第二單元水資源的合理利用1認(rèn)識(shí)某些含氯化合物的殺菌消毒原理。認(rèn)識(shí)某些含氯化合物的殺菌消毒原理。2了解離子交換法和加熱法降低水硬度的原理。了解離子交換法和加熱法降低水硬度的原理。3了解污水治理的基本原理。了解污水治理的基本原理。4通過飲用水凈化過程主要環(huán)節(jié)的化學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步掌握通過飲用水凈化過程主要環(huán)節(jié)的化學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步掌握有關(guān)有關(guān)Mg2、Ca2、Al3、Fe2、Fe3、Ca(HCO3)2和和Mg(HCO3)2的性質(zhì)等知識(shí)。的性質(zhì)等知識(shí)。5初步學(xué)習(xí)水處理中常用的沉降懸浮物，降低水的硬度等實(shí)驗(yàn)方法和操作技能。6通過學(xué)習(xí)本單元知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)水資源、防止水污染的意識(shí)，學(xué)會(huì)正確選擇飲用水。 保護(hù)水資源是每個(gè)公民義不容辭的責(zé)任，保護(hù)水資源的一個(gè)基本方法就是合理利用水資源節(jié)約用水，你知道我們家中所用的自來水是怎么得到的嗎？提示要經(jīng)過采水、混凝反應(yīng)、沉淀、過濾及消毒等過程再進(jìn)入千家萬戶。 1. 天然水中的雜質(zhì) 通常分為三類：懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)和溶解物質(zhì)。2天然水凈化過程由天然水獲得可以飲用的水一般需經(jīng)過去除固體雜質(zhì)和 懸浮物、消毒、去除異味等一系列凈化工序，才能達(dá)到使 用標(biāo)準(zhǔn)。篤學(xué)篤學(xué)一一生活中的飲用水生活中的飲用水 懸浮物懸浮物 明礬明礬 活性炭活性炭 殺菌殺菌 液氯液氯 次氯酸次氯酸 漂白粉漂白粉 臭氧臭氧 4硬水的軟化方法(1)硬水的概念：含有較多 的水叫做硬水；不含或含較少鈣、鎂離子的水叫做軟水。(2)硬水軟化及方法除去或減少天然水中的Ca2、Mg2等的過程，叫做硬水的軟化。常用的硬水軟化方法有 、 和 等。藥劑法：向水中加入適當(dāng)?shù)?使鈣、鎂離子以 的形式從水中分離的方法，常用的化學(xué)藥劑有 或 等。鈣、鎂離子鈣、鎂離子藥劑法藥劑法加熱法加熱法離子交換法離子交換法化學(xué)藥劑化學(xué)藥劑沉淀沉淀生石灰生石灰純堿純堿碳酸氫鈣碳酸氫鈣 碳酸氫鎂碳酸氫鎂 煮沸煮沸 離子交換法：當(dāng)硬水中鈣、鎂離子以 的形式存在時(shí)，可以通過離子交換法將其軟化。通常用到的離子交換劑為 。反應(yīng)為：2NaRCa2=CaR22Na，2NaRMg2=MgR22Na目前，用 來軟化硬水是工業(yè)上常采用的方法。硫酸鹽或氯化物硫酸鹽或氯化物磺化煤磺化煤陰、陽離子交換樹脂陰、陽離子交換樹脂1.水質(zhì)評(píng)價(jià)(1)評(píng)價(jià)方式：評(píng)價(jià)水質(zhì)的優(yōu)劣通常從以下幾個(gè)方面： 、 、導(dǎo)電率、 、 、化學(xué)需氧量、 、一些有毒有害物質(zhì)的濃度等。(2)水生物生存與pH：自然界中的水一般略顯 性，這是因?yàn)槎趸既芙庠谒械脑颍镏荒茉趐H值6.59.5范圍內(nèi)的水中生存，在pH值小于5的水中，大多數(shù)水生生物消失。篤學(xué)二篤學(xué)二水質(zhì)評(píng)價(jià)與污水處理水質(zhì)評(píng)價(jià)與污水處理 水溫水溫pH固體懸浮物固體懸浮物溶解氧溶解氧生化需氧量生化需氧量酸酸(3)生物化學(xué)需氧量概念：生物化學(xué)需氧量是指單位體積水中 過程(N轉(zhuǎn)化為N2，C轉(zhuǎn)化為CO2，H轉(zhuǎn)化為H2O)所需消耗的 (以mgL1為單位)。