第二單元化學(xué)與資源開發(fā)利用第二單元化學(xué)與資源開發(fā)利用第二單元化學(xué)與資源開發(fā)利用課題課題1獲取潔凈的水獲取潔凈的水 課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航 1.了解污水處理的方法及獲取潔凈水的方法。 2了解硬水的概念，知道硬水軟化的常用方 法。 3理解加熱煮沸法和離子交換法軟化硬水的基本原理，了解藥劑法軟化硬水的原理。新知初探自學(xué)導(dǎo)引新知初探自學(xué)導(dǎo)引 自主學(xué)習(xí)軟水軟水硬水硬水軟水軟水硬水硬水暫時(shí)暫時(shí)鈉鈉二、污水處理二、污水處理1.處理污水的方法很多處理污水的方法很多,一般可歸納為一般可歸納為_、_和和_等。污水處理程度可分為等。污水處理程度可分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，一般根據(jù)水質(zhì)狀況和處理一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，一般根據(jù)水質(zhì)狀況和處理后的水的去向來確定污水處理程度。對(duì)于酸性后的水的去向來確定污水處理程度。對(duì)于酸性廢水和堿性廢水，可以采用廢水和堿性廢水，可以采用_法進(jìn)行處法進(jìn)行處理，一般用中和劑如理，一般用中和劑如_來中和鋼鐵廠、來中和鋼鐵廠、電鍍廠等產(chǎn)生的酸性廢水，用電鍍廠等產(chǎn)生的酸性廢水，用_或或_來中和堿性廢水。來中和堿性廢水。物理法物理法生物法生物法化學(xué)法化學(xué)法中和中和熟石灰熟石灰H2SO4CO2向含有向含有Hg2的廢水中加入的廢水中加入Na2S，可以使，可以使Hg2轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镠gS沉淀而除去，反應(yīng)的離子方沉淀而除去，反應(yīng)的離子方程式為程式為_；用；用Na2S除除去去Hg2的同時(shí)，也能將水中所含的的同時(shí)，也能將水中所含的Pb2、Cu2等重金屬離子除去，有關(guān)反應(yīng)的離子等重金屬離子除去，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為方程式為_。Hg2S2=HgSPb2S2=PbS，Cu2S2=CuS三、海水淡化三、海水淡化電滲析法電滲析法1.電滲析法是一種利用電滲析法是一種利用_進(jìn)進(jìn)行海水淡的方法。行海水淡的方法。2.離子交換膜是一種功能性膜，應(yīng)具有良好離子交換膜是一種功能性膜，應(yīng)具有良好的的_和和_。3.原理：在外加直流電場的作用下，海水中原理：在外加直流電場的作用下，海水中的陰、陽離子分別透過陰膜和陽膜，可達(dá)到的陰、陽離子分別透過陰膜和陽膜，可達(dá)到分離和濃縮的目的。分離和濃縮的目的。 離子交換膜離子交換膜選擇透過性選擇透過性化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性 自主體驗(yàn) 1. (2012合肥高二檢測)鍋爐水垢的主要成分是() ACaCO3，MgCO3 BCaSO4，MgCO3 CCaCO3，Mg(OH)2 DCaSO4，CaCO3 2.下列敘述中不正確的是() A鐘乳石(主要成分為CaCO3)能和稀鹽酸反應(yīng) B磺化煤可軟化硬水 C加熱暫時(shí)硬水可放出CO2 D加熱永久硬水可放出CO2 解析：選D。永久硬水主要含有硫酸鹽和氯化物，因此加熱永久硬水不能放出CO2。 3.海水約占地球現(xiàn)有總水量的97%，海水淡化問題成為科學(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利用太陽能，將海水蒸餾而去掉鹽分 C將海水通過離子交換樹脂而除去鹽分 D利用半透膜，采用反滲透法而除掉鹽分 解析：選A。海水中Na等離子不能通過加化學(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。要點(diǎn)突破講練互動(dòng)要點(diǎn)突破講練互動(dòng) 探究導(dǎo)引1具有永久硬度的水通常采用藥劑法和離子交換法進(jìn)行軟化。