蘇教版高中化學(xué)選修化學(xué)與技術(shù)全套PPT課件

水的凈化與污水處理學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解天然水中所含有的主要雜質(zhì),知道生活用水的要求與處理方法,了解自來(lái)水生產(chǎn)的一般工藝流程,并能用鹽類(lèi)水解反應(yīng)解釋水處理工藝中的某些常見(jiàn)混凝劑凈水的基本原理.2.了解污水處理的方法.課前自主學(xué)案一、生活用水的凈化1．混凝法天然水中常含有一些懸浮物,通常很難用自然沉降法除去,因此需要加入________,利用其發(fā)生水解產(chǎn)生的膠體吸附水中的懸浮物形成較大的顆粒而沉淀,達(dá)到凈水的目的.生活中主要采用明礬作混凝劑,其凈水的原理為:混凝劑___________________________;_____________________________.利用混凝劑除去的是一些懸浮雜質(zhì),常用的混凝劑除明礬外,還有FeCl3等.三價(jià)鐵鹽能發(fā)生水解反應(yīng),生成的_____________能吸附水中的懸浮物而沉降,Fe(OH)3膠體水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________,離子方程式是__________________________________.2.自來(lái)水的消毒方法水常用漂白粉或漂粉精[有效成分是Ca(ClO)2]、氯氣、臭氧、二氧化氯(ClO2)等進(jìn)行消毒、殺菌處理.這些物質(zhì)的消毒作用是利用了它們具有的__________.強(qiáng)氧化性思考感悟1．自來(lái)水廠處理水的過(guò)程是什么？【提示】

(1)篩濾：用篩子對(duì)水進(jìn)行篩濾，濾去顆粒較大的懸浮物。(2)沉淀：加入混凝劑靜置，將水中的懸浮物沉淀到池底部。(3)過(guò)濾:使水通過(guò)細(xì)沙,以除去沉淀和殘留的懸浮物.(4)曝氣:把水暴露在空氣中,使水與空氣的接觸面增大,增加水中氧的含量,以加速水中有機(jī)物的分解.(5)消毒:加入殺菌消毒劑殺滅水中的有害微生物.二、污水處理1.污水中的主要污染物有________、__________、植物養(yǎng)料、有機(jī)物質(zhì)、其他礦物質(zhì)、由土壤沖刷帶來(lái)的沉積物、__________等,也可能會(huì)因情況不同而有不同成分.需氧廢物傳染性物質(zhì)放射性物質(zhì)2.污水處理的主要方法——生物化學(xué)方法(1)生物化學(xué)方法的定義:通常使用含有_______________的活性污泥,在強(qiáng)力通入空氣(曝氣)的條件下,微生物以水中的________為養(yǎng)料生長(zhǎng)繁殖,將有機(jī)物分解為_(kāi)___、____等無(wú)機(jī)物,從而達(dá)到凈化污水的目的.(2)生物化學(xué)方法的關(guān)鍵:培養(yǎng)好活性污泥中的_______,并提高處理過(guò)程的曝氣效率,使需氧微生物獲得足夠的_____.大量需氧微生物有機(jī)廢物CO2H2O微生物氧氣3.水的DO與BOD(1)DO表示_______________.(2)BOD指水中有機(jī)物經(jīng)微生物分解所需的氧氣量,污水中有機(jī)物的含量越大,BOD越高,水的富營(yíng)養(yǎng)化程度______.水中的溶解氧量越高4．城市污水的再利用城市污水中_________約占70%,其次是_________.工業(yè)污水中含有某些寶貴的資源,可________________.生活污水中含有_________________,是寶貴的肥源.城市污水經(jīng)處理后,成為能二次利用的“中水”,可供農(nóng)林灌溉、灑水、消防、沖洗廁所之用.在我國(guó)缺水嚴(yán)重的大連、青島等城市,________緩解了水資源的短缺.工業(yè)污水生活污水回收再加工利用豐富的植物營(yíng)養(yǎng)素“中水”思考感悟2.現(xiàn)代污水處理技術(shù),按處理程度劃分,可分為哪幾種？【提示】可分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)處理。一級(jí)處理,主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì),物理處理法大部分只能完成一級(jí)處理的要求.經(jīng)過(guò)一級(jí)處理的污水,BOD物質(zhì)一般可去除30%左右,達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn).一級(jí)處理屬于二級(jí)處理的預(yù)處理.二級(jí)處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)(BOD，COD物質(zhì))，去除率可達(dá)90%以上，使有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級(jí)處理，進(jìn)一步處理難降解的有機(jī)物、氮和磷等能夠?qū)е滤w富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性無(wú)機(jī)物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法等。課堂互動(dòng)講練現(xiàn)代水處理工藝要點(diǎn)一現(xiàn)代水處理工藝為：混凝→沉淀→過(guò)濾→消毒.1．混凝劑可加入Al3＋或Fe3＋,現(xiàn)代技術(shù)用聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵作為混凝劑.2.混凝劑的凈水原理是Al3＋或Fe3＋與水中的OH－結(jié)合成膠體,膠體能吸附水中的懸浮物質(zhì)而沉降.

某綜合實(shí)踐活動(dòng)小組到自來(lái)水廠進(jìn)行參觀,了解到源水處理成自來(lái)水的工藝流程示意圖如下:例1(1)源水中含Ca2＋、Mg2＋、HCO、Cl－等,加入CaO后生成Ca(OH)2,進(jìn)而發(fā)生若干個(gè)復(fù)分解反應(yīng),試寫(xiě)出其中任意一個(gè)反應(yīng)的離子方程式_________________________________.(2)加入凝聚劑可以除去其中的懸浮固體顆粒，該過(guò)程是________(填寫(xiě)下列各項(xiàng)的序號(hào))。①只有物理過(guò)程，無(wú)化學(xué)過(guò)程②只有化學(xué)過(guò)程，無(wú)物理過(guò)程③既有化學(xué)過(guò)程又有物理過(guò)程FeSO4·7H2O是常用的凝聚劑，加入后最終生成紅褐色膠狀沉淀，則這種沉淀是________。(3)通入二氧化碳的目的是_____________________和____________________________.(4)氣體A的作用是___________________________.(5)下列物質(zhì)中,____________可以作為氣體A的代替品.(填寫(xiě)下列各項(xiàng)的序號(hào))①ClO2

②濃氨水③SO2

④濃硫酸(2)加入凝聚劑除去其中的懸浮固體顆粒，該過(guò)程是既有膠體的吸附作用也有化學(xué)反應(yīng)，所以既有化學(xué)過(guò)程又有物理過(guò)程。FeSO4·7H2O加入后生成紅褐色Fe(OH)3膠狀沉淀。(3)通入二氧化碳的目的是除去鈣離子并調(diào)節(jié)溶液酸度。(4)氣體A應(yīng)是氯氣，其作用是殺菌消毒。(5)可以找具有強(qiáng)氧化性的ClO2代替?！疽?guī)律方法】本題以自來(lái)水的工藝流程為出發(fā)點(diǎn)，考查了離子反應(yīng)、膠體性質(zhì)、氯氣的消毒原理等知識(shí)點(diǎn)，是一道綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)流程題。在解題時(shí)注意與必修內(nèi)容相結(jié)合，如離子方程式書(shū)寫(xiě)的準(zhǔn)確性，CO2和Cl2

