研究與實(shí)踐了解水處理過(guò)程中的化學(xué)原理(教師用書(shū)獨(dú)具)研究目的通過(guò)查閱資料或現(xiàn)場(chǎng)參觀等，了解水處理過(guò)程中涉及的化學(xué)原理，認(rèn)識(shí)水溶液中的離子反應(yīng)與平衡在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，提高安全用水的意識(shí)，體會(huì)化學(xué)在水環(huán)境治理中的作用。材料閱讀材料一水硬度的分類(lèi)，一般來(lái)說(shuō)水的硬度是暫時(shí)硬度和永久硬度的總和。水的暫時(shí)硬度是由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂引起的，這種水經(jīng)過(guò)煮沸以后，水里所含的碳酸氫鈣或碳酸氫鎂就會(huì)分解成難溶于水的碳酸鈣或碳酸鎂沉淀。這些沉淀物析出，水的硬度就可以降低，從而使硬度較高的水得到軟化。水的永久硬度則是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，永久硬度不能用加熱的方法軟化，一般用加入碳酸鹽的沉淀法和離子交換法等。硬水軟化方法方法分類(lèi)具體方法優(yōu)缺點(diǎn)物理法吸附法，加入活性炭?jī)?yōu)點(diǎn)：成本較低；缺點(diǎn)：無(wú)選擇性吸附，吸附效果不明確，有待實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步論證分析蒸餾法優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)硬水軟化；缺點(diǎn)：工業(yè)(廠)大規(guī)模采用此法的可行性不強(qiáng)，成本高，水中有益微粒也因此被除去膜分離法：納濾膜及反滲透膜可以攔截水中的鈣、鎂離子優(yōu)點(diǎn)：效果明顯而穩(wěn)定，處理后的水使用范圍廣；缺點(diǎn)：對(duì)水壓要求高，設(shè)備投資和運(yùn)行成本都較高化學(xué)法熱分解法：適當(dāng)加熱，將Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2轉(zhuǎn)化為沉淀除去優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)硬水軟化，相比于蒸餾法能耗低，也可以保留有益微粒；缺點(diǎn)：局限于碳酸氫鹽沉淀法：加入石灰、燒堿、純堿等物質(zhì)，將Ca2+、Mg2+轉(zhuǎn)化為沉淀除去優(yōu)點(diǎn)：軟化效果好，適合大規(guī)模使用，成本相對(duì)較低；缺點(diǎn)：影響水質(zhì)，產(chǎn)生大量可能污染環(huán)境的廢物電化學(xué)法：類(lèi)比電化學(xué)海水淡化，設(shè)計(jì)電解裝置，實(shí)現(xiàn)硬水軟化優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)試劑消耗少，操作簡(jiǎn)單，裝置占地少，效果穩(wěn)定可靠；缺點(diǎn)：成本較高物化法混凝法：加入硫酸亞鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁等混凝劑，利用其水解生成的膠體吸附Ca2+、Mg2+優(yōu)點(diǎn)：成本低廉，操作方便；缺點(diǎn)：無(wú)選擇性吸附，吸附效果不明確，有待實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步論證分析離子交換法：利用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，吸收水中的Ca2+、Mg2+優(yōu)點(diǎn)：操作方便，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可以再生，工藝成熟，效果良好；缺點(diǎn)：樹(shù)脂表面可能會(huì)有微生物增殖，再生操作較為繁瑣材料二水垢(Waterscale)俗稱(chēng)“水銹、水堿”，是指硬水煮沸后所含礦質(zhì)附著在容器(如鍋、壺等)內(nèi)逐漸形成的白色塊狀或粉末狀的物質(zhì)，主要成分有碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鎂等。水垢的導(dǎo)熱能力很差，如果鍋爐內(nèi)形成的水垢過(guò)厚則會(huì)導(dǎo)致鍋爐效率降低，重則會(huì)引起鍋爐爆管造成事故。水垢的處理方法有許多，如酸除水垢。如燒水壺有了水垢，可將幾勺醋(或檸檬片)放入水中，煮沸浸泡一段時(shí)間，水垢即除。如水垢中的主要成分是硫酸鈣，則可將純堿溶液倒在水壺里燒煮，再加酸即可去垢。其他方法還有離子交換法、專(zhuān)用清潔劑法等。材料三水的化學(xué)處理法是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)分離、去除廢水中的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的廢水處理法。常見(jiàn)的化學(xué)處理法：混洗方法，如明礬凈水；沉淀法，如硫化物沉淀含汞、鎘等廢水；氧化還原法，如氰化物等處理；電解法(下一章會(huì)介紹)；中和法；離子交換法等。1.鍋爐水垢的主要成分是()A.CaCO3和MgCO3 B.CaSO4和MgCO3C.CaCO3和Mg(OH)2 D.CaSO4和CaCO3答案C2.鍋爐水垢中的CaSO4難溶于H2O，不溶于酸，較難去除。已知CaCO3與CaSO4的溶度積分別為2.8×10-9、9.1×10-6。由此可知二者的溶解度的大小關(guān)系為CaCO3(填“<”“>”或“=”)CaSO4，在鍋爐除垢操作中，要先用碳酸鈉溶液將水垢中的硫酸鈣轉(zhuǎn)化成碳酸鈣，其主要原因是

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答案<碳酸鈣可溶于酸而硫酸鈣不溶解析CaCO3與CaSO4的溶度積分別為2.8×10-9、9.1×10-6，類(lèi)型相同，溶度積小的溶解度小，則溶解度的大小關(guān)系為CaCO3<CaSO4，鍋爐除垢操作中，要先用碳酸鈉溶液將水垢中的硫酸鈣轉(zhuǎn)化成為碳酸鈣，是因?yàn)樘妓徕}可溶于酸而硫酸鈣不溶。3.工業(yè)上處理廢水時(shí)，Na2S和FeS均可用于除去廢水中的Hg2+，試解釋原因(用離子方程式表示)。答案Na2S=2Na++S2-、Hg2++S2-=HgS↓；FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)。4.高鐵酸鉀(紫紅色固體)是一種高效凈水劑，溶于水后能生成Fe(OH)3膠體，具有強(qiáng)氧化