课题2 获取安全的饮用水1.doc

高二化学 化学与生活 编号12QH003 班级 姓名 课题2 获取安全的饮用水学习目标：（1）了解从天然水中获得可饮用水的一般步骤与原理（2）了解自来水厂获取大量可饮用水的一般步骤与原理重难点：知道明矾净水的原理和硬水软化的方法情景导入水是一种宝贵的自然资源。水，是生命之源，是万物之源.没有水，就没有生命的存在。你知道吗？水是人体内的六大营养物质之一，约占体重的60%70%。一般情况下，每人每天需要水2.5g。水是优良的溶剂，食物中的营养成分必须溶解在水里才能运送到人体的各个部分，以维持人类正常生命活动的需要。人体内的一切生化过程都是在水的参与下进行的。没有水，人的生命将无法维持。工农业生产也离不开水，世界上用于工农业生产的淡水量占人类消耗淡水总量的60%80%。随着工农业生产的迅速发展和人口的急剧增长，水资源日趋紧张。同时，由于工农业生产排放的污(废)水量急剧增加，使许多江、河、湖、海，甚至地下水等都遭受不同程度的污染，这更加剧 了水资源短缺的矛盾。上世纪后期，我国启动的引滦入京、引黄入津、引黄济青工程；现在正在论证的南水北调工程，都是淡水局域紧张短缺的体现。因此，有人预言，21世纪水对人类的重要性，将同20世纪的石油一样，成为一种决定国家富裕程度的珍贵商品。本课时，我们将学习天然水的净化和城市自来水的获取，认识水对人类、对自然界的重要性。一、天然水的净化河流、淡水湖及浅层地下水等天然水是人类饮用水的主要来源。天然水含有很多杂质如泥土、可溶性物质和致病细菌等，从天然水获得可以饮用的水，一般须经过沉降悬浮物、杀菌消毒等步骤。(1)沉降悬浮物将铝盐或铁盐等絮凝剂加入水中，会形成氢氧化铝或氢氧化铁胶体，它们吸附水中的土壤胶体等自然胶体及悬浮物质形成絮状物。然后沉降。常用的絮凝剂还有聚合铝、镁盐和有机絮凝剂等。【应用】学生讨论明矾为什么能净水？(2)杀菌消毒对少量水通常使用加热煮沸法来杀菌消毒，对大量水多采用强氧化剂氧化法进行杀菌消毒。这些强氧化剂也称为杀菌消毒剂。几种常用的杀菌消毒剂 试剂名称 成分 特性 氯气 C12具有强氧化性，有毒，易与有机物在光照条件下发生取代反应，与水反应生成次氯酸 漂白粉Ca(C10)2和CaCl2的混合物Ca(ClO)2：本身具有强氧化性，在空气中与二氧化碳和水反应生成易分解的次氯酸而容易变质二氧化氯 C102具有强氧化性，有毒，不易与有机物在光照条件下发生取代反应二、城市自来水的获取：（一）自来水的处理过程，主要包括以下四个步骤： (1)沉淀：在沉淀池中加人絮凝剂静置，水中的悬浮物可沉淀到池底。(2)过滤：使水通过细砂，以除去沉淀和残存的悬浮物。(3)曝气：把水暴露在空气中，使水与空气的接触面增大，增加水中氧的含量，以加速水中有机物的分解。 (4)消毒：加入杀菌消毒剂杀灭水中有害的微生物。经过以上处理的水基本上可以达到饮用水的质量标准。但某些地区的水由于含有过多的Ca2+、Mg2+使其硬度过大，仍然不适于饮用，还需要进一步对其进行软化处理。（二）硬水的软化常用的硬水软化方法有加热法、药剂法和离子交换法等。1、加热法 是通过加热煮沸使暂时硬水所含钙、镁的酸式碳酸盐发生分解，生成难溶的碳酸钙、碳酸镁的方法。生成的碳酸镁在加热条件下可与水进一步反应生成更难溶的氢氧化镁。这些难溶盐从水中沉淀下来，达到降低水的硬度的目的。2、药剂法 是向水中加入适当的化学药剂，促使溶解在水中的Ca2+、Mg2+以沉淀的形式从水中分离出来达到软化目的的方法。常用的化学药剂有生石灰(与水反应生成熟石灰)、纯碱等。3、离子交换法 是采用离子交换剂软化水的一种方法。分阳离子交换剂和阴离子交换剂两类。它们能与水溶液交换具有同性电荷的离子，从而除去或减少不需要的离子。这种方法常用于工业锅炉用水的软化。随堂练习一、水体净化1.明矾净水明矾KAl(SO4)212H2O溶于水电离出Al3+；Al3+水解(硫酸铝钾跟水发生复分解反应)生成氢氧化铝胶体：Al3+3H2O3H+Al(OH)3(胶体)氢氧化铝胶体对水中细小的悬浮物有很强的吸附性，能沉降除去悬浮物，达到净化水的目的。2.水体消毒大量水杀菌消毒，常采用强氧化剂氧化法。【例1】 下列物质能给水体杀菌消毒，又能使水体净化的是( )A.Na2FeO4(aq) B.KAl(SO4)212H2OC.Ca(ClO)2(aq) D.NaClO(aq)解析：Na2FeO4中Fe元素为+6价，Na2FeO4具有强氧化性，可使水体杀菌消毒。杀菌消毒后，Na2FeO4被还原为Fe3+，Fe3+水解为Fe(OH)3胶体，又能吸附水中悬浮颗粒，使水体净化： Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+，A项为答案。