耗氧有機(jī)物生化分解耗氧有機(jī)物生化分解氧氣量氧氣量2污水處理(1)方法：水質(zhì)不同的污水通常采用不同的處理方法，常用的處理方法有物理方法、化學(xué)方法和生物方法，其中化學(xué)方法包括 、 、 等。(2)廢水處理方法選擇：當(dāng)采用化學(xué)處理方法處理時(shí)，不同類廢水用不同的方法處理，含 廢水一般采用中和法處理； 等可以采用氧化還原法除去；除去廢水中的 用沉淀法。 中和法中和法氧化還原法氧化還原法沉淀法沉淀法鹽酸的酸性鹽酸的酸性油類、氰化物、硫化物油類、氰化物、硫化物重金屬離子重金屬離子【慎思1】 飲用水是否越純?cè)胶?？提示隨著水污染的日趨嚴(yán)重，不少城市居民對(duì)飲用水的質(zhì)量普遍感到疑慮和擔(dān)心，因而紛紛用純凈水等替代日常飲用水，但如果長期飲用這種水，會(huì)危害人體的健康，純凈水一方面過濾掉了水中的各種有害、有毒物質(zhì)，但另一方面，也過濾掉了對(duì)人體有益的礦物質(zhì)，長期飲用純凈水會(huì)影響人體內(nèi)的酸堿平衡，影響神經(jīng)、肌肉和多種酶的活動(dòng)，減弱人體免疫力。正處于生長發(fā)育期的青少年尤其要注意盡量少喝這種水?！旧魉?】 如何鑒別硬水和軟水？提示方法1：取一杯熱水，將肥皂切碎投入其中，肥皂能完全溶解，冷卻后成為一種半透明液體，即為軟水；若冷卻后水面有一層未溶解的白色物質(zhì)，則為硬水，且白色物質(zhì)越多，硬度越大。方法2：用燒杯盛水加熱，若杯壁留下較多水垢，則為硬水?！旧魉?】 明礬凈水的原理是什么？提示利用Al3水解生成Al(OH)3膠體，其具有吸附性，從而能夠吸附水中的懸浮物等雜質(zhì)。1水體污染概述1984年頒布的中華人民共和國水污染防治法中為“水體污染”下了明確的定義，即水體因某種物質(zhì)的介入，而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特征的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象稱為水污染。要點(diǎn)一要點(diǎn)一 |水體污染水體污染 人類的活動(dòng)會(huì)使大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢棄物排入水中，使水受到污染。目前，全世界每年約有4 200多億立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5萬億立方米的淡水，這相當(dāng)于全球徑流總量的14%以上。水的污染有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。當(dāng)前對(duì)水體危害較大的是人為污染。水污染可根據(jù)污染雜質(zhì)的不同而主要分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染三大類。引起水污染的物質(zhì)水污染的來源水污染的危害死亡有機(jī)質(zhì)未經(jīng)處理的城市生活污水，造紙污水，農(nóng)業(yè)污水，城市垃圾消耗水中溶解的氧氣危及魚類的生存；導(dǎo)致水中缺氧，致使需要氧氣的微生物死亡，而正是這些需氧微生物才能夠分解有機(jī)質(zhì)，維持著河流、小溪的自我凈化能力。