的用途等都是必修知識(shí)在化學(xué)與技術(shù)中的體現(xiàn)。變式訓(xùn)練1

(2010年邯鄲調(diào)研)聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態(tài)的堿式氯化鋁[Al2(OH)nCl6－n]。本實(shí)驗(yàn)采用鋁鹽溶液水解絮凝法制備堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價(jià)格廉的高嶺土，化學(xué)組成為：Al2O3(25%～34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%～3.0%)以及少量雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有多種不同的結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)也有差異，且一定條件下可相互轉(zhuǎn)化；高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實(shí)驗(yàn)流程如下：根據(jù)流程圖回答下列問(wèn)題：(1)“煅燒”的目的是_______________________.(2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸需要200mL30%的濃鹽酸(密度約為1.15g/cm3)和_______g蒸餾水,配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、_______.(3)“溶解”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________________________.(4)加少量鋁粉的主要作用是_________________.(5)“調(diào)節(jié)溶液pH在4.2～4.5”的過(guò)程中，除添加必要的試劑,還需借助的實(shí)驗(yàn)用品是_______;“蒸發(fā)濃縮”需保持溫度在90～100℃,控制溫度的實(shí)驗(yàn)方法是________________________________________________________________________.解析:本題以框圖形式考查了新型混凝劑的生產(chǎn)工藝.對(duì)于框圖題首先要找到突破口,依此推導(dǎo).(1)高嶺土中Al2O3不溶于酸,故煅燒的目的是改變Al2O3的結(jié)構(gòu),使其溶于酸.(2)利用稀釋前后溶質(zhì)質(zhì)量守恒解題,設(shè)蒸餾水的質(zhì)量為m,則有(m＋200mL×1.15g·cm－3)×15%＝200mL×1.15g·cm－3×30%，m＝230g.(3)高嶺土煅燒后，Al2O3、Fe2O3均溶于鹽酸,產(chǎn)生AlCl3、FeCl3.(4)加入少量鋁粉的作用是除去溶液中的Fe3＋。(5)pH＝4.2～4.5必須用pH計(jì)或精密pH試紙測(cè)。答案：(1)改變高嶺土中氧化鋁的結(jié)構(gòu),使其能溶于酸(2)230量筒(3)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O,Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O(4)除去溶液中的Fe3＋(5)pH計(jì)(或精密pH試紙)水浴加熱飲用水消毒的常用方法要點(diǎn)二特別提醒：由于上述消毒方法可產(chǎn)生Cl2,Cl2與水中有機(jī)物反應(yīng)生成致癌物質(zhì),因此現(xiàn)在又使用ClO2、Na2FeO4等消毒物質(zhì).

用自來(lái)水養(yǎng)魚(yú)時(shí),通常先將自來(lái)水曬一段時(shí)間后再注入魚(yú)缸中,目的是(

)A．提高水溫B．增加水中氯氣的含量C．除去水中少量的次氯酸D．用紫外線殺死水中的細(xì)菌例2【解析】自來(lái)水中殘留有Cl2，Cl2有毒，會(huì)使魚(yú)類(lèi)中毒。經(jīng)日光曝曬時(shí)，Cl2和H2O反應(yīng)生成HClO，HClO見(jiàn)光易分解，從而降低有害物質(zhì)Cl2的含量?！敬鸢浮?/p>

C【規(guī)律方法】本題利用一些基本常識(shí)考查了對(duì)自來(lái)水消毒的認(rèn)識(shí)，對(duì)同學(xué)們分析問(wèn)題的能力和思維能力進(jìn)行了綜合考查。變式訓(xùn)練2

養(yǎng)殖場(chǎng)長(zhǎng)途運(yùn)輸魚(yú)苗時(shí),需滿足3個(gè)條件:①保持水中有適量的氧氣;②及時(shí)排出魚(yú)苗呼出的二氧化碳;③防止細(xì)菌滋生.已知下列物質(zhì)加入水中都可以起到供氧、殺菌作用,在儲(chǔ)運(yùn)魚(yú)苗的水中可加入的最佳藥劑是(

)A．Na2O2

B．CaO2C．Cl2 D．H2O2解析：選B.解題時(shí)注意題給的附加條件,Na2O2與水反應(yīng)過(guò)于激烈,會(huì)很快消耗完畢,生成的NaOH屬?gòu)?qiáng)腐蝕性的物質(zhì);Cl2有毒;H2O2能提供O2,但不能吸收CO2.污水的處理方法要點(diǎn)三污水處理時(shí)，污水中的懸浮物可用混凝法除去；對(duì)其他溶解在水中的污染物，則要根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)采用有針對(duì)性的化學(xué)方法，如酸堿中和法、重金屬離子沉淀法等。2．沉淀法對(duì)于含有重金屬離子的工業(yè)廢水,可以利用某些化學(xué)物質(zhì)作為沉淀劑,與金屬離子反應(yīng)生成沉淀而析出,從廢水中分離.例如，對(duì)于含有Hg2＋的廢水,可向其中加入Na2S,使Hg2＋轉(zhuǎn)化為HgS沉淀而除去:Hg2＋＋S2－===HgS↓.由于HgS在水中的溶解度極小,當(dāng)S2－過(guò)量時(shí),Hg2＋的濃度可降至極低.用這種處理方法,也能同時(shí)將水中所含的Pb2＋、Cu2＋等重金屬離子除去,所以,經(jīng)過(guò)處理的水成為不含重金屬類(lèi)污染物的水.3．處理工業(yè)廢水還有其他方法，如氧化還原法等。在實(shí)際處理工業(yè)廢水時(shí)，根據(jù)污染物組成和回收用水水質(zhì)要求的不同，經(jīng)常需要采用多種技術(shù)分步處理，才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或復(fù)用指標(biāo)。

為了測(cè)量水中有機(jī)物等還原性污染物的含量,通過(guò)把1L水樣與強(qiáng)氧化劑完全作用時(shí)消耗氧化劑的量,折算成以氧氣為氧化劑時(shí)的質(zhì)量(O2mg·L－1)來(lái)表示,稱(chēng)為該水樣的化學(xué)耗氧量(COD).我國(guó)明文規(guī)定:COD>500mg·L－1的污水不得直接排放.為了測(cè)定某工業(yè)廢水的COD,實(shí)驗(yàn)如下:量取廢水樣品20.00mL,加入0.100mol·L－1KMnO4溶液10.00mL和少量稀H2SO4,在一定條件下充分反應(yīng)后,再用0.200mol·L－1的草酸鈉(Na2C2O4)溶液滴定過(guò)量的KMnO4,達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗Na2C2O4溶液11.00mL.例3(1)寫(xiě)出酸性介質(zhì)中KMnO4(被還原為Mn2＋)與Na2C2O4(被氧化為CO2)反應(yīng)的離子方程式_____________________________________________________________________________________.(2)計(jì)算該水樣的COD，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程。(3)如果每次取水樣20.00mL，加入等體積的0.100mol·L－1酸性KMnO4溶液；為簡(jiǎn)化計(jì)算，令滴定過(guò)量KMnO4時(shí)，每消耗1.00mLNa2C2O4溶液，就相當(dāng)于水樣的COD為10mg·L－1，該Na2C2O4溶液的物質(zhì)的量濃度應(yīng)配制為多少？【答案】見(jiàn)解析【規(guī)律方法】本題題干內(nèi)容很多,注意分析和提取有效信息,關(guān)鍵在于理解COD的含義,利用滴定實(shí)驗(yàn)原理,結(jié)合計(jì)算,鞏固數(shù)據(jù)處理的能力.變式訓(xùn)練3某工廠排出的廢水中含游離氯(Cl2)和H＋的物質(zhì)的量濃度分別為0.015mol/L和0.001mol/L，廢水的排出速率為10.0mL/s。為除去游離氯，并使廢水呈中性，某課外活動(dòng)小組學(xué)生設(shè)計(jì)如圖所示方案：在A、B兩處分別注入物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L的NaOH溶液及0.15mol/L的Na2SO3溶液，以中和H＋并還原Cl2。已知Cl2和Na2SO3溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2HCl。(1)A處注入的溶液是________,B處注入溶液與廢水發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________________________________.(2)試計(jì)算兩種溶液的注入速率(mL/s),寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程.解析：分析題給信息，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)，不難分析出應(yīng)用Na2SO3除Cl2，用NaOH溶液除H＋。由于Na2SO3被Cl2氧化時(shí)生成HCl，反應(yīng)方程式是Na2SO3＋Cl2＋H2O===Na2SO4＋2HCl，所以應(yīng)先用Na2SO3溶液除去Cl2后，再加入NaOH溶液除去H＋。結(jié)合有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式即可求出兩種溶液的流速。硬水軟化

