水污染及防治

1、水污染及防治樂(lè)觀者在一個(gè)災(zāi)難中看到一個(gè)盼望。英國(guó)諺語(yǔ)【考綱要求】了解一些生活用水的凈化及工業(yè)污水的處理方法。【教學(xué)重點(diǎn)】水污染的計(jì)算【教學(xué)過(guò)程】什么是水體污染？地球上大約有13. 9億立方千米的水，其中97.2%在海洋中，2.15%是冰山和冰川，人們可以采 用的淡水只約占0. 65%o人類就是依靠這些水來(lái)維持生命和從事生產(chǎn)的。在這些自然 水中含有K Na Ca2 Mg、Cl. S042 HCCV、C032-等離子。假如使不屬于水體的物質(zhì)進(jìn)入水體，而且進(jìn)入的數(shù)量已經(jīng) 到達(dá)破壞水體原有用途的程度，就叫水污染。造成水污染的緣由是多方面的。依據(jù)污染源可分為城市生活廢水污染、工業(yè)廢水污染、農(nóng)田流水 污染

2、（噴灑的農(nóng)藥、施用的化肥被雨水沖刷流入水體）、固體廢物污染（工業(yè)廢渣中的有毒物質(zhì)，經(jīng)水 溶解后進(jìn)入水體）及工業(yè)煙塵廢氣污染（煙塵廢氣落入水體或被雨水淋洗流入水體）等。污染水體的物質(zhì)一般可分為以下幾類：.無(wú)機(jī)污染物 包括酸、堿、無(wú)機(jī)鹽等。.有機(jī)污染物 包括碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、碳?xì)浠衔?、合成洗滌劑等?有毒物質(zhì)包括重金屬（鉛、格、汞、鎘等）鹽類、氤化物、氟化物、碑化物、酚類、多環(huán) 芳燒、多氯聯(lián)苯、有機(jī)農(nóng)藥等。.致病微生物 包括各種病毒、細(xì)菌、原生物等。.耗氧污染物 有些有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，能消耗水中溶解的氧氣，使水發(fā)黑變臭，危害水生生物的 生存。.植物養(yǎng)分物質(zhì)有些物質(zhì)中含有植物生長(zhǎng)所需要的氮、

3、磷、鉀等養(yǎng)分元素（如含磷洗衣粉、化 肥、飼料等），這些物質(zhì)能促使水中藻類瘋長(zhǎng)，從而消耗水中的氧氣，危害魚類的生長(zhǎng)，造成水質(zhì)惡化。此外，還有石油工業(yè)帶來(lái)的油污染、熱電廠造成的熱污染、核電廠帶來(lái)的放射 性污染等，不僅污染水體，危及水生動(dòng)物，還會(huì)危害人體健康。誨水中為何消失“赤潮” ？近年來(lái)，我們國(guó)家渤海灣等近海海疆中，曾消失大面積的紅色潮水，人們稱這種現(xiàn) 象為“赤 潮”。赤潮不是潮汐現(xiàn)象，也不像“黑潮”那樣是海流運(yùn)動(dòng)，而是海洋中一種紅色的浮游生物在特定條 件下過(guò)度繁殖的生物現(xiàn)象。為什么浮游生物能過(guò)度繁殖呢？原來(lái)大量涌進(jìn)海洋中的廢水、廢渣以及經(jīng)大氣交換進(jìn)入海洋的物 質(zhì)中，有些含有氮、磷等元素，屬于植

4、物生長(zhǎng)必需的養(yǎng)分素。因此浮游生物大量急劇繁殖，就使大海穿 上了 “紅裝”。為了預(yù)防海洋赤潮現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)掌握含氮、磷等廢物，例如含磷洗衣粉的廢水等向海洋中 排放，以保持海洋中的生態(tài)平衡?！緲影孱}】 看看以前是怎樣考的例1化學(xué)需氧量（COD）是水體質(zhì)量的掌握工程之一，它是量度水中還原性污染 物的重要指標(biāo)。COD是指用強(qiáng)氧化劑（我們國(guó)家采納K2O2O7）處理肯定量水樣時(shí)的消耗 的氧化劑的量，并換算成以02作為氧化劑時(shí)1L水樣所消耗02的質(zhì)量（mg/L）?，F(xiàn)有20.00mL某廢水樣品，向其中加入KzCrz。溶液，并加入適量的酸和催化劑， 加熱2h在指示劑存在下用12.00mL（M000mol/LFe（N

