2018-2019学年鲁科版高中化学选修1：课题2获取安全的饮用水学案（含答案）

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1、课题 2 获取安全的饮用水学习目标：1.认识从天然水中获得可饮用水的步骤与原理。(重点)2.掌握离子交换法、药剂法和加热法降低水硬度的原理。(重难点)3.了解污水治理的基本原理。(难点)4.掌握污水处理的方法，认识污水处理的意义。(重难点)自 主 预 习探 新 知一、天然水的净化1天然水制备饮用水的步骤2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、微生物及异味除去，但无须除去水中所有的矿物质。(2)步骤二、硬水的软化1水的硬度2硬水的危害(1)不能饮用易引起肠胃不适、诱发疾病。(2)不利于洗涤浪费肥皂，使衣物丧失鲜艳的色泽。(3)不能做锅炉用水会使锅炉内壁结垢主要成分是 C

2、aCO3和 Mg(OH)2，降低热效率，浪费燃料，甚至引起锅炉爆炸。3硬水的软化(1)定义：除去或减少天然水中的 Ca2 、Mg 2 等的过程。(2)方法：加热法；药剂法；离子交换法等。微点拨：由于 Mg(OH)2比 MgCO3更难溶，因此水垢的成分为 CaCO3和 Mg(OH)2，而不是MgCO3。三、纯净水的制取方法1原料：符合生活饮用水水质标准的水。2方法：电渗析法、离子交换法、反渗透法、蒸馏法。3过程微点拨：长期饮用纯净水会引起微量元素缺乏症，不宜长期饮用纯净水。四、污水治理与环境保护1人为因素的水污染主要是由工业废水、生活污水、农田排水以及降雨淋洗将大气中的污染物和堆积在地上的垃圾污

3、染物冲入水中引起的。2活性污泥法二级处理工艺基础自测1判断对错(对的在括号内打，错的在括号内打)(1)天然水均可直接饮用。( )(2)可用加热煮沸的方法软化永久硬水。( )(3)纯净水适宜长期饮用。( )(4)酸性废水可用中和法处理。( )【答案】 (1) (2) (3) (4)2下列物质中，能用作自来水厂消毒剂的是( )A活性炭 B磺化煤C明矾 D液氯D 活性炭对水起吸附过滤作用；磺化煤对水进行离子交换，即软化作用；明矾溶于水后，Al 3 水解得 Al(OH)3胶体吸附水中悬浮物，故 A、B、C 错误，液氯溶于水与水反应生成 HClO，对水起消毒、杀菌作用，故 D 正确。3下列方法适宜软化永

4、久硬水的是( ) 【导学号：72572009】A离子交换法 B加热煮沸C加入 Na2SO4溶液 D加入 HCl 溶液A 永久硬水是由 Ca2 、Mg 2 、SO 、Cl 引起的，所以通过离子交换法可以除去24Ca2 、Mg 2 ，故 A 项对；加热煮沸只能软化暂时硬水，而不能软化永久硬水，故 B 项错；加入的 Na2SO4溶液和 HCl 溶液不能使 Ca2 、Mg 2 沉淀，所以不能软化硬水，故 C、D 两项均错。合 作 探 究攻 重 难硬水的软化溶有较多 Ca2 、Mg 2 的水称为硬水，我国现行标准规定：1 L 水含有 10 mg 氧化钙(以氧化钙计)称为 1 度(以 1表示)。硬度在 8

5、以下的水称为软水，在 8以上的水称为硬水。硬度大于 30的水称为最硬水。思考交流1硬水软化的实质是什么？【提示】 硬水软化的实质是除去或减少天然水中 Ca2 、Mg 2 的过程。2硬水软化的常用方法有哪些？它们分别适合软化哪类硬水。【提示】 硬水软化的常用方法有加热法、药剂法、离子交换法，加热法适合软化暂时硬水，药剂法、离子交换法软化暂时硬水、永久硬水均可。3药剂法软化硬水常用的化学药剂有什么？能说出加入药剂的先后顺序吗？【提示】 药剂法软化硬水常用的化学药剂有生石灰(与水反应生成熟石灰)和纯碱，加入药剂的先后顺序为先加生石灰，再加纯碱。硬水软化的常用方法(1)加热法通过加热煮沸使暂时硬水所含