課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)硬水軟化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解水的硬度及其表示方法。2．了解硬水軟化的方法及原理。課前自主學(xué)案一、暫時(shí)硬度和永久硬度水的硬度一般是指水里含_______離子濃度的總和,單位為毫摩/升(mmol·L－1).一般把1L水里含有10mgCaO(或含相當(dāng)于10mgCaO的物質(zhì),如含7.1mgMgO)稱(chēng)為1度(1°).鈣、鎂1．硬水和軟水硬水:_____________________________.如礦泉水、自來(lái)水,以及自然界中的地面水和地下水等.軟水:只溶有少量或不含鈣離子、鎂離子的水.區(qū)別硬水與軟水的方法:(1)加入肥皂水振蕩,有大量泡沫產(chǎn)生的是軟水,泡沫很少且有沉淀產(chǎn)生的是硬水.溶有較多的鈣離子、鎂離子的水____________________________;____________________________.2．水的硬度暫時(shí)硬度:由______________________引起的硬度.永久硬度:由______________________引起的,不能用煮沸法消除的硬度.暫時(shí)硬度和永久硬度的區(qū)別在于所含的主要陰離子種類(lèi)不同,天然水的硬度是_________與________

的總和.Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物暫時(shí)硬度永久硬度思考感悟1．(1)水為什么存在硬度？(2)毛巾使用久了為什么會(huì)變硬？二、硬水軟化1．加熱法(適用于降低水的暫時(shí)硬度)Ca(HCO3)2;_____________________Mg(HCO3)2

.______________________其中值得注意的是:煮沸時(shí)分解形成的碳酸鎂在繼續(xù)受熱的情況下生成更難溶解的Mg(OH)2沉淀,反應(yīng)方程式是：MgCO3＋H2O._____________________Mg(OH)2↓＋CO2↑2．藥劑軟化法在水里加入適當(dāng)?shù)乃巹?使溶解在水里的鈣、鎂鹽轉(zhuǎn)化為難溶于水的物質(zhì)[如CaCO3、Mg(OH)2等沉淀]從水中析出,進(jìn)而達(dá)到軟化硬水的目的.常用的藥劑有______、______等.3．離子交換法離子交換法是使離子交換樹(shù)脂上的離子與水中的離子進(jìn)行交換,以除去水中的陰、陽(yáng)離子的方法.石灰純堿nHR＋Mn＋MRn＋nH＋mROH＋Ym－RmY＋mOH－由以上兩式可知，在離子交換反應(yīng)中，水中的陽(yáng)離子、陰離子被轉(zhuǎn)移到了離子交換樹(shù)脂上，而離子交換樹(shù)脂上可交換的H＋或OH－轉(zhuǎn)入水中。在進(jìn)行水處理時(shí)，如果需要將水中的陽(yáng)離子、陰離子都除去，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂可以交替使用。交換完成后的樹(shù)脂用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的稀溶液處理可重新恢復(fù)交換能力，這個(gè)過(guò)程叫做樹(shù)脂的再生。離子交換技術(shù)在水處理領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。通過(guò)離子交換可以除去水中的無(wú)機(jī)鹽，但是不能除去水里的細(xì)菌和病毒，因此在生產(chǎn)純凈水的過(guò)程中，還需要借助其他的技術(shù)。思考感悟2．用離子交換樹(shù)脂軟化水，是先把水通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，還是先通過(guò)陰離子交換樹(shù)脂？為什么？若順序反過(guò)來(lái)，則硬水中的Ca2＋、Mg2＋等陽(yáng)離子與陰離子交換樹(shù)脂中的OH－起反應(yīng)，而生成沉淀，影響離子交換的效率。課堂互動(dòng)講練水的硬度要點(diǎn)一如果水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的,這種硬度叫做暫時(shí)硬度;如果水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的,這種硬度叫做永久硬度.天然水大多同時(shí)具有暫時(shí)硬度和永久硬度.水的硬度過(guò)高對(duì)生活和生產(chǎn)都有害處.例如,洗滌用水如果硬度太高,水中的Ca2＋、Mg2＋與肥皂反應(yīng)生成不溶于水的物質(zhì),不僅浪費(fèi)肥皂,也洗不凈衣物.在工業(yè)上對(duì)水的硬度也有要求,如鍋爐用水如果硬度太高,長(zhǎng)期燒煮后,水里的鈣鹽和鎂鹽會(huì)在鍋爐內(nèi)結(jié)成鍋垢,使鍋爐內(nèi)金屬管道的導(dǎo)熱能力大大降低,不但浪費(fèi)燃料,而且會(huì)導(dǎo)致管道局部過(guò)熱,使鍋爐管道變形或損壞,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爆炸事故.所以硬水的軟化非常重要.

(2011年龍巖調(diào)研)下列有關(guān)水的敘述中,錯(cuò)誤的是(

)A．硬水中的Ca2＋、Mg2＋有阻礙肥皂起泡的作用B．用漂白粉對(duì)自來(lái)水消毒會(huì)增加水的硬度C．鍋爐用水必須經(jīng)過(guò)軟化D．用磺化煤軟化的水不能飲用【解析】用磺化煤軟化的硬水可以用作飲用水,而其他選項(xiàng)均正確.【答案】

D例1變式訓(xùn)練1鍋爐水垢的主要成分是(

)A．CaCO3、MgCO3

B．CaSO4、MgCO3C．CaCO3、Mg(OH)2D．CaSO4、CaCO3解析:選C.鍋爐燒水主要是將水的暫時(shí)硬度降低,發(fā)生的反應(yīng)為:又因?yàn)橹蠓袝r(shí)分解形成的碳酸鎂在繼續(xù)受熱的情況下生成更難溶解的Mg(OH)2,即發(fā)生反應(yīng)MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑,因此鍋爐水垢的主要成分是CaCO3、Mg(OH)2.石灰——純堿藥劑軟化法的化學(xué)原理要點(diǎn)二加入的消石灰與硬水中的鈣、鎂等離子作用：Ca(OH)2＋Ca(HCO3)2===2CaCO3↓＋2H2O2Ca(OH)2＋Mg(HCO3)2===2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2OMgSO4＋Ca(OH)2===CaSO4＋Mg(OH)2↓后繼續(xù)加入的碳酸鈉與CaSO4、過(guò)量的石灰水作用：Na2CO3＋CaSO4===Na2SO4＋CaCO3↓Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH生成的碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀物可過(guò)濾除去。

(2011年保定調(diào)研)用石灰-純堿法軟化硬水時(shí),加入石灰的作用是(

)A．能降低水的永久硬度B．能同時(shí)降低水的永久硬度和暫時(shí)硬度C．將硬度全部轉(zhuǎn)化為Ca2＋的硬度D．將硬度全部轉(zhuǎn)化為Mg2＋的硬度【解析】加石灰,使Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀,水的硬度全部轉(zhuǎn)化為Ca2＋的硬度.【答案】

C例2變式訓(xùn)練2

1L水中溶有Mg(HCO3)2和CaCl2,其濃度分別是bmol/L和2bmol/L,現(xiàn)有一種試劑(適量)能把Ca2＋、Mg2＋除去,這種試劑最好選用(

)A．Ca(OH)2 B．NaOHC．NaHCO3 D．Na2CO3離子交換軟化法要點(diǎn)三離子交換法:利用了離子交換反應(yīng)原理,軟化水的質(zhì)量高.常用離子交換樹(shù)脂或磺化煤轉(zhuǎn)化硬水.用磺化煤(NaR)作離子交換劑:2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋,2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋.用食鹽溶液浸泡可使失去軟化能力的磺化煤再生:CaR2＋2Na＋===2NaR＋Ca2＋,MgR2＋2Na＋===2NaR＋Mg2＋.