河流和溪流因此發(fā)黑變臭，毒素積累傷害人畜有機(jī)和無機(jī)化學(xué)藥品化工廠、藥廠、造紙、制革廢水，建筑裝修，干洗行業(yè)，化學(xué)試劑，殺蟲劑，除草劑絕大部分有機(jī)化學(xué)藥品有毒性，它們進(jìn)入江河湖泊會(huì)毒害或毒死水中生物，引起生態(tài)破壞；一些有機(jī)化學(xué)藥品會(huì)積累在水生生物體內(nèi)，致使人食用后中毒；被有機(jī)化學(xué)藥品污染的水難以凈化，人類的飲水安全和健康受到威脅2水污染的危害概述（見下表）水污染的危害概述（見下表） 引起水污染的物質(zhì)水污染的來源水污染的危害磷含磷洗衣粉，磷、氮化肥的大量施用引起水中藻類瘋長；導(dǎo)致湖中細(xì)菌大量繁殖；瘋長的藻類在水面越長越厚，終于有一部分被壓在了水面之下，因難見陽光而死亡。湖底的細(xì)菌以死亡藻類作為營養(yǎng)，迅速增殖；致使魚類死亡，湖泊死亡。大量增殖的細(xì)菌消耗了水中的氧氣，使湖水變得缺氧，依賴氧氣生存的魚類死亡，隨后細(xì)菌也會(huì)因缺氧而死亡石油化工產(chǎn)品如洗滌劑家庭和餐館大量使用的餐具洗滌靈大多數(shù)洗滌靈都是石油化工產(chǎn)品，難以降解，排入河中不僅會(huì)嚴(yán)重污染水體，而且會(huì)積累在水產(chǎn)品中，人吃后會(huì)出現(xiàn)中毒現(xiàn)象引起水污染的物質(zhì)水污染的來源水污染的危害重金屬(汞鉛鎘鎳硒砷鉻鉈鉍釩金鉑銀等)采礦和冶煉過程等工業(yè)廢棄物，制革廢水，紡織廠廢水，生活垃圾(如電池、化妝品)對(duì)人、畜有直接的生理毒性；用含有重金屬的水來灌溉莊稼，可使作物受到重金屬污染，致使農(nóng)產(chǎn)品有毒性；沉積在河底、海灣，通過水生植物進(jìn)入食物鏈，經(jīng)魚類等水產(chǎn)品進(jìn)入人體酸類如硫酸煤礦、其他金屬(銅鉛鋅等)礦山廢棄物、向河流中排放酸的工廠毒害水中植物；引起魚類和其他水中生物死亡；嚴(yán)重破壞溪流，池塘和湖泊的生態(tài)系統(tǒng)油類物質(zhì)水上機(jī)動(dòng)交通運(yùn)輸工具如油船泄漏破壞水生生物的生態(tài)環(huán)境，使?jié)O業(yè)減產(chǎn)；污染水產(chǎn)品，危及人的健康；海洋上油船的泄漏會(huì)造成大批海洋動(dòng)物(從魚蝦、海鳥至海豹、海獅等)死亡引起水污染的物質(zhì)水污染的來源水污染的危害懸浮物土壤流失，向河流傾倒垃圾降低水質(zhì)，增加凈化水的難度和成本；現(xiàn)代生活垃圾有許多難以降解的成分，如塑料類包裝材料，它們進(jìn)入河流之后，不僅對(duì)水中生物十分有害(誤食后致死)，而且會(huì)阻塞河道【例1】水的污染主要來自于 ()。天然水與空氣、巖石和土壤長期接觸工業(yè)生產(chǎn)中“三廢”的排放水生動(dòng)物的繁殖城市生活污水的大量排放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)藥、化肥的濫用A B C D解析水的污染主要來自工業(yè)“三廢”的排放；城市生活污水的大量排放；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥的濫用。答案B水體污染的因素較多，要了解和記憶常見的水體污染的類型如重金屬污染、生活污染、農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)污染等?！倔w驗(yàn)1】家用洗滌劑是污染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。其原因是 ()。A使水體酸度大大增加，腐蝕橋梁、閘門等設(shè)施B磷酸鹽有毒、致癌，不能進(jìn)入人體C浮游生物得到養(yǎng)分，大量繁殖，死亡后腐敗耗盡水中氧，使水質(zhì)惡化D磷酸鹽進(jìn)入水體后，形成多種不溶性磷酸鹽，再吸附雜質(zhì)，日積月累使河床抬高造成水患解析水中的N、P、K超過一定量即為水質(zhì)的富營養(yǎng)化，會(huì)導(dǎo)致水藻類和其他浮游生物因養(yǎng)分過足而瘋長。一部分大量繁殖，另一部分缺氧死亡，死亡后腐敗再耗盡氧氣，使水質(zhì)惡化。