高中化學(xué)《水的凈化與污水處理》學(xué)案2 蘇教版選修2

1、第一單元 水的凈化與污水處理 1.1.1 生活用水的凈化學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解天然水中所含的主要雜質(zhì)成分，知道生活用水的要求與處理方法。2.了解自來水生產(chǎn)的一般工藝流程，能用鹽類水解反應(yīng)解釋水處理工藝中某些常見混凝劑凈水的基本原理。3.聯(lián)系實(shí)際，了解水質(zhì)污染狀況、檢測(cè)方法、凈化處理情況，形成保護(hù)水資源的意識(shí)，感受化學(xué)科學(xué)在水資源保護(hù)、水處理方面的重要作用。情感目標(biāo)：通過生活用水的凈化的學(xué)習(xí)，形成保護(hù)水資源的意識(shí)，感受化學(xué)科學(xué)在水資源保護(hù)、水處理方面的重要作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)：污水處理中主要的化學(xué)方法及其原理學(xué)習(xí)過程：【多媒體】播放一段水資源的現(xiàn)狀視頻。從這段視頻中我們可以

2、獲得什么？1. ； 2. ； 3. ； 4. ； 5.其它 ?！窘涣鳌坎殚喿约阂呀?jīng)獲得的資料，展示了飲用水的標(biāo)準(zhǔn)：1 。 2 。3 ?！鹃喿x】課本P2?！締栴}】不同的雜質(zhì)有不同的除雜方法，基本順序是什么？【回答】 ?！緦?shí)驗(yàn)】演示硫酸鋁的凈水實(shí)驗(yàn)（考慮時(shí)間關(guān)系，上課前就可以把凈水劑放入混有泥土的水中）?！締栴}】硫酸鋁凈水的原理是什么。【回答】 【問題】其它的雜質(zhì)如何去除？(見課本P3頁的問題)【討論】分組討論回答：題1. ；題2. ；題3. ；題4. ?！揪毩?xí)】1. 在凈水過程中用到混凝劑，其中可以作為混凝劑使用的是A、偏鋁酸鈉B、氧化鋁C、氯化鋁D、明礬2. 下列廣告用語在科學(xué)上沒有錯(cuò)誤的是A

3、.這種飲料中不含任何化學(xué)物質(zhì)B.這種蒸餾水絕對(duì)純凈，其中不含任何離子C.這種口服液含豐富的氮、磷、鋅等微量元素D.沒有水就沒有生命3. 下列過程中，不涉及化學(xué)變化的是A.甘油加水作護(hù)膚劑B.用明礬凈水C.烹魚時(shí)加入少量的料酒和食醋可減少腥味，增加香味D.燒菜用過的鐵鍋，經(jīng)放置常出現(xiàn)紅棕色斑跡4. 長時(shí)間燒沸的天然水不宜喝的主要原因是A.水中的氧氣少了B.水中的亞硝酸鹽濃度大了C.水中的鈣鎂離子多了D.水中的二氧化碳多了5. 目前，科學(xué)家致力于研制高效、安全、無毒的飲用水消毒劑。(1)近年來，某些自來水廠在用液氯進(jìn)行處理的同時(shí)還加入少量液氨，其反應(yīng)的化學(xué)方程為：NH3+HClO=H2O+NH2C

4、l(一氯氨)。NH2Cl較HClO穩(wěn)定，加液氨能延長液氯殺菌時(shí)間的原因是：_。(2)科研人員發(fā)現(xiàn)在氯消毒的飲用水中，含有微量對(duì)人體有潛在危害作用的含氯化合物。世界環(huán)保聯(lián)盟即將全面禁止在自來水中加氯氣，推廣采用光譜性高效殺菌消毒劑二氧化氯(ClO2，黃綠色氣體)。目前歐洲和我國主要采用Kesting法(原料為氯酸鈉和鹽酸)制ClO2，該法的缺點(diǎn)是同時(shí)產(chǎn)生Cl2(占ClO2體積的一半)，使產(chǎn)物純度低。試寫出該法制ClO2的化學(xué)反應(yīng)方程式：_。Cl2和ClO2都是通過氧化作用而殺菌消毒，試計(jì)算在等質(zhì)量時(shí)，ClO2的氧化能力是Cl2的多少倍。1.1.2 污水處理學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)：1知道水污染主要是人類的活

