苏教化学选修化学与技术专题1第一单元

1、第一单元水的净化与污水处理第一单元水的净化与污水处理课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案学习目标学习目标第第一一单单元元 水水的的净净化化与与污污水水处处理理学习目标学习目标1.了解天然水中所含有的主要杂质了解天然水中所含有的主要杂质,知道生活用水知道生活用水的要求与处理方法的要求与处理方法,了解自来水生产的一般工艺流了解自来水生产的一般工艺流程程,并能用盐类水解反应解释水处理工艺中的某些并能用盐类水解反应解释水处理工艺中的某些常见混凝剂净水的基本原理常见混凝剂净水的基本原理.2.了解污水处理的方法了解污水处理的方法.课前自主学案课前自主学案一、生活用水的净

2、化一、生活用水的净化1混凝法混凝法天然水中常含有一些悬浮物天然水中常含有一些悬浮物,通常很难用自然沉降通常很难用自然沉降法除去法除去,因此需要加入因此需要加入_,利用其发生水解产利用其发生水解产生的胶体吸附水中的悬浮物形成较大的颗粒而沉生的胶体吸附水中的悬浮物形成较大的颗粒而沉淀淀,达到净水的目的达到净水的目的.生活中主要采用明矾作混凝剂生活中主要采用明矾作混凝剂,其净水的原理为其净水的原理为:混凝剂混凝剂_;_.利用混凝剂除去的是一些悬浮杂质利用混凝剂除去的是一些悬浮杂质,常用的混凝剂常用的混凝剂除明矾外除明矾外,还有还有FeCl3等等.三价铁盐能发生水解反应三价铁盐能发生水解反应,生成的生

3、成的_能吸附水中的悬浮物而沉降能吸附水中的悬浮物而沉降,Fe(OH)3胶体胶体水解反应的化学方程式为水解反应的化学方程式为_,离子方程式是离子方程式是_.2.自来水的消毒方法自来水的消毒方法水常用漂白粉或漂粉精水常用漂白粉或漂粉精有效成分是有效成分是Ca(ClO)2、氯气、臭氧、二氧化氯氯气、臭氧、二氧化氯(ClO2)等进行消毒、杀菌等进行消毒、杀菌处理处理.这些物质的消毒作用是利用了它们具有的这些物质的消毒作用是利用了它们具有的_.强氧化性强氧化性思考感悟思考感悟1自来水厂处理水的过程是什么？自来水厂处理水的过程是什么？【提示】【提示】(1)筛滤：用筛子对水进行筛滤，滤去筛滤：用筛子对水进行

4、筛滤，滤去颗粒较大的悬浮物。颗粒较大的悬浮物。(2)沉淀：加入混凝剂静置，将水中的悬浮物沉淀沉淀：加入混凝剂静置，将水中的悬浮物沉淀到池底部。到池底部。(3)过滤过滤:使水通过细沙使水通过细沙,以除去沉淀和残留的悬浮以除去沉淀和残留的悬浮物物.(4)曝气曝气:把水暴露在空气中把水暴露在空气中,使水与空气的接触面使水与空气的接触面增大增大,增加水中氧的含量增加水中氧的含量,以加速水中有机物的分以加速水中有机物的分解解.(5)消毒消毒:加入杀菌消毒剂杀灭水中的有害微生物加入杀菌消毒剂杀灭水中的有害微生物.二、污水处理二、污水处理1.污水中的主要污染物有污水中的主要污染物有_、_、植物养料、有机物质

5、、其他矿物质、由土壤冲刷带植物养料、有机物质、其他矿物质、由土壤冲刷带来的沉积物、来的沉积物、_等等,也可能会因情况不同也可能会因情况不同而有不同成分而有不同成分.需氧废物需氧废物传染性物质传染性物质放射性物质放射性物质2.污水处理的主要方法污水处理的主要方法生物化学方法生物化学方法(1)生物化学方法的定义生物化学方法的定义:通常使用含有通常使用含有_的活性污泥的活性污泥,在强力通入空气在强力通入空气(曝气曝气)的条件下的条件下,微生物以水中的微生物以水中的_为养料生长繁殖为养料生长繁殖,将有机将有机物分解为物分解为_、_等无机物等无机物,从而达到净化污水从而达到净化污水的目的的目的.(2)生

6、物化学方法的关键生物化学方法的关键:培养好活性污泥中的培养好活性污泥中的_,并提高处理过程的曝气效率并提高处理过程的曝气效率,使需氧微生物获使需氧微生物获得足够的得足够的_.大量需氧微大量需氧微生物生物有机废物有机废物CO2H2O微生微生物物氧气氧气3.水的水的DO与与BOD(1)DO表示表示_.(2)BOD指水中有机物经微生物分解所需的氧气量指水中有机物经微生物分解所需的氧气量,污水中有机物的含量越大污水中有机物的含量越大,BOD越高越高,水的富营养水的富营养化程度化程度_.水中的溶解氧量水中的溶解氧量越高越高4城市污水的再利用城市污水的再利用城市污水中城市污水中_约占约占70%,其次是其次