那么藥劑法軟化硬水常使用何種藥劑？藥劑法軟化硬水藥劑法軟化硬水提示：提示：常用的化學(xué)藥劑有純堿、生石灰等。常用的化學(xué)藥劑有純堿、生石灰等。對(duì)于工業(yè)鍋爐用水，還有一種用磷酸鹽作藥對(duì)于工業(yè)鍋爐用水，還有一種用磷酸鹽作藥劑的處理方法，使沉淀物懸浮在水中而不結(jié)劑的處理方法，使沉淀物懸浮在水中而不結(jié)垢。垢。 要點(diǎn)歸納 藥劑法通過向硬水中加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑，與Ca2、Mg2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使Ca2、 Mg2以沉淀的形式分離出來，達(dá)到軟化水的目的。 有關(guān)反應(yīng)方程式如下： Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2O 即時(shí)應(yīng)用 1.我國規(guī)定飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)必須符合下列要 求：pH6.58.5Ca2、Mg2總濃度總濃度0.0045 molL1細(xì)菌總數(shù)細(xì)菌總數(shù)100個(gè)個(gè)mL1 某綜合實(shí)踐活動(dòng)小組到自來水廠進(jìn)行參觀，了解到源水處理成自來水的工藝流程示意圖如下： 只是物理過程只是化學(xué)過程是物理和化學(xué)過程 FeSO47H2O是常用的混凝劑，它在水中最終生成_沉淀。 (3)通入CO2的目的是_。 (4)氣體A的作用是_，這種作用是基于氣體A和水反應(yīng)的產(chǎn)物具有_性。 (5)下列物質(zhì)中，_可以作為氣體A的代用品(填寫編號(hào))。 Ca(ClO)2NH3(液)K2FeO4SO2 解析：(2)混凝劑要除去固體懸浮顆粒，首先要水解生成膠體再吸附雜質(zhì)，有化學(xué)變化和物理過程。 (3)CO2氣體的作用是除Ca2，調(diào)節(jié)溶液的 pH。 (5)根據(jù)氣體A具有強(qiáng)氧化性，可知作代用品的可以是。離子交換法軟化硬水離子交換法軟化硬水探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引 2舉例說明使離子交換樹脂再生的舉例說明使離子交換樹脂再生的方法。方法。提示：提示：把失效后的把失效后的NaR型離子交換樹脂置于型離子交換樹脂置于5%8%的食鹽水中，便可發(fā)生逆向交換反的食鹽水中，便可發(fā)生逆向交換反應(yīng)，恢復(fù)交換能力，這個(gè)過程叫做再生。應(yīng)，恢復(fù)交換能力，這個(gè)過程叫做再生。 要點(diǎn)歸納 離子交換法： 用離子交換劑除去硬水中的Ca2、Mg2。如用離子交換樹脂軟化水的過程為： 2NaRCa2=CaR22Na， 2NaRMg2=MgR22Na。 而離子交換樹脂的再生(用離子方程式表示) 為： CaR22Na=2NaRCa2。 即時(shí)應(yīng)用 2. (2012平頂山高二檢測)氫型陽離子交換樹脂的主要反應(yīng)可表示為：2HRM2 = MR22H。若將100 mL只含Ca2的水經(jīng)過此陽離子交換柱后，流出液用0.1000 molL1 NaOH溶液中和,用去NaOH溶液20.00 mL。則此100 mL水中含Ca2() A160.00 mg B80.00 mg C40.00 mg D120.00 mg 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。題型探究技法歸納題型探究技法歸納硬水的軟化硬水的軟化 磺化煤磺化煤(表示式表示式NaR)是一種鈉型離子交是一種鈉型離子交換劑，它能把硬水中的換劑，它能把硬水中的Ca2、Mg2交換除交換除去而使水軟化，現(xiàn)代海水的淡化方法是：使去而使水軟化，現(xiàn)代海水的淡化方法是：使海水按順序通過兩種離子交換樹脂，其流程海水按順序通過兩種離子交換樹脂，其流程如圖所示：如圖所示： (1)現(xiàn)有氫型陽離子交換樹脂(HR)和羥基型陰離子交換樹脂(ROH)，則離子交換柱中應(yīng)分別裝入的離子交換樹脂是(填代表符號(hào))：A柱_；B柱_。 (2)說明按上述順序裝柱的理由是_ _。 【解析】由離子交換法的原理遷移應(yīng)用到題給信息可知，陽離子交換樹脂的交換原理為： NaH=RHNaRCa22HR=2HCaR2Mg22HR=2HMgR2 陰離子交換樹脂的交換原理為： 【答案】(1)HRROH (2)若相反，則首先產(chǎn)生OH易與Mg2等反應(yīng)產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀，堵塞離子交換柱 水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣 泛。 (1)含有較多_離子的水稱為硬水。硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為_ _(寫出一個(gè)即可)。從水資源中獲取潔凈水的主從水資源中獲取潔凈水的主要方法和原理要方法和原理 (2)通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留，從而獲得純凈水的方法稱為_。電滲析法凈化水時(shí)，使離子通過半透膜的推動(dòng)力是_。 (3)檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí)，最簡單易行的方法是測定水的_。(2)通過壓力使水分子通過半透膜而獲得純通過壓力使水分子通過半透膜而獲得純凈水的方法稱為反滲透法，電滲析法的推動(dòng)凈水的方法稱為反滲透法，電滲析法的推動(dòng)力是電壓。力是電壓。(3)檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí)，最簡單易行的方檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí)，最簡單易行的方法是測定水的電導(dǎo)率法是測定水的電導(dǎo)率(或電阻率或電阻率)。熱點(diǎn)示例思維拓展熱點(diǎn)示例思維拓展 經(jīng)典案例隨著全球淡水資源危機(jī)日益嚴(yán)重，世界各國都把目光投向了占全球總水量約97%的汪洋大海，希望從苦澀的海水中提取可以飲用的淡水。 目前海水淡化有了許多新工藝，最廣泛應(yīng)用的為多級(jí)閃蒸法，其流程示意圖如下圖。已知一級(jí)閃蒸室和二級(jí)閃蒸室內(nèi)的壓強(qiáng)分別是p1和p2，且p2p11.013105 Pa。 請(qǐng)回答： (1)處海水的溫度比處海水溫度高的原因是_ _。 (2)鹽水能夠從一級(jí)閃蒸室流入二級(jí)閃蒸室的原因是 _。 (3)為降低能耗，多級(jí)閃蒸法采取了降壓和_兩項(xiàng)措施。降壓可以降低能耗的理由是_。 (4)海水淡化亦稱海水脫鹽。該工藝過程包括海水預(yù)處理、脫鹽、淡化水的后處理等。下列屬于海水預(yù)處理的是_、_、_。(填序號(hào)) 淡水收集除掉懸浮物殺滅海洋生物除掉海水中的鹽分水質(zhì)檢測降低海水渾濁度 為了檢驗(yàn)所收集的淡水是否含有氯離子，通常采用的試劑是_。 【解析】 (1)受熱后的海水進(jìn)入一級(jí)閃蒸室,水蒸氣經(jīng)過冷卻后，一部分轉(zhuǎn)化為淡水。由于一級(jí)閃蒸室中的壓強(qiáng)大于二級(jí)閃蒸室，所以一級(jí)閃蒸室中余下的鹽水可進(jìn)入二級(jí)閃蒸室，水蒸氣被再次冷卻。由于p2p11.013105 Pa，所以一級(jí)閃蒸室和二級(jí)閃蒸室均屬于減壓蒸餾，同時(shí)又充分利用了熱交換，這樣可以節(jié)約能源。(4)中的均屬于淡化水的后處理，屬于脫鹽，屬于海水預(yù)處理。 【答案】(1)海水經(jīng)過閃蒸室時(shí)，吸收了管外水蒸氣放出的熱量，溫度升高 (2)二級(jí)閃蒸室的壓強(qiáng)小于一級(jí)閃蒸室的壓 強(qiáng)，(或p2p1)，所以鹽水流入二級(jí)閃蒸室 (3)熱交換降壓后水的沸點(diǎn)降低，水汽化所需要的能量減少 (4)硝酸銀溶液和稀硝酸