5、H4）2（SO4）2溶液滴定。（1）長(zhǎng)2。2。7在酸性溶液中作氧化劑時(shí)被還原成Cr3+, Fe2+被氧化成Fe3+。寫 出冷。2。7與Fe（NH4）2（SC）4）2在H2s。4存在下反響的化學(xué)方程式。（2）計(jì)算20.00mL廢水所消耗的K2Cr2O7的物質(zhì)的量。（3）計(jì)算該廢水樣品的COD。(4)在鍛造、機(jī)械、印染、造紙、電鍍、蓄電池等工廠所排放的污水中，COD值 特殊高的是 o (1999年上海市一般高校招收保送生綜合力量測(cè)試題)解析：要挖掘的信息點(diǎn)有：COD的涵義；2加2。7和。2的互換關(guān)系，從Cr207T2 Cr3+,得電子的物質(zhì)的量=6n(K2Cr2()7),從02T2H2O,得電子的

6、物質(zhì)的量=4n(02)依據(jù)(CrzCb 和。2得電子數(shù)相等，4n (O2) = 6n (K2Cr207);由LMCh和Fe(NH4)2(S(h)2反響生成Cr*和 Fe*推知，反響產(chǎn)物是Cr2(S04)3 (NH4)2S04 K2s0八Fe?(SO。3和正0;題給數(shù)據(jù)是四位有 效數(shù)字；印染廠大量使用還原劑，如NaNOz等，造紙廠大量使用還原性漂白劑，如Na2s。3 等，同體積廢水樣品含還原劑越多，化合價(jià)變化值越大，COD值越高，此外，這兩廠比其 他廠排放廢氣濃度大。K2Cr207+6Fe (NH4) 2 (S04) 2+7H2S04=3Fe2 (S04) 3+6 (NH4) 2S04+Cr2

7、(S04) 3+K2SO4+7H2OFe (NH4) 2 (SO4) 2 的 總 的 物 質(zhì) 的 量 =0.10OOmo I /L X (12. 00mL/1000mL/1) =1.200 X10-3mo I , K2Cr207 的總物 質(zhì)的量 =0. 04000mol/LX (10. 00mL/1000mL/1)=0. 4000X10-3moI, Fe (NH4)2(S04)25肖耗 K2Cr207的物 質(zhì)的量=1 /6 X1 . 200 義 10-3mo I =0. 2000 X10-3mo I 。20mL 該廢水樣品中還原劑消耗 K2Cr207的物質(zhì)的量 =0. 4000 X10-3mo

8、 I-0. 2000 X10-3mo I =0. 2000 X10-3mo I。0. 2000X10 rnoI LC%。7相當(dāng)于氧氣的物質(zhì)的量，n(02) =6/4n (K2Cr207)=6/4 X 0. 2000 X10-3mo I =0. 3000 X10-3mo In (O2) = 0. 3000 X103mo I X 32. OOg/mo I =9. 600 X10-3g=9. 600mgoC0D=9. 600mg X (1000mL/20mL)=480. 0mg/Lo (4)印染、造紙。例2 鐵酸鈉(NazFeCU)是水處理過(guò)程中使用的一種新型凈水劑，它的氧化性比高 錦酸鉀更強(qiáng)，本身

9、在反響中還原成Fe3+。(中學(xué)化孽02/3-27 )(1)鐵酸鈉之所以能凈水，除能消毒殺菌外，另一個(gè)緣由是 o _C1O2也是一種新型的消毒殺菌劑，它與鐵酸鈉一樣，都是通過(guò)氧化作用殺菌， 試計(jì)算等質(zhì)量時(shí)C1O2的消毒殺菌力量是Na2FeO4的 倍。C1O2是一種黃綠色有刺激性所味的氣體，其熔點(diǎn)為-59C,沸點(diǎn)為11.0C,易溶 于水。C1O2可以看作是亞氯酸(HC102)和氯酸的混合酸酎，工業(yè)上用稍加潮濕的KC103和 草酸(H2c2。4)在60反響制得。某同學(xué)用如圖裝置模擬工業(yè)制取及收集C1O2，其中A為C1O2的發(fā)生裝置，B為C1O2的凝集裝置。C為尾氣汲取裝置。請(qǐng)問(wèn):A、B局部還應(yīng)分別補(bǔ)

10、充什么裝置？C中所裝的藥品為ABC解析：(1)由題意知，Na2Fe(h的還原產(chǎn)物是Fe*, Fe3+在溶液中會(huì)發(fā)生反響：Fe3+H20 Fe(OH)3(膠 體)+3H+, Fe(OH)3膠體因有巨大的比外表積，可以吸 附水中的懸浮物，這是Na2FeO4凈水的另一個(gè)重要緣由。(2)用C1O2和Na2Fe(h的消毒殺菌都是通過(guò)氧化作用實(shí)現(xiàn)的，故等質(zhì)量C1O2和Na2FeO4的殺菌力量之比等于它們?cè)诜错懼械玫诫娮拥膫€(gè)數(shù) 之比。即m(C102)/67.5g/molx5mol:m(Na2Fe04)/166g/molx3mol=4.1(3)從有關(guān)C1O2性質(zhì)及其制備方法的介紹中可以提取出以下信息：C1O2