5、動(dòng)造成的。2做做污水凈化實(shí)驗(yàn)，了解污水需經(jīng)過復(fù)雜的處理才能使用。情感目標(biāo)：通過對(duì)污水處理的學(xué)習(xí)，使學(xué)生增強(qiáng)保護(hù)水資源的意識(shí)和責(zé)任感。學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)：充分認(rèn)識(shí)水污染主要是人類活動(dòng)造成的，增加保護(hù)水資源的意識(shí)和責(zé)任感；做污水凈化實(shí)驗(yàn)，理解污水凈化過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的作用。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：簡(jiǎn)易的過濾裝置(可樂瓶和細(xì)沙制作)、生活污水一杯（生活污水可讓孩子們選擇既有泥沙，又含有油污或洗滌劑的）、自來水一杯。學(xué)習(xí)過程：【閱讀】1. 閱讀本節(jié)調(diào)查研究思考水體富營養(yǎng)化是如何產(chǎn)生的？你認(rèn)為該污染主要由表中哪些因素導(dǎo)致？2. DO和BOD的含義是什么？BOD5的含義是什么？為什么BOD5高，河水就會(huì)出現(xiàn)惡臭？3. 你了解的

6、處理污水的方法有哪些？該方法主要用于處理怎樣的污水？【多媒體】出示“水污染”組圖。問題：看到這組圖片，你有什么感受或問題？回答： 小結(jié)： ?！窘涣鳌?、談話：課前各組同學(xué)準(zhǔn)備生活污水和自來水各一杯。課上一起以小組為單位，用已經(jīng)掌握的觀察方法比較觀察它們有什么不同，并把你們的發(fā)現(xiàn)記錄下來。匯報(bào)觀察結(jié)果 。2、復(fù)習(xí)“沉淀”、“過濾”的方法，分組實(shí)驗(yàn)：用自己課前制作的簡(jiǎn)易過濾裝置做凈化污水的實(shí)驗(yàn)。3、問題：比較凈化前后的水，有什么區(qū)別？經(jīng)過沉淀和過濾，原來的污水達(dá)到自來水的潔凈程度了嗎？回答 。4、交流：淡水在自來水廠中除了沉淀和過濾之外，還要加入藥物進(jìn)行滅菌處理。這樣才能符合我們使用的標(biāo)準(zhǔn)?！居懻?/p>

7、】污染源的討論：1、問題：水的污染源可能來自哪兒？聯(lián)系自己的生活經(jīng)驗(yàn)，先獨(dú)立思考，再組內(nèi)交流，全班匯報(bào)，完成教材82頁的網(wǎng)狀圖。學(xué)生匯報(bào)，完成網(wǎng)狀圖： 2、小結(jié)： ?！鹃喿x】自行閱讀教材中的污水處理圖。 問題：污水處理一般要經(jīng)過哪幾道程序？在每一個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，污水得到了怎樣的處理？使用的是什么方法？思考、匯報(bào) 【歸納小結(jié)】 。練習(xí)：1. 國際上提出了“預(yù)防污染”這一新概念，綠色化學(xué)是“預(yù)防污染”的基本手段，下列各項(xiàng)中屬于綠色化學(xué)的是A、處理廢棄物B、治理污染點(diǎn)C、減少有毒物D、杜絕污染源2. 新華社報(bào)道：我國太湖因藍(lán)藻瘋狂繁殖而造成水質(zhì)的嚴(yán)重污染。 1） （1）藍(lán)藻的瘋狂生長說明湖水中哪些元素超

8、標(biāo) （2）藍(lán)藻的瘋長會(huì)如何破壞生態(tài)平衡？ （3）已知洗衣粉的成分為（Na5P3O10），三聚磷酸鈉，已知三聚磷酸是三個(gè)H3PO4分子脫2分子水形成的，寫出H3PO4、三聚磷酸的結(jié)構(gòu)式。（4）青島市政府規(guī)定從今年禁止磷洗衣粉使用，而把其中的Na5P3O10用Na2SiO3代替，寫出其軟化硬水時(shí)離子方程式。 3. 工廠為了除含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法： 以鐵作為電極進(jìn)行電解 鼓入空氣，經(jīng)過一段時(shí)間后，使廢水中的含鉻（有毒）量降到可排放的標(biāo)準(zhǔn)，其原理是： 將Cr2O72-離子還原為可溶性三價(jià)鉻離子。電解除鉻過程中，使溶液的PH不斷升高，使工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性，再把三價(jià)鉻離子變

9、成不溶性氫氧化物除去。 根據(jù)上述內(nèi)容回答下列問題：（1）用鐵作電極電解時(shí)，電極反應(yīng)式為：陽極 ，陰極。（2）在水溶液中將Cr2O72-離子還原成Cr3+的還原劑是溶液中的離子，此氧化還原反應(yīng)的離子方程式是 。（3）在處理廢水中使溶液的PH不斷升高，由酸性轉(zhuǎn)變堿性是通過和途徑來實(shí)現(xiàn)的。（4）將Cr3+轉(zhuǎn)變成不溶性氫氧化物的離子反應(yīng)式為 ，同時(shí)還有 生成4. 在自然凈化中要把有機(jī)污染物自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的無機(jī)物質(zhì)，需要水中含有一定的氧氣，使有機(jī)物(C，H，O)+O2CO2+H2O。1 L水中含有的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)物所需要的氧的量稱為生化需氧量(BOD)，用g·L-1為單位表示。如果水中的

