2020-2021学年高中化学 新人教版选修2 第二单元化学与资源开发利用 课题1 获取洁净的水学案

课题1　获取洁净的水 1．了解用混凝法除去天然水中悬浮物的原理及利用化学软化法除去天然水中可溶性杂质的原理。 2．了解污水处理的基本过程和方法，通过对水体污染的危害和造成水体污染主要污染物的了解，树立环保意识。 3．了解蒸馏法、电渗析法等海水淡化的一般方法。 一、水处理方法的选择 水处理方法的选择，通常要考虑以下几个方面： 1．水质和数量的要求。 2．选择有效的方法和设备。 3．考虑必要的成本核算，进行质量、数量及经济实用等方面的综合评价。 二、天然水的净化 1．混凝法除水中的悬浮物和胶体 (1)定义：混凝法就是在天然水中加入混凝剂，使细小的悬浮物和胶体聚集成较大的颗粒而沉淀，然后过滤除去的方法。 (2)常用的混凝剂 在生活中常用明矾作混凝剂，在工业生产中还常用硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等作混凝剂。 (3)明矾的净水原理 明矾在水中发生电离：KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO；Al3＋与水发生水解反应生成Al(OH)3的离子方程式：Al3＋＋3H2O??Al(OH)3＋3H＋。 ①Al(OH)3在水中以絮状的胶体形式存在，Al(OH)3胶体粒子带正电，水中的胶体杂质一般带负电，通过电性吸引作用，使胶体杂质聚沉。 ②Al(OH)3胶体有较大的表面积，能吸附水中悬浮的杂质。 2．杀菌 (1)用混凝剂可以除去天然水中的不溶性杂质，若要作为生活用水，还要杀菌消毒。流程如下：混凝沉淀―→过滤―→杀菌。 (2)常用的杀菌剂有：氯气、臭氧、二氧化氯等。 3．化学软化法 (1)水的硬度 ①软水和硬水：含有较多Ca2＋、Mg2＋的水叫做硬水；含有少量Ca2＋、Mg2＋或不含Ca2＋、Mg2＋的水叫做软水。 ②硬度的划分 a．暂时硬度：水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的，这种硬度叫暂时硬度。 b．永久硬度：水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度。 天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。 (2)硬水的软化方法 硬水软化的方法通常用加热法、药剂法和离子交换法等。 ①具有暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化，用化学反应方程式表示为： Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O， Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O， MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑。 ②具有永久硬度的水可采用药剂法和离子交换法进行软化。 三、污水处理 污水处理的技术很多，可分为物理法、生物法和化学法等。根据污水处理的程度又分为一级、二级、三级。 1．污水处理的常用方法 常用方法有酸碱中和法、重金属离子沉淀法等。 (1)中和法 ①对酸性或碱性废水，可用中和法进行处理。常用熟石灰来中和酸性废水；用H2SO4和CO2中和碱性废水。 ②高浓度的酸、碱废水，应先回收利用，如浓缩法回收其中的酸或碱，再用中和法处理较少量的酸或碱。 (2)沉淀法 对于含重金属离子的工业废水，可以利用某些化学物质作沉淀剂，与重金属离子反应生成沉淀而析出，从废水中分离。含有Na2S的工业废水，可向其中加入HgS，转化为Pb2＋沉淀而除去。用这种处理方法，也能同时将水中所含的Cu2＋等重金属离子除去。 (3)氧化还原法 利用空气或氧化剂可将废水中的有机物氧化为无害物质。 2．污水处理流程 一级处理通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。 二级处理采用生物方法及某些化学方法，除去水中的可降解有机物和部分胶体污染物。 三级处理主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。 四、海水淡化 1．常用方法 海水淡化主要有蒸馏法和电渗析法。 2．电渗析法原理 (1)电渗析法是一种利用离子交换进行海水淡化的方法。 (2)离子交换膜是一种功能性膜 ，应具有良好的选择透过性和化学稳定性。 (3)电渗析法淡化海水，就是在外加直流电场的作用下，海水中的阴、阳离子分别透过阴膜和阳膜，可达到分离和浓 ... ...