11、是一種熔、沸點(diǎn)低的有毒氣體；制備C1O2應(yīng)掌握在60左右；C1O2是 一種混合酸肝。依據(jù)信息，不難查知，A局部缺乏溫控裝置，在等于或高于100的狀況，試驗(yàn)室 可采納水浴加熱的方法確保反響所需溫度。欲使生成的CKh氣體分散于B中，由信息 知，應(yīng)在B局部添加冰水 冷凝裝置。尾氣中的主要成分是CCh(2KC1O3+H2C2O4=2C1O2 T+CO2T+K2CO3+H2O)及少量末分散的CIO2,它們都屬于酸肝，故可用NaOH溶液汲 取(依信息2 ao2+2NaOH=NaClO2+NaCKh+H2O),以防止環(huán)境污染。水消毒用的KzFeCU可用以下反響制備，請(qǐng)配平： Fe2O3+ 3KNO3+ 4K

12、OH= K2FeO4+ KNO2+ H20 (1、3、4=2、3、2)用鐵酸鈉(KzFeCU)處理來(lái)自河流湖泊的水，以作為人們生活的飲用水，是一項(xiàng)較新 的技術(shù)。以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是K2FeO4溶液有強(qiáng)酸性；K2FeO4溶液有強(qiáng)氧化性；KzFeCU可使水軟化；該過(guò) 程中水被消毒和凈化A.B.C.D.解析：QFeCU為紫色物，溶于水呈紫紅色。在一般狀況下，F(xiàn)eCU2一的濃堿中穩(wěn)定， 在中性或酸性中快速分解(2FeO42 + 10H+=2Fe +5H20+3/202)。FeCV一是強(qiáng)氧化劑， 它能將Cr (III)氧化成Cr (VI),也能氧化細(xì)菌(消毒)，自身轉(zhuǎn)化為Fe (OH) 3沉淀。 此題

13、的答案為D。例3排放的污水含氨量過(guò)高也會(huì)造成水體污染，使水中藻類大量繁殖，耗掉水溶氧, 形成“死水”。某廢水處理站用甲醇處理含氨34.0 mg/L的廢水，其原理如下：(1)在細(xì)菌作用下，通空氣氧化廢水中的氨，使其生成NO。其離子方程式為： (2)在酸性條件下，甲醇與N03-作用生成N2和C02,其離子方程式為假設(shè)反響(1)中氨的轉(zhuǎn)化率為95%,反響(2)中NO3-的轉(zhuǎn)化率為86%,那么每天處理 500m3這種廢水，需要甲醇多少kg?思路：(1) NH3+202+0HN03 +2H20(2) 6N03-+5CH30H+6H+=3N2+5C02+13H20關(guān)系式 6NH3 5CH30H6X17g5

14、X32g5.00 x 103Lx34.0 x 10 3g/Lx95.0 % x86.0 % x x=21.8kg答：需要甲醇21787g即21.8kg【拓展練習(xí)】 一不留神就把這局部?jī)?nèi)容把握了.不能自然凈化，即水中溶有的02能把有機(jī)污染物自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)潔的無(wú)機(jī)物，此 過(guò)程可簡(jiǎn)潔地表示為(CH2O)+O2-CO2+H2O。1L水中含有的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物所需02的量（mg/L）稱為生化需氧量（BOD）o假設(shè)水中溶有的O2比BOD小，水就發(fā)臭，魚等淡 水生物就不能生存。某化工廠將生產(chǎn)過(guò)程中含有機(jī)物（用C6H10O5）表示的廢水排入河水 中，經(jīng)測(cè)定該河段的水中含C6Hio052X10-6a （質(zhì)量分

15、數(shù)分i.0ixl（）5pa,下,（）2在 水中的溶解度，折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下為aX lOq/L。（1）該段河水的生化需氧量（BOD）為（2）魚蝦等在此段河水中能否生存？答案：（1） 2MnO4+5C2O42+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O（2） 240mg/L（3）不能.為了度量水中有機(jī)物等還原性污染物的含量，通常把1L水樣與強(qiáng)氧化劑完全作用 時(shí)消耗氧化劑時(shí)的質(zhì)量，折算成以氧氣為氧化劑時(shí)的質(zhì)量，（即Ozmg/L）來(lái)表示，稱為該 水樣的化學(xué)耗氧量（COD）。我們國(guó)家關(guān)于這類污染物最高容許排放濃度（mg/L）規(guī)定如 下：一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)耗氧量（COD）150200500為了測(cè)定某