6、钙、镁的酸式碳酸盐发生分解，主要化学反应原理是：Ca(HCO3)2 CaCO3CO 2H 2O；= = = = = Mg(HCO3)2 MgCO3CO 2H 2O；= = = = = MgCO3H 2O Mg(OH)2CO 2= = = = = (2)药剂法方法：通过加入化学药剂促使水中 Ca2 、Mg 2 以沉淀的形式从水中分离出来的方法。常用的药剂：生石灰、纯碱等。化学反应原理：Ca(HCO 3)2Ca(OH) 2=2CaCO32H 2O；Mg(HCO3)22Ca(OH) 2=Mg(OH)22CaCO 32H 2O；MgCl2Ca(OH) 2=Mg(OH)2CaCl 2；CaCl2Na 2

7、CO3=CaCO32NaCl(3)离子交换法通过加入离子交换剂与水溶液交换具有同性电荷的离子，从而除去或减少不需要的离子的方法。常用于工业锅炉用水的软化。用阳离子交换剂软化硬水的原理是：2NaRCa 2 =CaR22Na ；2NaRMg 2 =MgR22Na 污水处理的方法目前，城市污水处理厂多采用活性污泥法二级处理工艺来进行污水处理。该工艺的一级处理是在沉淀池中通过过滤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剂中和酸性或碱性物质。二级处理是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。思考交流1污水处理的常用方法有哪些？【提示】 污水处理的方法主要有物理方法、生

8、物方法和化学方法。2在这种污水处理工艺的二级处理中要进行“曝气” ，其主要目的是什么？【提示】 增加水中的含氧量，加速水中有机物的分解。3采用这种工艺处理过的水能否直接用作生活饮用水，为什么？【提示】 不可以。该工艺所采用的方法对污水的处理不是很彻底，处理过的水的水质还不符合生活饮用水的标准。污水处理的常用方法方法 原理 设备及原材料 处理对象中和 酸碱中和，pH 达中性石灰、石灰石、白云石等中和酸性废水，CO 2中和碱性废水硫酸厂废水，印染废水等氧化还原投加氧化(或还原)剂，将废水中的物质氧化(或还原)为无害物质氧化剂有空气(O 2)、漂白粉、氯气、臭氧等含酚、氰化物，硫、铬、汞废水，印染、

9、医院废水等化学沉淀投加沉淀剂与废水中的重金属离子发生化学反应生成沉淀而分离沉淀剂 含重金属离子的废水当 堂 达 标固 双 基题组 1 天然水的净化1下列操作过程在天然水净化时不需要的是( )A沉降悬浮物 B过滤C杀菌消毒 D加入维生素、调节口味【答案】 D2下列物质：盐酸；NaOH；AlCl 3；明矾；FeCl 3；生石灰；硫酸铝。能在水处理中做絮凝剂的是( ) 【导学号：72572010】A BC D全部C 铝盐、铁盐会在水中形成氢氧化铝或氢氧化铁胶体，吸附水中固体杂质形成沉降，用作絮凝剂。题组 2 硬水的软化3下列水中一定为软水的是( ) 【导学号：72572011】A雨水 B泉水C煮沸过

