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文檔簡介
課題1獲取潔凈的水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。一、天然水的凈化eq\a\vs4\al(1.)天然水可以用明礬凈水,明礬凈水的離子方程式為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。eq\a\vs4\al(2.)自來水廠用綠礬和氯水一起凈水,離子方程式為2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,F(xiàn)e3++3H2OFe(OH)3+3H+。eq\a\vs4\al(3.)區(qū)別硬水和軟水常用兩種方法:方法一:加入肥皂水振蕩,有大量泡沫產(chǎn)生的是軟水,泡沫很少且有大量沉淀產(chǎn)生的是硬水;方法二:加入飽和Na2CO3溶液,有少量沉淀產(chǎn)生的是軟水,有大量沉淀產(chǎn)生的是硬水,反應的離子方程式為Ca2++COeq\o\al(2-,3)=CaCO3↓,Mg2++COeq\o\al(2-,3)=MgCO3↓。eq\a\vs4\al(4.)加熱法可以消除暫時硬度,反應的化學方程式為Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓+CO2↑+H2OMg(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓+CO2↑+H2OMgCO3+H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2↓+CO2↑。eq\a\vs4\al(5.)常用磺化煤NaR作離子交換劑來軟化硬水,反應的離子方程式是2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+,2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+,經(jīng)過離子交換得到的水中,鈉離子濃度增大。失去交換能力的磺化煤在5%~8%的食鹽水中浸泡后,可以再生,反應的離子方程式是CaR2+2Na+=2NaR+Ca2+,MgR2+2Na+=2NaR+Mg2+。二、污水處理eq\a\vs4\al(1.)處理污水的方法很多,一般可歸納為物理法、生物法和化學法等。污水處理程度可分為一級、二級、三級,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。對于酸性廢水和堿性廢水,可以采用中和法進行處理,一般用中和劑如熟石灰來中和鋼鐵廠、電鍍廠等產(chǎn)生的酸性廢水,用H2SO4或CO2來中和堿性廢水。eq\a\vs4\al(2.)向含有Hg2+的廢水中加入Na2S,可以使Hg2+轉變?yōu)镠gS沉淀而除去,反應的離子方程式為Hg2++S2-=HgS↓;用Na2S除去Hg2+的同時,也能將水中所含的Pb2+、Cu2+等重金屬離子除去,有關反應的離子方程式為Pb2++S2-=PbS↓,Cu2++S2-=CuS↓。三、海水淡化——電滲析法eq\a\vs4\al(1.)電滲析法是一種利用離子交換膜進行海水淡化的方法。eq\a\vs4\al(2.)離子交換膜是一種功能性膜,應具有良好的選擇透過性和化學穩(wěn)定性。eq\a\vs4\al(3.)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,可達到分離和濃縮的目的。eq\a\vs4\al(1.)鍋爐水垢的主要成分是()A.CaCO3,MgCO3 B.CaSO4,MgCO3C.CaCO3,Mg(OH)2 D.CaSO4,CaCO3解析:選C。鍋爐燒水主要是將水的暫時硬度降低,Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓+CO2↑+H2OMg(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓+CO2↑+H2O又因為煮沸時分解形成的碳酸鎂在繼續(xù)受熱的情況下生成更難溶解的Mg(OH)2,即發(fā)生反應:MgCO3+H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2↓+CO2↑,因此鍋爐水垢的主要成分是CaCO3,Mg(OH)2。eq\a\vs4\al(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B.磺化煤可軟化硬水C.加熱暫時硬水可放出CO2D.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。eq\a\vs4\al(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試劑而沉淀,A項錯誤;B項為蒸餾法淡化海水;C項為電滲析法淡化海水;D項為反滲透法淡化海水。