7、是_.工业污水中含有某些宝贵的资源工业污水中含有某些宝贵的资源,可可_.生活污水中含有生活污水中含有_,是宝贵的是宝贵的肥源肥源.城市污水经处理后城市污水经处理后,成为能二次利用的成为能二次利用的“中中水水”,可供农林灌溉、洒水、消防、冲洗厕所之用可供农林灌溉、洒水、消防、冲洗厕所之用.在我国缺水严重的大连、青岛等城市在我国缺水严重的大连、青岛等城市,_缓缓解了水资源的短缺解了水资源的短缺.工业污水工业污水生活污水生活污水回收再加工利回收再加工利用用丰富的植物营养素丰富的植物营养素“中水中水”思考感悟思考感悟2.现代污水处理技术现代污水处理技术,按处理程度划分按处理程度划分,可分为哪几可分为哪

8、几种？种？【提示提示】可分为一级、二级和三级处理。可分为一级、二级和三级处理。一级处理一级处理,主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质物质,物理处理法大部分只能完成一级处理的要求物理处理法大部分只能完成一级处理的要求.经过一级处理的污水经过一级处理的污水,BOD物质一般可去除物质一般可去除30%左左右右,达不到排放标准达不到排放标准.一级处理属于二级处理的预一级处理属于二级处理的预处理处理.二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质有机污染物质(BOD，COD物质物质)，去除率可达，去除率可达90%以上，使

9、有机污染物达到排放标准。以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。课堂互动讲练课堂互动讲练现代水处理工艺现代水处理工艺现代水处理工艺为：混凝现代水处理工艺为：混凝沉淀沉淀过滤过滤消毒消毒.1混凝剂可加入混凝剂可加入Al3或或Fe3,现代技术用聚合氯现代技术用聚合氯化铝和聚合硫酸

10、铁作为混凝剂化铝和聚合硫酸铁作为混凝剂.2.混凝剂的净水原理是混凝剂的净水原理是Al3或或Fe3与水中的与水中的OH结合成胶体结合成胶体,胶体能吸附水中的悬浮物质而沉降胶体能吸附水中的悬浮物质而沉降. 某综合实践活动小组到自来水厂进行参观某综合实践活动小组到自来水厂进行参观,了了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下:(1)源水中含源水中含Ca2、Mg2、HCO、Cl等等,加入加入CaO后生成后生成Ca(OH)2,进而发生若干个复分解反应进而发生若干个复分解反应,试写出其中任意一个反应的离子方程式试写出其中任意一个反应的离子方程式_ _.(2)加入凝聚

11、剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，该加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是过程是_(填写下列各项的序号填写下列各项的序号)。只有物理过程，无化学过程只有物理过程，无化学过程只有化学过程，无物理过程只有化学过程，无物理过程既有化学过程又有物理过程既有化学过程又有物理过程FeSO47H2O是常用的凝聚剂，加入后最终生成红是常用的凝聚剂，加入后最终生成红褐色胶状沉淀，则这种沉淀是褐色胶状沉淀，则这种沉淀是_。(3)通入二氧化碳的目的是通入二氧化碳的目的是_和和_.(4)气体气体A的作用是的作用是_.(5)下列物质中下列物质中,_可以作为气体可以作为气体A的代的代替品替品.(填写下列各项的序号填写

12、下列各项的序号)ClO2浓氨水浓氨水SO2浓硫酸浓硫酸(2)加入凝聚剂除去其中的悬浮固体颗粒，该过程加入凝聚剂除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是既有胶体的吸附作用也有化学反应，所以既有是既有胶体的吸附作用也有化学反应，所以既有化学过程又有物理过程。化学过程又有物理过程。FeSO47H2O加入后生成加入后生成红褐色红褐色Fe(OH)3胶状沉淀。胶状沉淀。(3)通入二氧化碳的目通入二氧化碳的目的是除去钙离子并调节溶液酸度。的是除去钙离子并调节溶液酸度。(4)气体气体A应是应是氯气，其作用是杀菌消毒。氯气，其作用是杀菌消毒。(5)可以找具有强氧化可以找具有强氧化性的性的ClO2代替。代替。【规律方法规