明矾只能净水，不能杀菌消毒；Ca(ClO)2和NaClO只能杀菌消毒，不能使水体净化，B、C、D三项皆不可选。答案：A二、硬水软化1.加热法2.药剂法石灰、纯碱法3.离子交换法【例2】 用石灰纯碱法软化硬水时，加入石灰的作用是( )A.只能降低水中的永久硬度B.能同时降低水中的永久硬度和暂时硬度C.可把部分Ca2+所形成的硬度转变为Mg2+形成的硬度D.可把部分Mg2+所形成的硬度转变为Ca2+形成的硬度解析：加入石灰(CaO)后发生下列反应：CaO+H2O=Ca(OH)2Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2OMg(HCO3)2+2Ca(OH)2=Mg(OH)2+2CaCO3+2H2OMgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2反应发生MgCl2转化为CaCl2，水的永久硬度并没有发生变化；两反应发生，水的暂时硬度被消除，A、B、C三项不可选。答案：D类题演练2 暂时硬水煮沸后的水垢主要是( )A.Ca(HCO3)2 B.Ca(OH)2C.MgCO3 D.Mg(OH)2和CaCO3解析：暂时硬水煮沸后水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,不是CaCO3和MgCO3,因Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的更小。Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2Mg(HCO3)2MgCO3+H2O+CO2MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2碳酸氢盐(包括NaHCO3、NH4HCO3)在水溶液中受热，即能发生分解反应。复分解反应，向着生成物更难溶解的方向进行。答案：D知识梳理一、天然水的净化1.天然水中含有很多杂质主要有_、_、_、_和_。2.要除去天然水中的悬浮物，一般可加入_或_絮凝剂。它们加入水会形成_，从而吸附水中的小颗粒固体。如明矾净水的原理是_。3.杀菌消毒的实质是_。对少量水通常使用_法来杀菌消毒，对大量水多采用_法进行杀菌消毒。常用的杀菌消毒剂有_。二、自来水和纯净水的获取1.自来水处理主要包括_、_、_、_四个过程。2._的过程叫做硬水的软化。常用的硬水软化方法有_、_、_和_等。3.用加热法可软化暂时硬水，其反应原理为：_。用石灰、纯碱等化学药剂也可软化硬水，其反应原理为：_。用离子交换法也可软化硬水，它是采用_软化水的一种，常用于_用水的软化。问题探究问题：明矾如何净水？探究：对比实验法1.实验用品：（1）仪器:烧杯、玻璃棒、药匙、量筒。（2）药品:澄清的自来水，经充分地自然沉降但不澄清的河水或池塘水，明矾KAl(SO4)212H2O,名十二水合硫酸铝钾粉末。2.实验步骤（1）取三个烧杯,一个盛50 mL自来水,另外两个各盛50 mL不澄清河水(或池塘水),比较自来水与河水(或池塘水)的澄清、透明状况。（2）用药匙向一个烧杯里的河水（或池塘水）中逐渐地撒明矾粉末，同时用玻璃棒。当烧杯里的液体由浑浊变澄清时，停止该项实验操作。（3）观察自来水、加过明矾的河水（或池塘水）、未加明矾的河水（或池塘水），比较它们之间有什么异同点。3.实验现象加过明矾的河水（或池塘水）由浑浊变澄清、透明，在水的底部产生了沉淀。未加明矾的河水（或池塘水）仍然浑浊不透明。4.实验结论明矾有净水作用。加明矾可沉降水中的悬浮物而达到净化水的目的。知识导学 首先明确天然水、自来水、纯净水的关系：其次掌握自来水、纯净水的制取方法：方法试剂或用品目的沉淀铁盐或铝盐除去水中的悬浮物过滤细沙除去沉淀和残存的悬浮物曝气空气增加水中含氧量，加速水中有机物的分解消毒O2、漂白粉、ClO2、O3等杀死水中有害的微生物软化石灰、纯碱或磺化煤除去或减少水中Ca2+、Mg2+，减少水的硬度，达到饮用水的质量标准去离子离子交换树脂除去水中某些离子如Na+、Cl-等制得纯净水 最后了解污水的来源及处理方法：现在消费者对市场上三种水一般很难分清,大多数凭口感论水质好坏。现在说一种简单区别方法:纯净水口感发甜,矿泉水口感微涩,山泉水一般是纯净水的另一种叫法(对市场上的水而言)。KAl(SO4)212H2OK+Al3+2+12H2O 水也能发生微弱的电离:H2OH+OH-