鹽酸預(yù)處理強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,使之轉(zhuǎn)變?yōu)镠R,并用蒸餾水洗滌至中性,然后用該樹(shù)脂軟化100mL含0.001molMg2＋的中性溶液,使Mg2＋完全被樹(shù)脂所交換,再用100mL蒸餾水洗滌樹(shù)脂.將交換液和最后的洗滌液收集在一起,所得溶液中H＋的物質(zhì)的量濃度為(

)A．1×10－2mol/L B．5×10－3mol/LC．1×10－3mol/L D．2×10－3mol/L例3【答案】

A變式訓(xùn)練3

氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的主要反應(yīng)可表示為:2HR＋M2＋===MR2＋2H＋.若將100mL只含Ca2＋的水經(jīng)過(guò)此陽(yáng)離子交換柱后,流出液用0.1000mol·L－1NaOH溶液中和,用去NaOH溶液20.00mL.則此100mL水中含Ca2＋(

)A．160.00mg B．80.00mgC．40.00mg D．120.00mg解析：選C。本題可以采用逆推法求解，即根據(jù)用去NaOH溶液的體積求出溶液中H＋的物質(zhì)的量，然后再進(jìn)一步求出Ca2＋的質(zhì)量。

海水淡化

課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)

海水淡化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解蒸餾方法的原理。2．了解電滲析法的原理及其應(yīng)用。3．了解反滲透淡化海水的原理。4．了解冷凍法原理。課前自主學(xué)案海水淡化又稱(chēng)______,它是利用物理、化學(xué)、生物方法將海水中溶解的鹽脫除.海水淡化的方法有蒸餾法、膜法、冷凍法、離子交換法等,其中蒸餾法、膜法是主要方法.脫鹽一、蒸餾法海水淡化處理多用蒸餾法.蒸餾法是將水加熱至105℃蒸發(fā)汽化,然后將蒸汽冷凝而得到蒸餾水的方法.蒸餾法的特點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、淡水質(zhì)量好,缺點(diǎn)是________.將發(fā)電廠等工業(yè)余熱用于海水淡化是經(jīng)濟(jì)合理的途徑.能耗大其中普遍采用的是多級(jí)閃急蒸餾法,70%的淡化海水是用這種方法生產(chǎn)的.常壓下,水的沸點(diǎn)是100℃,減壓時(shí)水的沸點(diǎn)降低.“多級(jí)閃急蒸餾法”就是設(shè)計(jì)了一種壓強(qiáng)一個(gè)比一個(gè)低的蒸發(fā)室,將它們連通在一起,當(dāng)高溫海水從它們中間通過(guò)時(shí),水就會(huì)被瞬間蒸發(fā)變?yōu)樗魵?經(jīng)冷凝成為淡水.思考感悟1．什么是減壓蒸餾？【提示】當(dāng)壓強(qiáng)降低時(shí)，液體的沸點(diǎn)也降低。因此，降低容器內(nèi)的壓強(qiáng)，可使液體在較低溫度下沸騰。在低于常壓下進(jìn)行的蒸餾過(guò)程，通常稱(chēng)為減壓蒸餾。二、電滲析法電滲析是指利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)陰、陽(yáng)離子的____________,在外加直流電場(chǎng)作用下,使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽目的的方法.選擇透過(guò)性將具有選擇透過(guò)性的___________________與__________________交替排列,組成多個(gè)相互獨(dú)立的隔室,在外加電場(chǎng)的作用下,陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng),隔室內(nèi)海水被淡化,而相鄰隔室內(nèi)的海水被濃縮,淡水與濃縮海水得以分離.陽(yáng)離子交換膜(陽(yáng)膜)陰離子交換膜(陰膜)思考感悟2．電滲析法淡化海水的原理是什么？【提示】電滲析法中陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò),陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò).

在外加電場(chǎng)的作用下,陰離子透過(guò)陰離子交換膜遷移到陽(yáng)極區(qū),陽(yáng)離子透過(guò)陽(yáng)離子交換膜遷移到陰極區(qū).三、反滲透法利用只允許_____通過(guò),不允許_____通過(guò)的半透膜,將海水與淡水分離.利用反滲透技術(shù)可以大量、快速地生產(chǎn)淡水.尋找更理想的滲透膜,提高海水淡化效率是目前努力的方向.溶劑溶質(zhì)思考感悟3．反滲透法的關(guān)鍵是什么？【提示】關(guān)鍵是尋找更理想的滲透膜，提高海水淡化效率。四、冷凍法把冷海水噴入_______,部分海水蒸發(fā)吸熱使其余海水冷卻形成冰晶.冰晶中雜質(zhì)含量比原溶液中少,將冰晶處理后可得到淡水.真空室課堂互動(dòng)講練海水淡化的方法要點(diǎn)一海水淡化的方法已有十幾種,主要的有蒸餾法、電滲析法、冷凍法、反滲透法、太陽(yáng)能法、離子交換法等.其中蒸餾法的歷史最久,技術(shù)和工藝也比較完善,是目前海水淡化的主要方法.(內(nèi)容詳見(jiàn)課前自主學(xué)案)例1【解析】明礬的成分是KAl(SO4)2·12H2O,加入到海水中只能除去OH－或Ba2＋等,對(duì)Na＋、Cl－、Mg2＋、Ca2＋等無(wú)影響,起不到淡化的作用.【答案】

A解析：選D。海水淡化耗能大，成本高，這是傳統(tǒng)淡化法，現(xiàn)在研究出許多新的方法如離子膜分離法、離子交換法等，耗能成本都大為降低，可以形成規(guī)?；a(chǎn)。電滲析法淡化海水的原理要點(diǎn)二現(xiàn)在大規(guī)模淡化海水則采用電滲析法.如下圖所示:海水進(jìn)入電滲析裝置后,在電場(chǎng)作用下,鈉離子和氯離子都要作定向移動(dòng):鈉離子向陰極移動(dòng),氯離子向陽(yáng)極移動(dòng),但陽(yáng)離子選擇性透過(guò)膜只能讓鈉離子通過(guò),陰離子選擇性透過(guò)膜只能讓氯離子通過(guò),所以,在電滲析裝置中就出現(xiàn)了“一格海水被濃縮,另一格海水被淡化”的情況,我們只需要將淡水引出即得淡化水,而濃縮后的鹵水則可以作為海水加工的原料得到進(jìn)一步的利用.

陽(yáng)離子交換膜能在直流電場(chǎng)的作用下選擇性地透過(guò)電解液中的陽(yáng)離子使向陰極遷移,陰離子交換膜則能在直流電場(chǎng)的作用下選擇性地透過(guò)電解液中的陰離子使向陽(yáng)極遷移.同時(shí)在電解槽(稱(chēng)為“電滲析器”)中使用合適型號(hào)的這兩種膜(簡(jiǎn)稱(chēng)“陽(yáng)膜”和“陰膜”),可以在直流電場(chǎng)的作用下進(jìn)行海水的電滲析脫鹽而使海水淡化.例2脫鹽時(shí)，各隔室相間流動(dòng)著“淡水”和“濃水”；在流動(dòng)著“極水”的以石墨為電極材料的兩極發(fā)生電解反應(yīng)。根據(jù)需要，可將幾臺(tái)電滲析器串聯(lián)使用。圖中標(biāo)寫(xiě)的離子符號(hào)，提供思考其在電場(chǎng)中的遷移方向。回答下列問(wèn)題：(1)分別寫(xiě)出海水在電滲析器中脫鹽時(shí)所得主要陽(yáng)極產(chǎn)物和主要陰極產(chǎn)物的化學(xué)式。用石棉布為隔膜的一般的惰性陽(yáng)極電解槽來(lái)電解海水，能用來(lái)生產(chǎn)H2嗎？為什么？(2)致力于發(fā)展電滲析法、反滲透法等海水淡化新技術(shù)的直接社會(huì)效益是什么？(3)已成功地聯(lián)合應(yīng)用海水淡化新技術(shù)和一般的離子交換樹(shù)脂凈水法，由海水制得純水。又知海洋水能源(海洋水能發(fā)電)有其巨大的開(kāi)發(fā)前景。你認(rèn)為應(yīng)怎樣綜合開(kāi)發(fā)海洋能源，促成人類(lèi)進(jìn)入氫能時(shí)代？【解析】

(1)陽(yáng)極:2Cl－－2e－===Cl2↑;陰極:2H＋＋2e－===H2↑.因?yàn)槁葰饪梢院蜔龎A反應(yīng),所以不能用于制氯氣,但制氫氣沒(méi)有什么問(wèn)題.(2)從以上原理看,至少可以得到電解產(chǎn)物氯氣、氫氣和高濃度的燒堿,同時(shí)得到淡水及可用于進(jìn)一步利用的濃縮海水.【答案】