要點1藥劑法軟化硬水eq\a\vs4\al(探究導引1)具有永久硬度的水通常采用藥劑法和離子交換法進行軟化。那么藥劑法軟化硬水常使用何種藥劑?提示:常用的化學藥劑有純堿、生石灰等。對于工業(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垢。藥劑法通過向硬水中加入適當?shù)幕瘜W藥劑,與Ca2+、Mg2+發(fā)生化學反應,使Ca2+、Mg2+以沉淀的形式分離出來,達到軟化水的目的。有關反應方程式如下:Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2OMg(HCO3)2+2Ca(OH)2=2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2OCa(HCO3)2+2NaOH=CaCO3↓+Na2CO3+2H2OMg(HCO3)2+4NaOH=Mg(OH)2↓+2Na2CO3+2H2OCa2++COeq\o\al(2-,3)=CaCO3↓eq\a\vs4\al(1.)我國規(guī)定飲用水質(zhì)量標準必須符合下列要求:pH6.5~8.5Ca2+、Mg2+總濃度<0.0045mol·L-1細菌總數(shù)<100個·mL-1某綜合實踐活動小組到自來水廠進行參觀,了解到源水處理成自來水的工藝流程示意圖如下:(1)源水中含Ca2+、Mg2+、HCOeq\o\al(-,3)、Cl-等,加入石灰后有Ca(OH)2生成,進而發(fā)生若干復分解反應,寫出其中一個離子方程式______________________________。(2)混凝劑除去懸浮固體顆粒的過程__________(填寫編號)。①只是物理過程②只是化學過程③是物理和化學過程FeSO4·7H2O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)。①Ca(ClO)2②NH3(液)③K2FeO4④SO2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具有強氧化性,可知作代用品的可以是①③。答案:(1)Ca2++HCOeq\o\al(-,3)+OH-=CaCO3↓+H2O(其它合理答案也可)(2)③膠狀Fe(OH)3(3)除Ca2+,調(diào)pH(4)殺菌消毒強氧化(5)①③要點2離子交換法軟化硬水eq\a\vs4\al(探究導引2)舉例說明使離子交換樹脂再生的方法。提示:把失效后的NaR型離子交換樹脂置于5%~8%的食鹽水中,便可發(fā)生逆向交換反應,恢復交換能力,這個過程叫做再生。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:2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+,2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+。而離子交換樹脂的再生(用離子方程式表示)為:CaR2+2Na+=2NaR+Ca2+。eq\a\vs4\al(2.)氫型陽離子交換樹脂的主要反應可表示為:2HR+M2+=MR2+2H+。若將100mL只含Ca2+的水經(jīng)過此陽離子交換柱后,流出液用0.1000mol·L-1NaOH溶液中和,用去NaOH溶液20.00mL。則此100mL水中含Ca2+()A.160.00mg B.80.00mgC.40.00mg D.120.00mg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,然后再進一步求出Ca2+的質(zhì)量。題型1硬水的軟化磺化煤(表示式NaR)是一種鈉型離子交換劑,它能把硬水中的Ca2+、Mg2+交換除去而使水軟化,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),則離子交換柱中應分別裝入的離子交換樹脂是(填代表符號):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用到題給信息可知,陽離子交換樹脂的交換原理為:Na++HR=H++NaRCa2++2HR=2H++CaR2Mg2++2HR=2H++MgR2陰離子交換樹脂的交換原理為:ROH+Cl-=RCl+OH-2ROH+SOeq\o\al(2-,4)=R2SO4+2OH-ROH+HCOeq\o\al(-,3)=RHCO3+OH-交換下來的H+和OH-反應生成H2O從而得到淡水?!敬鸢浮?1)HRROH(2)若相反,則首先產(chǎn)生OH-易與Mg2+等反應產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀,堵塞離子交換柱題型2從水資源中獲取潔凈水的主要方法和原理水處理技術在生產(chǎn)、生活中應用廣泛。(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_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________(寫出一個即可)。