實際處理廢水時卻不在酸性條件下進行，其主要原因是 20、化學耗氧量（cod）是水體質(zhì)量的控制項目之一，它是度量水中還原性污染物的重要指標。cod是指用強氧化劑（k2cr2o7）處理一定量水樣時消耗氧化劑的量，并換算成o2作為氧化劑時1l水樣所消耗的氧氣的質(zhì)量（mgl-1）現(xiàn)有20.00ml某廢水樣品，向其中加入10.00ml0.04000 moll-1k2cr2o7溶液，并加入適量的酸和催化劑，加熱2小時。在指示劑存在下用12.00ml0.1000 moll-1 fe(nh4)2(so4)2溶液滴定。這種滴定類似于中和滴定，只是在到達滴定終點時，氧化劑得到電子的物質(zhì)的量與還原劑失去電子的物質(zhì)的量相等。（1） 已知k2cr2o7在酸性溶液中做氧化劑時被還原成cr3+，fe2+被氧化成fe3+。寫出k2cr2o7與fe(nh4)2(so4)2在h2so4存在下反應的化學方程式。 。（2） 20.00ml廢水所消耗的k2cr2o7的物質(zhì)的量為 。（3） 該廢水樣品的cod是 。參考答案一、二、三選擇題題號123456789101112131415選項baadabcabadbcdabcdcabdabca四、填空題16、（1）ca(oh)2、fecl3 、hcl 、na 2co3 （2）h+ 、na +、ca2+ fe3+ cl- （3）河水中的酸、堿性及有害化學藥品的富集等原因直接危害魚、蝦等生物的生長，因此河中魚、蝦幾乎絕跡。17、（1）ca2+ + hco3- + oh- = h2o + caco3 mg2+ + oh- = mg(oh)2 (2) 、膠狀fe(oh)3 (3) 除去ca2