(1)Cl2、H2;可以;因?yàn)殛帢O發(fā)生的反應(yīng)可以得到H2.(2)制氯氣、氫氣和高濃度的燒堿,同時(shí)得到淡水及高濃度鹵水.(3)思路提示:太陽(yáng)能發(fā)電,電滲析電解得氯堿類(lèi)產(chǎn)品及淡水,鹵水的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用.變式訓(xùn)練2自然環(huán)境提供的能夠被人類(lèi)利用的資源并不豐富，而且資源缺乏的形式日益嚴(yán)峻。地球的海水總量約為1.4×1018t，是人類(lèi)最大的資源庫(kù)。電滲析法是近年發(fā)展起來(lái)的一種較好的海水淡化技術(shù)，其原理如下圖：電滲析淡化海水原理示意圖(1)電滲析法的主要原理是____________________________________________________________.(2)①是______(填“淡水”或“濃水”)室,由Ⅱ口排出的是______(填“淡水”或“濃水”).解析:利用電場(chǎng)作用,使海水中陰、陽(yáng)離子分別向陽(yáng)、陰極定向移動(dòng),但在陽(yáng)膜和陰膜的離子選擇透過(guò)性作用下,使有的間隔內(nèi)離子濃度變大(如②間隔),有的間隔內(nèi)離子濃度變小(如①間隔),這樣就可以在不同的間隔內(nèi)分別得到濃水和淡水.答案：(1)在電場(chǎng)作用下，海水中的陽(yáng)離子趨向陰極，陰離子趨向陽(yáng)極，但陽(yáng)離子只能透過(guò)陽(yáng)膜，卻被相鄰的陰膜阻擋，陰離子與此相反，形成含鹽多的濃水和含鹽少的淡水(2)淡水濃水專(zhuān)題1多樣化的水處理技術(shù)

復(fù)習(xí)課件第一單元水的凈化與污水處理第二單元硬水軟化第三單元海水淡化1.混凝法除天然水中固體雜質(zhì)和懸浮物（1）混凝法就是在天然水中加入_____，使細(xì)小的懸浮物和膠體聚集成較大的顆粒而沉淀，然后______除去的方法。天然水中雜質(zhì)含量超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)會(huì)影響水體的____作用，需要_________后才能使用。生活用水的凈化途徑主要包括除去水中的_______和______，_____，除去水中的異味等。人工凈化固體雜質(zhì)懸浮物消毒混凝劑自凈過(guò)濾第一單元水的凈化與污水處理篤學(xué)一生活用水的凈化（2）混凝劑，又叫做_________，可以除去水中的懸浮物質(zhì)。常見(jiàn)的混凝劑有______________________________，有時(shí)還常用“聚合鋁”，即由堿式氯化鋁聚合而成的化合物聚氯化鋁。（3）鋁鹽凈水的原理：鋁鹽是強(qiáng)電解質(zhì)，溶于水后完全電離出______，_____水解生成______________________可以吸附形成沉淀，使之從水中分離出來(lái)。原理為氫氧化鋁膠體因吸附溶液中的陽(yáng)離子而帶正電荷。天然水中的雜質(zhì)大多為_(kāi)____________________，因此，帶_____電荷的__________能吸附水中________________的膠粒，并使這些雜質(zhì)與氫氧化鋁膠體一起___________。其他如________、________、________、____________也有相同功效。化學(xué)沉降劑鋁鹽（硫酸鋁、明礬、堿式氯化鋁等）Al3＋Al3＋氫氧化鋁膠體懸浮于水中的雜質(zhì)氫氧化鋁帶負(fù)電荷凝聚而沉降硫酸鋁硫酸亞鐵氯化鐵堿式氯化鋁正2.水的消毒常用消毒劑有_______、________________、________、____________等。利用的是這些物質(zhì)的___________，將細(xì)菌和病毒殺死而起到消毒效果。3.除水的異味活性炭顆粒的___________大，______能力強(qiáng)。讓水通過(guò)由細(xì)小的活性炭顆粒組成的濾床可去除水中的異味。氯氣漂白粉、漂白精臭氧二氧化氯比表面積吸附強(qiáng)氧化性1.污水中的污染物污水中的主要污染物有___________、____________、__________、______________、______________________、___________________________、___________等，也可能會(huì)因情況不同而含有不同成分。2.污水處理的主要方法——生物化學(xué)方法（1）生物化學(xué)方法的定義：通常使用含有_________________的活性污泥，在強(qiáng)力通入空氣（曝氣）的條件下，微生物以水中的_________為養(yǎng)料生長(zhǎng)繁殖，將有機(jī)物分解為_(kāi)_____________、______等無(wú)機(jī)物，從而達(dá)到_______的目的。（2）生物化學(xué)方法的關(guān)鍵：培養(yǎng)好活性污泥中的_______，并提高處理過(guò)程的曝氣效率，使需氧微生物獲得足夠的_____。需氧廢物傳染性物質(zhì)植物養(yǎng)料有機(jī)物質(zhì)其他礦物及化學(xué)物質(zhì)由土壤沖刷帶來(lái)的沉積物放射性物質(zhì)大量需氧微生物有機(jī)廢物有機(jī)廢物水微生物氧氣凈水篤學(xué)二污水的處理3.水的DO與BOD

（1）DO表示_________________。（2）BOD指____________________分解所需的氧氣量。污水中________________，_______越高，水的富營(yíng)養(yǎng)化程度________。4.城市污水的再利用城市污水中_______約占70%，其次是________。工業(yè)污水中含有某些寶貴的資源，可____________。生活污水中含有_________________，是寶貴的肥源。城市污水經(jīng)處理后成為_(kāi)_________________，可供__________、_____、_____、_________、之用。在我國(guó)缺水嚴(yán)重的大連、青島等城市，________緩解了水資源的短缺。水中的溶解氧量水中有機(jī)物經(jīng)微生物有機(jī)物的含量越大BOD越高工業(yè)污水生活污水回收再利用豐富的植物營(yíng)養(yǎng)素能二次利用的“中水”“中水”農(nóng)林灌溉灑水消防沖洗廁所【慎思1】提示

不是。澄清的水只是沒(méi)有固體雜質(zhì)和懸浮物，可能含有大量的細(xì)菌、病毒等微生物，需繼續(xù)消毒殺菌才能變成干凈的水。澄清的水是干凈的嗎？為什么？【慎思2】提示（1）篩濾：用篩子對(duì)水進(jìn)行篩濾，濾去較大的懸浮物。（2）沉淀：加入混凝劑靜置，將水中的懸浮物沉淀到池底部。（3）過(guò)濾：使水通過(guò)細(xì)沙，以除去沉淀和殘留的懸浮物。（4）曝氣：把水暴露在空氣中，使水與空氣的接觸面增大，增加水中氧的含量，以加速水中有機(jī)物的分解。（5）消毒：加入殺菌消毒劑殺滅水中的有害微生物。自來(lái)水廠處理水的過(guò)程是什么？【慎思3】提示不同。FeCl3水解生成Fe（OH）3膠體只能起到凈水作用。而Na2FeO4具有強(qiáng)氧化性，可以殺菌消毒還原為Fe3＋后再水解為Fe（OH）3膠體又可起到凈水作用。

FeCl3與Na2FeO4在凈水中的作用相同嗎？為什么？獲得飲用水，凝聚過(guò)程中除去其中的懸浮物，常加入的凈水劑是（）。A.明礬B.NaClC.Ca（ClO）2D.FeCl3解析NaCl不用于凈水，Ca（ClO）2用于殺菌消毒，而不能使水中的懸浮雜質(zhì)沉降，鋁鹽和鐵鹽形成Al（OH）3膠體和Fe（OH）3膠體，可吸附水中的固體小顆粒而沉降，從而達(dá)到凈水的目的。答案AD【例1】天然水到飲用水凈化一般需要經(jīng)過(guò)的步驟除沉降懸浮物外，還需要（）。A.煮沸 B.過(guò)濾C.殺菌消毒 D.蒸餾解析天然水含有很多雜質(zhì)如泥土、難溶性無(wú)機(jī)鹽、可溶性無(wú)機(jī)鹽，微小的固體物質(zhì)和致病菌等，必須經(jīng)過(guò)綜合處理才能達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，一般必須經(jīng)過(guò)沉降懸浮物、殺菌消毒等步驟。答案C【體驗(yàn)1】下列方法不能用于對(duì)飲用水進(jìn)行殺菌消毒的是（）。A.加熱煮沸 B.加入Ca（ClO）2

C.加入純堿 D.加入ClO2解析細(xì)菌主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，殺菌的實(shí)質(zhì)是用強(qiáng)氧化劑或在高溫條件下使菌體蛋白質(zhì)變性，對(duì)少量水通常使用加熱煮沸法來(lái)殺菌消毒，對(duì)大量水多用氧化劑來(lái)殺菌消毒，故C不正確。答案C【例2】下列物質(zhì)可以代替漂白精的是（）A.濃氨水 B.Na2CO3