10、氧氣比BOD少，水就發(fā)臭，魚和其他淡水生物就不能生存。若某地區(qū)一條河水中含有機(jī)物10 ppm（即質(zhì)量分?jǐn)?shù)為百萬分之十），此有機(jī)物分子式用C6H10O5表示，而在正常大氣條件下，氧氣在水中的溶解量是0.0092 g·L-1。（1）寫出有機(jī)物在有氧條件下轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的化學(xué)方程式。（2）這條河水的BOD是多少？河水中的魚類能否維持生命？5. 河道旁有甲乙兩工廠，它們排放的工業(yè)廢水中共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-六種離子。（1）甲廠的廢水明顯呈堿性，故甲廠廢水中所含三種離子是、。（2）乙廠的廢水中含有另外三種離子，如果加一定量 （活性炭、FeSO4、鐵粉）可以回收其中的

11、金屬 。（3）另一種設(shè)想是將甲廠和乙廠的廢水按適當(dāng)比例混合，可以使廢水中的 轉(zhuǎn)化為沉淀，經(jīng)過濾后的廢水主要含 ，可用來_ _。 1.2.1 暫時(shí)硬度和永久硬度學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)：1知道硬水、軟水的含義，了解硬水的危害。2知道水的暫時(shí)硬度與永久硬度的含義。情感目標(biāo)：通過對(duì)“硬水、軟水區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)的劃分是相對(duì)的”、“硬水可轉(zhuǎn)化為軟水，軟水可轉(zhuǎn)化為硬水”、“難溶物碳酸鎂可轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂”等知識(shí)的介紹，體會(huì)“矛盾的對(duì)立統(tǒng)一”、“矛盾在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化”等辯證唯物主義思想。學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)：水垢形成的原理學(xué)習(xí)過程：【閱讀回答問題】一、水的硬度1. 水的硬度是由什么引起的？如何定義水的硬度？ 2. 硬水與軟水如何

12、劃分？何為暫時(shí)硬度？何為永久硬度？請(qǐng)用化學(xué)方程式表示 3. 硬水與軟水如何定性用實(shí)驗(yàn)區(qū)分？暫時(shí)硬水的危害有哪些？ 4. 硬水軟化的方法有哪些？請(qǐng)嘗試用藥劑軟化法處理硬水，體會(huì)加入藥劑的量的控制 5. 離子交換法的化學(xué)原理是什么？請(qǐng)用化學(xué)反應(yīng)方程式表示，利用磺化酶法處理硬水，硬水的成分有何變化？如何使磺化酶再生，利用氫型陽離子交換樹脂進(jìn)行交換，溶液的PH如何變化？連用氫型陽離子交換樹脂和氫氧根型陰離子交換樹脂可以得到蒸餾水，在運(yùn)用時(shí)要注意的問題是什么？【閱讀、回答】 ?！締栴}】寫出碳酸氫鈣和碳酸氫鎂在加熱的條件下會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 【討論】：Ca(HCO3)2加熱后生成的是CaCO3沉

13、淀，而Mg(HCO3)2加熱分解得到的MgCO3沉淀則會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成Mg(OH)2沉淀，這是為什么呢？可以查閱MgCO3與Mg(OH)2的溶解度進(jìn)行比較，再結(jié)合水解反應(yīng)的機(jī)理思考。【回答】 。練習(xí)：1. 檢驗(yàn)水是否為硬水的簡(jiǎn)便方法是A: 加入BaCl2溶液，看是否有沉淀生成B: 將水加熱煮沸，看是否有沉淀生成C: 加入NaOH溶液，看是否有沉淀生成D: 加入少量肥皂水，看是否有沉淀生成2. 暫時(shí)硬水和永久硬水的主要區(qū)別在于A: 含Ca2+、Mg2+的多少B: 含Cl-、SO42-的多少C: 含HCO3-還是SO42-、Cl- D: 含HCO3-的多少 3. 水壺里水垢的主要成分是 A: CaC

14、O3、Ca(OH)2 B: Ca(OH)2、Mg(OH)2 C: CaCO3、MgCO3 D: CaCO3、Mg(OH)24. 有關(guān)離子交換法使硬水軟化的下列敘述中，正確的是 A: 磺化煤能降低水中Ca2+，Mg2+，SO42-和Cl-離子濃度；B: 經(jīng)磺化煤軟化處理后的水中Na+增大；C: 磺化煤使硬水軟化及磺化煤的再生，這兩種操作可以在同一支離子交換柱中同時(shí)進(jìn)行；D: 失去軟化硬水能力的磺化煤，不可能再恢復(fù)它的軟化能力。5. 用自來水配制NaOH溶液時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生白色混濁,因?yàn)榘l(fā)生了以下反應(yīng) Mg2+2OH-=Mg(OH)2 ;Ca2+2HCO-3+2OH-=CaCO3+CO32-+2H2