答案C要點(diǎn)二要點(diǎn)二 |污水的處理方法和原理污水的處理方法和原理 2中和法對(duì)于酸性廢水用熟石灰中和，堿性廢水用H2SO4或CO2來中和。反應(yīng)為：HOH=H2O。3沉淀法加入某些沉淀劑利用沉淀反應(yīng)除去水中重金屬離子。如含有Hg2的廢水中加入Na2S：Hg2S2=HgS，從而使Hg2轉(zhuǎn)化為HgS而除去?！纠?】下列有關(guān)水處理的說法中，不正確的是 ()。A可以利用明礬等混凝劑溶于水后生成的膠體吸附水中的懸浮顆粒B可以利用熟石灰來中和酸性廢水C可以利用廢水中的有機(jī)物來增加水中的溶解氧D可以利用沉淀反應(yīng)除去水中的重金屬離子 答案答案C軋鋼廠排出的廢水主要是含鹽酸的酸性廢水，一般采用中和法處理。油類、氰化物、硫化物等可以用氧化還原法除去，空氣、臭氧、氯氣是常用的氧化劑，沉淀法是除去廢水中重金屬離子的主要方法。例如，加入適量堿控制廢水的pH，可將重金屬離子以氫氧化物沉淀的形式分離出來。【體驗(yàn)2】某工廠排放的酸性廢水中含有較多的Cu2，對(duì)農(nóng)作物和人畜都有害，欲采用化學(xué)法除去有害成分，最好是加入下列物質(zhì)中的()。A食鹽、硫酸 B膽礬、石灰水C鐵粉、生石灰 D蘇打、鹽酸解析向其中加入NaCl、H2SO4不能除去Cu2，A錯(cuò)；因?yàn)閺U水中本來就有Cu2，再加膽礬沒有任何用處，只能浪費(fèi)化學(xué)試劑，故B錯(cuò)；廢水中的有害成分除了Cu2外，還有酸，二者均應(yīng)被除去，故D中加入鹽酸是錯(cuò)誤的。故選C。答案C1永久硬度：由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的硬度叫做永久硬度。2暫時(shí)硬度：由碳酸氫鈣和碳酸氫鎂引起的硬度叫做暫時(shí)硬度。3硬水軟化的方法(1)暫時(shí)硬水由于含有Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2，故可以用加熱煮沸法除去，反應(yīng)原理為：要點(diǎn)三要點(diǎn)三 |硬水的軟化硬水的軟化 誤區(qū)警示水垢的主要成分是Mg(OH)2和CaCO3而不是MgCO3和CaCO3。(2)既能軟化永久硬度又能軟化暫時(shí)硬度的方法有藥劑法和離子交換法?！纠?】下列有關(guān)硬水、軟水及硬水軟化的說法，正確的在題后的括號(hào)里畫“”，錯(cuò)誤的在括號(hào)里畫“”。(1)Ca2、Mg2含量較多的水叫永久硬水。 ()。(2)雨水中Ca2、Mg2含量很少，因此雨水是軟水。 ()。(3)硬水大多同時(shí)具有暫時(shí)硬度和永久硬度。 ()。(4)用硬水洗衣服，肥皂不易起泡而且會(huì)產(chǎn)生膠狀沉淀。 ()。(5)硬水煮沸后，Ca2、Mg2就消失變成軟水。 ()。(6)溶有Ca2、Mg2、HCO的水，加熱煮沸后就有白色沉淀生成。 ()。(7)具有暫時(shí)硬度或永久硬度的水都可以用磺化煤(NaR)軟化。 ()。(8)用蒸餾法不能使永久硬度的水軟化。 ()。解析水的暫時(shí)硬度和永久硬度是按溶解的Ca2、Mg2鹽的種類(酸式碳酸鹽還是硫酸鹽或氯化物)區(qū)分的。暫時(shí)硬度的水煮沸后即可使Ca2 、Mg2 分別形成CaCO3、Mg(OH)2沉淀出來，從而得到軟化。永久硬度的水則不能用加熱煮沸的方法軟化。水在蒸餾時(shí)，水蒸發(fā)而后冷凝，Ca2、Mg2則不會(huì)隨水蒸氣逸出，所以蒸餾水是軟水。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)硬水的軟化是將高濃度的Ca2和Mg2利用一定方法除去的過程。水垢的成分是Mg(OH)2和CaCO3。【體驗(yàn)3】下列硬水軟化的方法中不正確的是 ()。A煮沸 B用磺化煤C離子交換樹脂 DNaCl解析NaCl無法除掉Mg2、Ca2。答案D