C.Na2FeO4 D.NaOH解析漂白精主要成分Ca（ClO）2具有強(qiáng)氧化性，可用于殺菌消毒，四個(gè)選項(xiàng)中具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)是Na2FeO4，因?yàn)镕e元素為＋6價(jià)。答案

C【體驗(yàn)2】污水處理的主要方法有：①中和法；②化學(xué)沉淀法；③氧化還原法；④過(guò)濾法。其中屬于化學(xué)方法的有（）A.①②③ B.①②④C.②③④ D.①②③④解析本題考查了物質(zhì)分離的方法。中和法、化學(xué)沉淀法（加入化學(xué)試劑形成沉淀）和氧化還原法均屬于化學(xué)方法，而過(guò)濾法是分離難溶性固體和液體分離的方法，屬于物理方法。 答案A【例3】請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）向中和反應(yīng)池中通入壓縮空氣的作用是____________。（2）若廢水中細(xì)菌含量較高，往往用漂白粉代替石灰乳沉淀Zn2＋，漂白粉沉淀Zn2＋的離子方程式是________________________________________。（3）污泥處理系統(tǒng)除去污泥后，可得到的工業(yè)副產(chǎn)品有________（填化學(xué)式）。（4）薄膜液體過(guò)濾器是將膨體聚四氟乙烯專(zhuān)利技術(shù)與全自動(dòng)控制系統(tǒng)完美地結(jié)合在一起的固液分離設(shè)備。為提高薄膜液體過(guò)濾器的過(guò)濾能力，廢水處理系統(tǒng)工作一段時(shí)間后，需要對(duì)薄膜進(jìn)行化學(xué)處理，薄膜定期處理的方法是___________________________________________。（5）經(jīng)上述工藝處理后的廢水pH＝8，此時(shí)廢水中Zn2＋的濃度為_(kāi)_______mg·L－1（常溫下，Ksp[Zn（OH）2]＝1.2×10－17），________（填“符合”或“不符合”）國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。定期清洗濾膜上殘存的Zn（OH）2等雜質(zhì)，以免堵塞膜孔影響過(guò)濾流量等等。其中化學(xué)處理的方法是定期清洗濾膜上殘存的Zn（OH）2等雜質(zhì)。（5）先將國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)值中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Zn2＋物質(zhì)的量濃度值，再計(jì)算要控制的c（OH－）的值，最后求pH（注意：實(shí)際計(jì)算時(shí)，無(wú)須每一步都算到底）。1.天然水中鈣、鎂離子的作用天然水中含有鈣、鎂等離子，含有少量Ca2＋、Mg2＋的水對(duì)人體是有利的。Ca2＋可以補(bǔ)充______和_____所需要的鈣，Ca2＋、Mg2＋能減緩鐵制輸水管道上____的溶出。但有些地區(qū)的天然水中含有較多的鈣、鎂離子，這種水叫做______。這種水不宜洗滌衣物。工業(yè)鍋爐若使用硬水，容易_________。鍋爐壁上形成水垢后，不但浪費(fèi)燃料，甚至可能引起____________。牙齒骨骼硬水沉積水垢鍋爐爆炸鉛第二單元硬水軟化篤學(xué)一暫時(shí)硬度和永久硬度2.硬水和軟水硬水：含有較多_________________的水。軟水：含有少量__________或不含___________的水。3.暫時(shí)硬度和永久硬度暫時(shí)硬度：水的硬度是由_________________________引起的。永久硬度：水的硬度是由_______________________等引起的。天然水大多同時(shí)具有暫時(shí)硬度和永久硬度。Ca2＋、Mg2＋Ca2＋、Mg2＋Ca2＋、Mg2＋Ca（HCO3）2或Mg（HCO3）2鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物加熱法

藥劑法

離子交換法

加熱法

藥劑法

離子交換法

純堿

石灰

篤學(xué)二硬水軟化陽(yáng)離子交換樹(shù)脂

陰離子交換樹(shù)脂

Ca2＋、Mg2＋

H＋、OH－

硬水軟化

（3）離子交換法的特點(diǎn)和應(yīng)用。①特點(diǎn)：離子交換樹(shù)脂使用一段時(shí)間后就失去了______的能力?？捎胈____________的稀溶液處理使之再生，即發(fā)生上述離子交換反應(yīng)的逆反應(yīng)。這種軟化硬水的方法具有比藥劑軟化法______、______、________、______等優(yōu)點(diǎn)。②應(yīng)用：離子交換法是目前常用的______方法，使用比較普遍。例如__________和實(shí)驗(yàn)室去______的制備。軟化硬水強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿質(zhì)量高設(shè)備簡(jiǎn)單占用面積小操作方便軟化機(jī)軟化水離子水硬水軟化解析硬水與軟水的區(qū)分是Ca2＋、Mg2＋含量的多與少，不是有與沒(méi)有，故A項(xiàng)不對(duì)；煮沸的過(guò)程是Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2的分解以及MgCO3轉(zhuǎn)變?yōu)镸g（OH）2的過(guò)程，故C項(xiàng)對(duì)；煮沸時(shí)能使含暫時(shí)硬度較高的硬水中的Ca2＋、Mg2＋濃度降低，但不一定能降低到軟水中Ca2＋、Mg2＋的含量標(biāo)準(zhǔn)，更何況有的硬水中的硬度更多是由于永久硬度造成的，故B項(xiàng)不對(duì)；磺化媒只能交換陽(yáng)離子，水中還含有多種陰離子和交換出的大量Na＋，故D項(xiàng)不對(duì)。答案C解析此題考查的是硬水的概念，含Ca2＋、Mg2＋較多的水為硬水。由CaSO4、CaCl2、MgSO4、MgCl2等引起的硬水叫永久硬水，加熱不能除掉永久硬度。答案A下列方法中能同時(shí)除去硬水中暫時(shí)硬度和永久硬度是（）。①蒸餾②煮沸③加純堿④加石灰⑤離子交換

A.①②③ B.①③⑤

C.②③⑤ D.③④⑤解析本題首先需要了解硬水中暫時(shí)硬度和永久硬度指的是Ca2＋、Mg2＋對(duì)應(yīng)的什么產(chǎn)物，然后根據(jù)題意進(jìn)行采用除雜的方法進(jìn)行除去。能同時(shí)除去硬水中暫時(shí)硬度和永久硬度的方法可以采用使水形成蒸氣，采用加入純堿的方法使Ca2＋、Mg2＋生成沉淀而除去，另外還可以采用離子交換的方法進(jìn)行除去。答案B【例2】

磺化媒（代表式NaR）是一種鈉離子型交換劑，它能使硬水中的Ca2＋、Mg2＋通過(guò)交換除去而軟化?，F(xiàn)在海水（已知海水中含Na＋、Ca2＋、Mg2＋等陽(yáng)離子）的淡化方法是使海水按順序通過(guò)兩種離子交換樹(shù)脂，其流程如圖所示。（1）現(xiàn)有氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和羥型陰離子交換樹(shù)脂，則（填代表式）A柱是______，B柱是_______。（2）按上述順序裝柱的理由是______________?！倔w驗(yàn)2】解析要使海水淡化，必須借離子交換樹(shù)脂的作用除去海水中Na＋、Ca2＋、Mg2＋及Cl－等離子，逐一分析兩種順序能否順利進(jìn)行海水的淡化。答案（1）HR