16、工業(yè)廢水的CODo試驗(yàn)如下：量取廢水樣品20.00mL ,加入 O.lOOOmol/LKMnCU溶液10.00mL和適量稀硫酸，在肯定條件下充分反響后，再用 0.2000mol/L的草酸鈉（Na2C2O4）溶液滴定過(guò)度的KMnO4,到達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗草酸鈉溶液 11.00mL o（1）寫出在酸性介質(zhì)中KMnO4 （還原產(chǎn)物為Mn2+）與Na2c2O4 （氧化產(chǎn)物CO2）反 應(yīng)的離子方程式（2）計(jì)算該工業(yè)廢水的COD（3）為了保證廢水排放到達(dá)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該工業(yè)廢水能否直接排放？ 【基礎(chǔ)練習(xí)】 百看不如一練！ TOC o 1-5 h z .飲用水的消毒劑有多種，其中殺菌力量強(qiáng)且又不會(huì)影響水質(zhì)的抱負(fù)消毒劑

17、是CA.液氯B.漂白粉C.臭氧D.熟石灰.洪澇地區(qū)欲將江河水轉(zhuǎn)化為可飲用的水，以下處理挨次較合理的是C化學(xué)沉降（用明磯）；消毒殺菌（用漂白粉）；自然沉降；加熱煮沸A.B.C.D.農(nóng)用化肥和城市糞便的排放，會(huì)使地下水中含氮量增高，其中對(duì)人體有害的含氮污染物主要形態(tài)是BA.NO3-B.NO2-C.NH4+D.有機(jī)氮A.B.C.D.A.B.C.D.A.B.C.D.在一條魚、蝦絕跡的小河邊。如下圖有甲、乙、丙、丁四座工 廠，每廠排放的廢液中含有純堿溶液、FeCb、Ca（OH）2、稀鹽酸中的 一種。某中學(xué)環(huán)保小組對(duì)河水監(jiān)測(cè)時(shí)覺(jué)察：甲處河水呈白色；乙 處河水呈紅褐色；丙處河水由渾濁變清；丁處產(chǎn)生氣泡，河水

18、變 清。請(qǐng)推斷：(1)甲、乙、丙、丁四廠排放的廢液中含有的污染物依次是(2)在M處取出的河水中，確定含有的離子是(3)小河中魚、蝦幾乎絕跡的緣由是解析：(3)由于此河流中含有大量的有害化學(xué)藥品，它們直接危害著魚、蝦等生物 的生存，可導(dǎo)致河中生物的死亡。有些化學(xué)藥品是不易分解的化合物，被生物體汲取后， 會(huì)在生物體內(nèi)不斷積累，致使這類有害物質(zhì)在生物體的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)在外界環(huán)境中的含 量，這種現(xiàn)象稱為生物富集作用。生物富集作用隨著食物鏈的延長(zhǎng)而加強(qiáng)，最終導(dǎo)致生物 死亡。這條河中局部地區(qū)呈酸性，局部地區(qū)呈堿性，這種酸化或堿化可以河中和河邊的植 物死亡，直接威逼著河內(nèi)魚、蝦的生存，從而破壞湖泊中的食物鏈，

19、最終會(huì)使河流變成“死 河”。答案：(1) Ca(OH)2 FeCb HC1 Na2CO3 (2)Na+ Ca2+ Fe3+ H+ CF (3)河水 中的酸堿性及有害化學(xué)藥品的富集作用等緣由直接危害魚、蝦等生物的生長(zhǎng)，因而此河中 魚、蝦幾乎絕跡。在電鍍廠排出的污水中,CN是主要的污染物之一，不但有劇毒，而且會(huì)引起水體的 BOD(生物化學(xué)耗氧量)的上升.BOD是水質(zhì)污染程度的重要指標(biāo)之一,它是指水中的有機(jī)物 分解時(shí)，所消耗的溶解在水中的氧的量,單位是mgCb.dm-L現(xiàn)有某河沿岸電鍍廠，不遵守環(huán)保 法規(guī)，每周向河中排放一次含氧(CN-)廢水，使近岸河水含CN-的濃度達(dá)7.5 X 10-5moL.dm-3,CN-與Ch作用生成、等.請(qǐng)完成以下各題：(化學(xué)教育01/7. 858)(1)配平化學(xué)方程式： CN-+ O2+ 丁= CO2+ N2+ H2O(2)試計(jì)算此電鍍廠排放一次廢水將使近岸河水的BOD增大值為.在世紀(jì)交際之時(shí)，羅馬尼亞國(guó)煉金廢水泄池入尼羅河，導(dǎo)致大量魚類等水生生物死亡, 沿河居民長(zhǎng)時(shí)期停止使用此水源，釀成世界級(jí)污染大事。煉金廢水中含有絡(luò)離子 Au(CN)汀，其電離出的