《海水淡化與現(xiàn)代水處理技術(shù)》教案2.doc

海水淡化與現(xiàn)代水處理技術(shù)教案【教學(xué)目標(biāo)】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(yīng)用，并能簡(jiǎn)要說明其工作原理。2、知道制造純水所用的主要方法，能結(jié)合實(shí)例說明離子交換法和反滲透法的簡(jiǎn)單原理及其在水處理中的應(yīng)用，并能依據(jù)這幾種方法的特點(diǎn)，說出它們的適用范圍。3、通過典型的水污染實(shí)例認(rèn)識(shí)水污染造成的危害，能說出污水處理中主要的化學(xué)方法及其原理。【教學(xué)重難點(diǎn)】知道化學(xué)在水處理中的應(yīng)用?！窘虒W(xué)過程】1、本考點(diǎn)知識(shí)結(jié)構(gòu) 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(shù) 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(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)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(duì)水中陰、陽離子的選擇透過性，在外加直流電場(chǎng)作用下，使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中，從而達(dá)到除鹽的目的的方法。特點(diǎn)：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(biāo)準(zhǔn)的，1L水中含10mgCaO(或相當(dāng)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(shí)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(dāng)?shù)幕瘜W(xué)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(dá)到軟化目的的方法。常用的化學(xué)藥劑有生石灰(與水反應(yīng)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(jìn)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(yīng)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(yīng)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(shí)，制漿過程所排出的廢水稱為“黑液”，給水造成的污染最嚴(yán)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(jī)械作用對(duì)廢水進(jìn)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(xué)法通過物理化學(xué)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(xué)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，如中和法、氧化法、還原法、離子交換法等。生物化學(xué)法利用微生物的作用，除去廢水中的溶膠及有機(jī)物質(zhì)的方法，包括活性污泥法、生物轉(zhuǎn)盤法、生物濾池法及厭氣處理法等?！镜湫屠}】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(duì)水中陰、陽離子的選擇透過性，在外加電場(chǎng)的作用下，使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽的目的的方法C、在進(jìn)行水處理時(shí)，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(shù)在純水制造的又一應(yīng)用【解釋】在進(jìn)行水處理時(shí)，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(diǎn)評(píng)】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(shù)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(duì)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(xué)上沒有錯(cuò)誤的是( )A、這種飲料不含任何化學(xué)物質(zhì)B、這種蒸餾水絕對(duì)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(xiàng)物質(zhì)是化學(xué)物質(zhì)，水在常溫時(shí)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(shí)。 答案：D【點(diǎn)評(píng)】這是聯(lián)系日常生活的一道科普宣傳題，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來分析判斷宣傳用語中哪些違反了科學(xué)常識(shí)。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(dǎo)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(jì)效益，工業(yè)污水一般無需作治污處理D、臭氧對(duì)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(dǎo)致水污染。臭氧對(duì)人體有一定的危害，但它的強(qiáng)氧化性能將污水中的致病細(xì)菌等多種有害物質(zhì)除去。適量的施用臭氧，不但沒有對(duì)人起直接危害，而且還不會(huì)使水產(chǎn)生二次污染。答案：BD【點(diǎn)評(píng)】水是我們的生命之源，保護(hù)水源人人有責(zé)。【跟蹤訓(xùn)練】一、單選題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(fù)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(shí)發(fā)生的反應(yīng)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-1B、110-3 molL-1C、110-7 molL-1D、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(huì)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 CO3D、離子交換法 二、多選題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(shí)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(jī)械作用對(duì)廢水進(jìn)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(huì)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(huì)增大D、硬水軟化后，其成分和性質(zhì)都相當(dāng)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(yīng)2NaR + Ca2+ CaR2 + 2Na+ 的逆反應(yīng)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+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(jìn)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(dǎo)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(dāng)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(guān)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(jī)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(zhǎng)期飲用13、滇池素有“高原明珠”的美譽(yù)，后來水體污染十分嚴(yán)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?yàn)槿鄙倌承┏煞侄焕趦和眢w健康發(fā)育，你認(rèn)為制備上述商品飲用水時(shí)還需要添加的化學(xué)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(xué)環(huán)保小組對(duì)河水監(jiān)測(cè)時(shí)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(qǐng)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、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(qiáng)，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(gè)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(jì)算等質(zhì)量ClO2的氧化能力是Na2FeO4的 倍。18、某國煉金廢水曾經(jīng)泄入尼羅河中，導(dǎo)致大量魚類等水生生物死亡，釀成了世界級(jí)污染事件，沿河居民長(zhǎng)期停止使用此水源。煉金廢水中含有CN-的有毒，CN-與H+結(jié)合生成HCN時(shí)，毒性更強(qiáng)。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(shí)際處理廢水時(shí)卻不在酸性條件下進(jìn)行，其主要原因是 19、化學(xué)耗氧量(COD)是水體質(zhì)量的控制項(xiàng)目之一，它是度量水中還原性污染物的重要指標(biāo)。COD是指用強(qiáng)氧化劑(K2Cr2O7)處理一定量水樣時(shí)消耗氧化劑的量，并換算成O2作為氧化劑時(shí)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(shí)。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(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)，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(shí)被還原成Cr3+，F(xiàn)e2+被氧化成Fe3+。寫出K2Cr2O7與Fe(NH4)2(SO4)2在H2SO4存在下反應(yīng)的化學(xué)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】題號(hào)123456789101112131415選項(xiàng)BAADABCABADBCDABCDCABDABCA16、(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(xué)藥品的富集等原因直接危害魚