ROH（2）若先將海水通過(guò)ROH，溶液中會(huì)生成較多的OH－，使Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg（OH）2沉淀，造成堵塞而使海水淡化失敗1.概念：海水是一種不容忽視的潛在水源，海水淡化技術(shù)是解決________緊缺問(wèn)題的關(guān)鍵。海水淡化又稱(chēng)_________，它是利用__________、_________、_________方法將海水中溶解的鹽脫除。2.方法：海水淡化的方法有__________、________、________、___________等，其中________、______是主要方法。淡水資源脫鹽物理化學(xué)生物蒸餾法膜法冷凍法離子交換法蒸餾法膜法第三單元海水淡化篤學(xué)一海水淡化的概念與方法1.蒸餾法（1）類(lèi)型：_______與_________。（2）實(shí)際應(yīng)用：蒸餾法淡化的水量約占世界海水總淡化量的______。實(shí)際應(yīng)用中，人們采用降低容器內(nèi)壓強(qiáng)的方法使水在比較______的溫度下沸騰，并充分利用_________，使該法得以普及。蒸餾減壓蒸餾70%熱交換技術(shù)低篤學(xué)二海水淡化技術(shù)2.電滲析法基本原理：在電滲析槽里，陰、陽(yáng)離子交換膜把滲析槽分隔成____個(gè)區(qū)域（如教科書(shū)中電滲析原理示意圖），兩端的兩個(gè)區(qū)域的電極分別與_________的兩極相連。裝滿海水后，在外加_______的作用下，處于中間位置________里的__________分別透過(guò)__________________________遷移到陽(yáng)極區(qū)、陰極區(qū)，中間水槽里的水含鹽量就_____了。三直流電源電場(chǎng)海水槽陰、陽(yáng)離子陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜降低3.反滲透法（1）滲透壓：用一種滲透膜把____________的兩種水溶液隔開(kāi)，將發(fā)生______現(xiàn)象。濃度______的溶液中的水分會(huì)通過(guò)半透膜滲透到濃度______的溶液中，使原來(lái)________的一側(cè)溶液液面升高，當(dāng)液面升高產(chǎn)生的壓力達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)能阻止水的繼續(xù)______，這個(gè)壓力稱(chēng)為_(kāi)______。（2）基本原理：如果在___________的溶液一側(cè)施加一定的壓力，可以迫使水從_______一側(cè)向_______一側(cè)滲透，使_________濃度增大。含鹽濃度不同滲透較小較大濃度較大滲透滲透壓含鹽濃度較大濃溶液稀溶液濃溶液4.冷凍法基本原理：把

噴入

，部分海水蒸發(fā)吸熱使其余海水冷卻形成

。

中的雜質(zhì)要比原溶液中少得多。將得到的冰晶用適量的淡水

、

，就得到淡水。冷海水真空室冰晶固體冰晶淋洗熔化【慎思1】【慎思2】【慎思3】電滲析法將海水淡化的原理是什么？怎樣形成閉合回路的？提示電解原理。外電路靠電子定向移動(dòng)，內(nèi)電路靠陰陽(yáng)離子分別向兩極透過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜定向移動(dòng)形成電流。要因地制宜地選擇海水淡化的方案，需注意哪些問(wèn)題？提示①該地區(qū)的地理環(huán)境；②該地區(qū)所需淡水量的多少；③經(jīng)濟(jì)狀況；④技術(shù)條件。反滲透法的特點(diǎn)是什么？關(guān)鍵是什么？提示①尋找理想的滲透膜。②提高海水的淡化效率。將海水淡化后作生活用水，以解決淡水資源匱乏的問(wèn)題，下列淡化海水的方法，在原理上完全不可行的是（）A.加明礬使海水中的鹽分沉淀而淡化B.利用太陽(yáng)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(guò)離子交換樹(shù)脂除去所含離子【例1】解析A項(xiàng)中明礬是KAl（SO4）2·12H2O，加入到海水中能除去OH－或Ba2＋等，但對(duì)Na＋、Cl－、Mg2＋、Ca2＋等無(wú)影響，起不到淡化海水的作用，另外，加入明礬，對(duì)水的質(zhì)量要求較高的生活用水，會(huì)有對(duì)人不利的因素，不可行；B項(xiàng)中是海水淡化常用的一種方法；C項(xiàng)中由于降溫，物質(zhì)的溶解性降低，而使水得到淡化；D項(xiàng)中此法普通水都可以純凈化，海水當(dāng)然可以淡化。答案A水資源非常重要，聯(lián)合國(guó)確定2003年為國(guó)際淡水年。下列關(guān)于水的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A.蒸餾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.融化的雪水中礦物質(zhì)的含量比深井水中的少D.在0℃以上，溫度越高，水的密度越小解析水在4℃時(shí)，ρ＝1g·cm－3，小于4℃時(shí)熱縮冷脹，高于4℃時(shí)，熱脹冷縮。答案D【體驗(yàn)1】海水在電滲析器中部分變成淡水的原理，示意圖如圖所示電滲析器中由許多對(duì)陽(yáng)、陰膜圍成的許多“隔室”的寬度都很窄。脫鹽時(shí)，各隔室相間流動(dòng)著“淡水”和“濃水”；在流動(dòng)著“極水”的以石墨為電極材料的兩極發(fā)生電解反應(yīng)。根據(jù)需要，可將幾臺(tái)電滲析器串聯(lián)使用。圖中標(biāo)寫(xiě)的離子符號(hào)，提供思考其在電場(chǎng)中的遷移方向?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）分別寫(xiě)出海水在電滲析器中脫鹽時(shí)所得主要陽(yáng)極產(chǎn)物和主要陰極產(chǎn)物的化學(xué)式。用石棉布為隔膜的一般惰性陽(yáng)極電解槽來(lái)電解海水，能用來(lái)生產(chǎn)H2嗎？為什么？（2）致力于發(fā)展電滲析法、反滲透法等海水淡化新技術(shù)的直接社會(huì)效益是什么？（3）已成功地聯(lián)合應(yīng)用海水淡化新技術(shù)和一般的離子交換樹(shù)脂凈水法，由海水制得純水。又知海洋水能源（海洋水能發(fā)電）有其巨大的開(kāi)發(fā)前景。你認(rèn)為應(yīng)怎樣綜合開(kāi)發(fā)海洋能源，促成人類(lèi)進(jìn)入氫能時(shí)代？解析（1）陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極：2H＋＋2e－===H2↑。因?yàn)槁葰饪梢院蜔龎A反應(yīng)，所以不能用于制氯氣，但制氫氣沒(méi)有什么問(wèn)題。（2）從以上原理看，至少可以得到電解產(chǎn)物氯氣、氫氣和高濃度的燒堿，同時(shí)得到淡水及可用于進(jìn)一步利用的濃縮海水。答案（1）Cl2、H2；可以；因?yàn)殛帢O發(fā)生的反應(yīng)可以得到H2。（2）制氯氣、氫氣和高濃度的燒堿，同時(shí)得到淡水及高濃度鹵水。（3）思路提示：太陽(yáng)能發(fā)電，電滲析電解得氯堿類(lèi)產(chǎn)品及淡水，鹵水的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用。海水約占地球現(xiàn)有總水量的97.5%，海水淡化問(wèn)題成為科學(xué)家的主要研究方向。下列淡化海水的方法不可行的是（）。A.加化學(xué)試劑，使海水中的鹽分沉淀B.利用太陽(yáng)能，將海水蒸餾而去掉鹽分C.將海水通過(guò)離子交換樹(shù)脂而除去鹽分D.利用半透膜，采用反滲透法而除掉鹽分解析海水中Na＋等離子不能通過(guò)加化學(xué)試劑而沉淀，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)為蒸餾法淡化海水，C項(xiàng)為電滲析法淡化海水，D項(xiàng)為反滲透法淡化海水。答案

A【體驗(yàn)2】謝謝氨的合成智利硝石(NaNO3)弗里茨·哈伯：氮的固定把大氣中的游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物2、類(lèi)別：②人工固定：合成氨等。1、定義：①天然固定：豆科植物的根瘤菌固氮、雷雨天產(chǎn)生NO氣體缺氮的棉花合成氨條件的選擇問(wèn)題：請(qǐng)同學(xué)們分析合成氨反應(yīng)有什么特點(diǎn)？特點(diǎn)：a、可逆反應(yīng)b、正反應(yīng)放熱c、正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

△H＝－92.4kJ·mol－1基本目的：a、盡可能加快反應(yīng)速率

b、盡可能提高反應(yīng)進(jìn)行的程度一、合成氨條件的選擇依據(jù)：外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響合成氨條件的選擇

合成氨條件的選擇反應(yīng)條件分析角度使合成氨的速率快使平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)高壓強(qiáng)溫度催化劑高溫高壓使用高壓低溫?zé)o影響N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

△H＝－92.4kJ·mol－1

合成氨條件的選擇合成氨適宜的條件：催化劑：鐵觸煤壓強(qiáng)：20MPa~50MPa溫度：450℃（催化劑活性最大）合成氨的實(shí)地照片二、合成氨的生產(chǎn)工藝:氨合成塔合成氨的關(guān)鍵設(shè)備合成氨的生產(chǎn)工藝