15、O 1.2.2 硬水軟化學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 理解硬水軟化的原理。2. 知道通過實(shí)驗(yàn)區(qū)分硬水和軟水的方法；通過學(xué)習(xí)用不同方法軟化硬水的過程，體會(huì)硬水軟化的不同思路。情感目標(biāo)：通過對(duì)“硬水、軟水區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)的劃分是相對(duì)的”、“硬水可轉(zhuǎn)化為軟水，軟水可轉(zhuǎn)化為硬水”、“難溶物碳酸鎂可轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂”等知識(shí)的介紹，體會(huì)“矛盾的對(duì)立統(tǒng)一”、“矛盾在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化”等辯證唯物主義思想。學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)：硬水軟化的方法和原理學(xué)習(xí)過程：學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)生行為現(xiàn)象、原理、解釋備注誦讀誦讀宣州謝朓樓餞別校書叔云引導(dǎo)什么是硬水、軟水？實(shí)驗(yàn)：用肥皂水區(qū)別自來水與蒸餾水評(píng)判、思考、回答觀看視頻，思考、簡(jiǎn)述定義聽講、體會(huì)提供實(shí)驗(yàn)

16、方法分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得出結(jié)論水的分類硬水對(duì)人體的影響硬水軟化的意義觀看視頻，歸納要點(diǎn)評(píng)判、思考、回答硬水軟化的方法聽講討論、評(píng)判、思考、回答討論、評(píng)價(jià)硬水軟化方案討論可選的軟化藥劑及原理評(píng)判、思考、回答觀看視頻（離子交換），歸納要點(diǎn)觀看視頻（電滲析），歸納要點(diǎn)水的暫時(shí)硬度和永久硬度提供溶解度數(shù)據(jù)，討論水垢形成原理軟化硬水藥劑的選擇總結(jié)練習(xí)：6. 有關(guān)離子交換法使硬水軟化的下列敘述中，正確的是 A: 磺化煤能降低水中Ca2+，Mg2+，SO42-和Cl-離子濃度；B: 經(jīng)磺化煤軟化處理后的水中Na+增大；C: 磺化煤使硬水軟化及磺化煤的再生，這兩種操作可以在同一支離子交換柱中同時(shí)進(jìn)行；D: 失去軟

17、化硬水能力的磺化煤，不可能再恢復(fù)它的軟化能力。7. 用石灰純堿法軟化硬水時(shí)，加入石灰的作用是A: 只能降低水的永久硬度B: 能同時(shí)除去水的永久硬度和暫時(shí)硬度 C: 可把部分Ca2+所形成的硬度轉(zhuǎn)化為Mg2+硬度；D: 可把部分Mg2+所形成的硬度轉(zhuǎn)化為Ca2+硬度。8. 要使同時(shí)含有Ca2+、Mg2+離子的永久硬水軟化，正確的方法是 A: 只需加純堿 B: 先加石灰，后加純堿C: 先加純堿，后加石灰 D: 將適量的純堿和石灰混合后加入水中9. 下列方法：(1)蒸餾、(2)煮沸、(3)加石灰、(4)加純堿、(5)加磷酸鈉、(6)離子交換，能同時(shí)除去硬水中的暫時(shí)硬度和永久硬度的是A: (1)、(5

18、)、(6) B: (2)、(4)、(6)C: (5)、(6) D: (1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)10. 用自來水配制NaOH溶液時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生白色混濁,因?yàn)榘l(fā)生了以下反應(yīng) Mg2+2OH-=Mg(OH)2 ;Ca2+2HCO-3+2OH-=CaCO3+CO32-+2H2O 11. 怎樣證明天然水具有暫時(shí)硬度和永久硬度,或是軟水,簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟,并寫出有關(guān)化學(xué)方程式 .12. 現(xiàn)有純堿.石灰.明礬和磺化煤,可用作凈水的是 ,可用作軟化只含CaSO4 CaCl2的硬水的是 ,可用于軟化暫時(shí)硬水的是 .13. 磺化煤是一種離子交換劑,它是 狀物質(zhì).它 酸和堿.它的陽離子是 ,會(huì)跟硬水中的 發(fā)生 作用,有關(guān)離子方程式為 .用磺化煤來軟化硬水的優(yōu)點(diǎn) 、 、14. 我國規(guī)定飲用水