(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,使離子通過半透膜的推動力是________。(3)檢驗蒸餾水的純度時,最簡單易行的方法是測定水的________?!窘馕觥?1)含有較多Ca2+、Mg2+的水稱為硬水;加熱硬水時可發(fā)生反應:Ca2++2HCOeq\o\al(-,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓+CO2↑+H2O或Mg2++2HCOeq\o\al(-,3)eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓+CO2↑+H2O。(2)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,電滲析法的推動力是電壓。(3)檢驗蒸餾水的純度時,最簡單易行的方法是測定水的電導率(或電阻率)?!敬鸢浮?1)Ca2+、Mg2+Ca2++2HCOeq\o\al(-,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓+CO2↑+H2O(或Mg2++2HCOeq\o\al(-,3)eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓+CO2↑+H2O)(2)反滲透法電勢差(或電場力)(3)電導率(或電阻率)eq\a\vs4\al(1.)向天然水中加入下列物質(zhì)的溶液時,無沉淀產(chǎn)生的是()A.肥皂 B.熟石灰C.純堿 D.小蘇打解析:選D。小蘇打為NaHCO3,與Ca2+和Mg2+不能形成沉淀,肥皂中有效成分與Ca2+和Mg2+可以生成硬脂酸鈣和硬脂酸鎂沉淀。eq\a\vs4\al(2.)下列方法適宜軟化永久硬水的是()A.離子交換法 B.長時間加熱C.加入硫酸鈉 D.加入硝酸銀解析:選A。離子交換法適宜軟化永久硬水。eq\a\vs4\al(3.)下列關于硬水的敘述錯誤的有()A.硬水中的Ca2+、Mg2+會阻礙肥皂起泡B.用漂白粉對自來水消毒,會增加水的總硬度C.向硬水中加入明礬,可以使硬水軟化D.雨水的硬度比海水的硬度小解析:選C。明礬凈水是由于Al3+水解:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,生成的Al(OH)3具有吸附作用,將水中的懸浮顆粒沉淀。eq\a\vs4\al(4.)我國淡水資源非常短缺,所以在生產(chǎn)和生活中應該()A.減少飲水量,以節(jié)約用水B.將生活用水、工廠廢水直接排放到湖泊或海洋中C.既要防止和消除水體污染,又要節(jié)約用水D.水是取之不盡、用之不竭的天然資源解析:選C。人體需水量不能太少,故不能減少飲水量,A錯;B中直接排放污水會造成水污染,B錯;水并不是不會枯竭的,故D錯。eq\a\vs4\al(5.)在一條魚蝦幾乎絕跡的小河邊從上游到下游依次有四座工廠,甲、乙、丙、丁四廠排放的廢液中含有Na2CO3、FeCl3、Ca(OH)2、HCl中的一種;某中學環(huán)保小組對河水檢測時發(fā)現(xiàn):甲處河水呈乳白色;乙處河水呈紅褐色;丙處河水變渾濁;丁處產(chǎn)生氣泡,河水變澄清。試回答:(1)四處河水排放的污染物分別是:甲______,乙______,丙________,丁________。(2)在丁處的下游取出的河水中,肯定含有的離子是____________________________。(3)小河中魚蝦絕跡的原因是:___________________________。解析:本題有兩處關鍵詞:“從上游到下游依次”“丁處,河水變澄清”。首先能判斷出Ca(OH)2懸濁液呈乳白色,甲廠排放Ca(OH)2;順河流下遇FeCl3生成紅褐色Fe(OH)3;再順流而下,有CaCO3生成,最后遇HCl后會有氣泡產(chǎn)生,F(xiàn)e(OH)3、CaCO3等都會全部溶解,所以河水變澄清。在丁處下游取出的河水中肯定會有較多的Na+、Fe3+、Ca2+、H+、Cl-,否則就不會澄清。答案:(1)Ca(OH)2FeCl3Na2CO3HCl(2)Ca2+、Na+、Fe3+、H+、Cl-(3)酸堿及有害化學物質(zhì)將水污染[經(jīng)典案例]隨著全球淡水資源危機日益嚴重,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,最廣泛應用的為多級閃蒸法,其流程示意圖如下圖。已知一級閃蒸室和二級閃蒸室內(nèi)的壓強分別是p1和p2,且p2<p1<1.013×105Pa。請回答:(1)②處海水的溫度比①處海水溫度高的原因是__________________________________________________________________________________________________。(2)鹽水能夠從一級閃蒸室流入二級閃蒸室的原因是____________
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