充分利用反應(yīng)放出的熱量為原料氣預(yù)熱

把反應(yīng)時(shí)生成的熱，傳遞給需要預(yù)熱的氣體，并冷卻反應(yīng)后生成的氣體

2.對(duì)照氨合成塔中原料氣在熱交換器中的流向，說(shuō)明熱交換器的作用。3.工業(yè)上從上到下將催化劑分成四層，在層與層之間冷激氣和反應(yīng)氣混合。這樣設(shè)計(jì)的原因是什么？

及時(shí)降低反應(yīng)混合物的溫度，提高反應(yīng)物的濃度，提高氨氣的產(chǎn)率。工業(yè)合成氨的原料1.(1)物理方法：液化空氣，再利用N2的沸點(diǎn)比O2低，蒸餾出N2----氮?dú)獾姆悬c(diǎn)低先汽化?；瘜W(xué)方法：將空氣依次通過(guò)NaOH溶液、濃硫酸、灼熱的銅網(wǎng)，除去CO2、水和O2，得到較純凈的N2。氯堿生產(chǎn)

課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)

氯堿生產(chǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握隔膜法和離子膜法電解食鹽水的原理和方法。2．了解法拉第電解定律。課前自主學(xué)案一、食鹽水的電解原理氯化鈉是強(qiáng)電解質(zhì),在水中完全電離;水是弱電解質(zhì),微弱電離,因此食鹽水中存在著Na＋、Cl－、H＋、OH－四種離子.通電前,這些離子在溶液里自由移動(dòng);通電后,帶負(fù)電荷的OH－和Cl－向陽(yáng)極移動(dòng),帶正電荷的Na＋和H＋向陰極移動(dòng).在陽(yáng)極上,Cl－失去電子被氧化成氯原子,氯原子結(jié)合成氯分子形成氯氣;在陰極上,H＋得到電子被還原成氫原子,氫原子結(jié)合成氫分子形成氫氣.電極上發(fā)生的反應(yīng)分別為:陽(yáng)極:___________________

(氧化反應(yīng))陰極:__________________(還原反應(yīng))這種使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)的電解質(zhì),在陰、陽(yáng)兩極分別發(fā)生_______________的過(guò)程叫做電解.2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑還原和氧化反應(yīng)電解是在電解槽中進(jìn)行的.電解槽有兩個(gè)電極,與直流電源的正極相連的是陽(yáng)極,與負(fù)極相連的是陰極.通電時(shí),陽(yáng)離子移向陰極,在陰極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng);陰離子移向陽(yáng)極,在陽(yáng)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng).隨著電解的進(jìn)行,在陰極區(qū)H＋不斷消耗,而OH－不斷聚集,形成_______溶液.NaOH電解飽和食鹽水反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________.2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑思考感悟1．(1)如何通過(guò)食鹽來(lái)生產(chǎn)燒堿和氯氣？(2)電解時(shí)離子的放電順序是什么？【提示】

(1)電解飽和食鹽水。方程式為：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑.(2)離子在電極表面得到或失去電子的過(guò)程也叫做“放電”.當(dāng)電解質(zhì)溶液中存在多種陽(yáng)離子或陰離子時(shí),離子在電極上放電的順序存在一定規(guī)律.實(shí)驗(yàn)事實(shí)一般為用石墨作電極時(shí),得電子能力越強(qiáng)的金屬陽(yáng)離子越先放電,失電子能力越強(qiáng)的陰離子越先放電;如果與正極相連的是金屬(鉑、金除外),則是金屬原子失去電子.二、食鹽水電解工藝1．石棉隔膜電解槽電解槽用石棉隔膜隔成陰極室和陽(yáng)極室,用_____作陽(yáng)極、______作陰極.石棉隔膜能阻止_____通過(guò)而不能阻止_____________通過(guò).電解時(shí)，Cl－在陽(yáng)極氧化成氯氣從陽(yáng)極室排出;在陰極上,H＋得電子被還原為H2從陰極室放出.石墨鐵絲網(wǎng)氣體水分子和離子2．離子膜電解槽在離子膜電解槽中,電解槽的陰極室和陽(yáng)極室用陽(yáng)離子膜隔開(kāi)，精制飽和食鹽水進(jìn)入陽(yáng)極室,稀NaOH溶液(或去離子水)進(jìn)入陰極室.陽(yáng)離子膜具有選擇透過(guò)性,它只允許陽(yáng)離子_________透過(guò)膜進(jìn)入陰極室,而陰離子___________和氣體則不能透過(guò).接通直流電,H＋在陰極表面放電最終生成______,Na＋透過(guò)膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室,Na＋、H＋Cl－、OH－氫氣在陰極室得到純度較高的_______溶液;Cl－則在陽(yáng)極表面放電最終生成_____.電解時(shí),食鹽水因氯化鈉被消耗而成為淡鹽水從陽(yáng)極室排出.通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入陰極室的去離子水的量,可得到一定濃度的______溶液.離子膜法具有能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高、設(shè)備占地面積小、生產(chǎn)能力大及無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),是氯堿工業(yè)的發(fā)展方向.NaOH氯氣NaOH思考感悟2．隔膜和離子膜的作用有什么區(qū)別？這兩種膜作用不全相同，都能有效防止H2與Cl2混合和Cl2與NaOH溶液反應(yīng)，但隔膜不能阻止離子通過(guò)，從而使得到的燒堿純度較低。而離子膜具有選擇功能，只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，這樣制得的堿純度高。課堂互動(dòng)講練粗鹽精制要點(diǎn)一精制食鹽水時(shí)經(jīng)常加入Na2CO3、NaOH、BaCl2等，使雜質(zhì)成為沉淀過(guò)濾除去，然后加入鹽酸調(diào)節(jié)鹽水的pH。例如：這樣處理后的鹽水仍含有一些Ca2＋、Mg2＋等金屬離子，由于這些陽(yáng)離子在堿性環(huán)境中會(huì)生成沉淀，損壞離子交換膜，因此該鹽水還需送入陽(yáng)離子交換塔，進(jìn)一步通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂除去Ca2＋、Mg2＋等。這時(shí)的精制鹽水就可以送往電解槽中進(jìn)行電解了。

為除去粗鹽中的Ca2＋、Cu2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO以及泥沙等雜質(zhì),某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種制備精鹽的實(shí)驗(yàn)方案,步驟如下(用于沉淀的試劑稍過(guò)量):例1(1)判斷BaCl2已過(guò)量的方法是_________________________________________.(2)第④步中,相關(guān)的離子方程式是__________________________________________.(3)若先用鹽酸調(diào)pH再過(guò)濾,將對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響,其原因是___________________________________.(4)為檢驗(yàn)精鹽純度,需配制150mL0.2mol·L－1NaCl(精鹽)溶液,上圖是該同學(xué)轉(zhuǎn)移溶液的示意圖,圖中的錯(cuò)誤是_____________________________.【解析】加入BaCl2、NaOH、Na2CO3等沉淀劑后,產(chǎn)生BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3等沉淀,還有過(guò)量Na2CO3,需加入HCl使Na2CO3轉(zhuǎn)變成NaCl.但如先加HCl再過(guò)濾,Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3都可能溶解,造成產(chǎn)品純度不高.【規(guī)律方法】通過(guò)粗鹽提純考查基本的實(shí)驗(yàn)操作。關(guān)于粗鹽提純的操作，關(guān)鍵注意三點(diǎn)，一是每一步所加的試劑均過(guò)量，二是碳酸鈉在氯化鋇之后加，三是鹽酸最后加入。從以上分析可以知道Na2CO3溶液必須在加入BaCl2溶液之后才能加入，以保證過(guò)量的鋇試劑不致引入新雜質(zhì)；而鹽酸應(yīng)該在過(guò)濾操作后加入，以防止在加入酸調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，某些沉淀會(huì)溶解或部分溶解。至于NaOH溶液和BaCl2溶液加入的先后順序，則沒(méi)有原則性的差別。按以上分析可以知道C和D選項(xiàng)符合題意。電解飽和食鹽水要點(diǎn)二1．隔膜法隔膜法采用的主要設(shè)備是隔膜電解槽，其特點(diǎn)是用多孔滲透性的隔膜將陽(yáng)極室和陰極室隔開(kāi)。隔膜阻止氣體通過(guò)，而只讓水和離子通過(guò)。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽(yáng)極