10、的水 D蒸馏水D 根据软水的概念知，泉水含大量 Ca2 和 Mg2 ，是硬水。蒸馏水的制取过程中，水蒸发时 Ca2 、Mg 2 不会随之而蒸发，则蒸馏水一定为软水。C 项若水为永久性的硬水，则煮沸过的水还为硬水。雨水一般为软水，但若空气含大量粉尘，粉尘中若有含钙化合物，雨水也可能为硬水。4要使暂时硬水软化，可选用的最简单的方法是( )A药剂法 B加热法C离子交换法 D过滤B 过滤不能达到硬水软化的目的。题组 3 纯净水的制取方法5自来水常用二氧化氯(ClO 2)来杀菌消毒，它能转化为可溶性氯化物，市场上有些不法商贩为牟取暴利，用自来水冒充纯净水(蒸馏水)出售，为辨别纯净水的真伪，你想选用的化学

11、试剂是( ) 【导学号：72572012】A氯化钡溶液 B石蕊试液C硝酸银溶液 D氢氧化钠溶液C 由题给信息知，用 ClO2杀菌消毒后的水中存在着 Cl ，而蒸馏水中无 Cl ，因此，可以根据 Cl 的检验方法，选用 AgNO3溶液来辨别真伪，若产生白色沉淀，则为自来水，若无沉淀产生，则为蒸馏水，故选 C 项。6水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多_离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为_(写一个即可)。(2)将 RH 型阳离子交换树脂和 ROH 型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应该先使硬水通过_(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是_。(3)通过施

12、加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为_。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是_。(4)长期饮用蒸馏水会对身体造成危害，原因是_。【解析】 (1)含有较多的钙、镁离子的水称为硬水；加热硬水产生碳酸盐的化学方程式为 Ca(HCO3)2 CaCO3CO 2H 2O；Mg(HCO 3)= = = = = 2 MgCO3CO 2H 2O，故离子方程式为= = = = = Ca2 2HCO CaCO3CO 2H 2O；Mg 2 2HCO MgCO3 3= = = = = 3= = = = = CO 2H 2O。(2)先通过阳离子交换树脂 RH，因溶液中镁离子易

13、与 ROH 型阴离子交换树脂反应生成Mg(OH)2而影响交换效果。(3)电渗析法的动力是电势差。(4)蒸馏水中除去了人体所需的一些微量元素，可能引起一些微量元素缺乏症。【答案】 (1)钙、镁Ca2 2HCO CaCO3CO 2H 2O(或 Mg2 2HCO 3= = = = = 3MgCO3CO 2H 2O)= = = = = (2)RH 先通过阴离子交换树脂可能产生 Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果(3)反渗透法 电势差(或电场力)(4)蒸馏水中除去了人体所需的一些微量元素，可能引起一些微量元素缺乏症题组 4 污水治理与环境保护7轧钢厂排出的废水主要含有盐酸，通常采用的处理方法是( )

14、 【导学号：72572013】A中和法 B过滤法C氧化还原法 D化学沉淀法A B、C、D 均不能除去 H 。而中和法可以将 H 变成 H2O，H OH =H2O。8工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法类别都正确的是( )选项 污染物 处理措施 方法类别A 废酸 加生石灰中和 物理法B Cu2 等重金属离子 加硫酸盐沉降 化学法C 含苯废水 用活性炭吸附 物理法D 含纯碱的废水 加石灰水反应 化学法C A 项中处理废酸用生石灰中和，措施正确，但方法类别为化学方法，A 项错；B 项中 Cu2 等重金属离子可用较活泼金属置换后提纯利用，不能用硫酸盐沉降，B 错误；D 项中 Na2CO3Ca(OH) 2=CaCO3 2NaOH，生成碱性更强的 NaOH，应用适量酸处理，D 错。污水种类 处理方法有细小悬浮颗粒的废水加入混凝剂使细小的悬浮颗粒聚集成较大的颗粒沉淀而分离除去酸性废水 用碱性物质中和碱性废水 用酸性物质中和油类、氰化物、硫化物用空气、臭氧、氯气等做氧化剂将这些物质氧化而除去重金属离子 常通过调节废水的 pH，将它们以氢氧化物的形式沉淀出来而除去