13、律方法】本题以自来水的工艺流程为出发本题以自来水的工艺流程为出发点，考查了离子反应、胶体性质、氯气的消毒原点，考查了离子反应、胶体性质、氯气的消毒原理等知识点，是一道综合性较强的实验流程题。理等知识点，是一道综合性较强的实验流程题。在解题时注意与必修内容相结合，如离子方程式在解题时注意与必修内容相结合，如离子方程式书写的准确性，书写的准确性，CO2和和Cl2 的用途等都是必修知识的用途等都是必修知识在化学与技术中的体现。在化学与技术中的体现。变式训练变式训练1(2010年邯郸调研年邯郸调研)聚合氯化铝是一种聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱新型、高效絮凝剂和净水剂，其单

14、体是液态的碱式氯化铝式氯化铝Al2(OH)nCl6n。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：成为：Al2O3(25%34%)、SiO2(40%50%)、Fe2O3(0.5%3.0%)以及少量杂质和水分。以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的

15、实验流程如下：根据流程图回答下列问题：根据流程图回答下列问题：(1)“煅烧煅烧”的目的是的目的是_.(2)配制质量分数为配制质量分数为15%的盐酸需要的盐酸需要200 mL 30%的浓盐酸的浓盐酸(密度约为密度约为1.15 g/cm3)和和_g蒸馏水蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、_.(3)“溶解溶解”过程中发生反应的离子方程式为过程中发生反应的离子方程式为_.(4)加少量铝粉的主要作用是加少量铝粉的主要作用是_.(5)“调节溶液调节溶液pH在在4.24.5”的过程中，除添加的过程中，除添加必要的试剂必要的试剂,还需借助的实验用品是还需借助的实验用品是_;“

16、蒸蒸发浓缩发浓缩”需保持温度在需保持温度在90100 ,控制温度的实控制温度的实验方法是验方法是_ _.解析解析:本题以框图形式考查了新型混凝剂的生产工本题以框图形式考查了新型混凝剂的生产工艺艺.对于框图题首先要找到突破口对于框图题首先要找到突破口,依此推导依此推导.(1)高岭土中高岭土中Al2O3不溶于酸不溶于酸,故煅烧的目的是改变故煅烧的目的是改变Al2O3的结构的结构,使其溶于酸使其溶于酸.(2)利用稀释前后溶质质量守恒解题利用稀释前后溶质质量守恒解题,设蒸馏水的质设蒸馏水的质量为量为m,则有则有(m200 mL1.15 gcm3)15%200 mL1.15 gcm330%，m230 g

17、.(3)高岭土煅烧后，高岭土煅烧后，Al2O3、Fe2O3均溶于盐酸均溶于盐酸,产生产生AlCl3、FeCl3.(4)加入少量铝粉的作用是除去溶液中的加入少量铝粉的作用是除去溶液中的Fe3。(5)pH4.24.5必须用必须用pH计或精密计或精密pH试纸测。试纸测。答案：答案：(1)改变高岭土中氧化铝的结构改变高岭土中氧化铝的结构,使其能溶于酸使其能溶于酸(2)230量筒量筒(3)Al2O36H=2Al33H2O,Fe2O36H=2Fe33H2O(4)除去溶液中的除去溶液中的Fe3(5)pH计计(或精密或精密pH试纸试纸)水浴加热水浴加热饮用水消毒的常用方法饮用水消毒的常用方法特别提醒：特别提醒

18、：由于上述消毒方法可产生由于上述消毒方法可产生Cl2,Cl2与水与水中有机物反应生成致癌物质中有机物反应生成致癌物质,因此现在又使用因此现在又使用ClO2、Na2FeO4等消毒物质等消毒物质. 用自来水养鱼时用自来水养鱼时,通常先将自来水晒一段时通常先将自来水晒一段时间后再注入鱼缸中间后再注入鱼缸中,目的是目的是()A提高水温提高水温B增加水中氯气的含量增加水中氯气的含量C除去水中少量的次氯酸除去水中少量的次氯酸D用紫外线杀死水中的细菌用紫外线杀死水中的细菌【解析解析】自来水中残留有自来水中残留有Cl2，Cl2有毒，会使有毒，会使鱼类中毒。经日光曝晒时，鱼类中毒。经日光曝晒时，Cl2和和H2O

19、反应生成反应生成HClO，HClO见光易分解，从而降低有害物质见光易分解，从而降低有害物质Cl2的含量。的含量。【答案答案】C【规律方法规律方法】本题利用一些基本常识考查了对本题利用一些基本常识考查了对自来水消毒的认识，对同学们分析问题的能力和自来水消毒的认识，对同学们分析问题的能力和思维能力进行了综合考查。思维能力进行了综合考查。变式训练变式训练2养殖场长途运输鱼苗时养殖场长途运输鱼苗时,需满足需满足3个条个条件件:保持水中有适量的氧气保持水中有适量的氧气;及时排出鱼苗呼及时排出鱼苗呼出的二氧化碳出的二氧化碳;防止细菌滋生防止细菌滋生.已知下列物质加已知下列物质加入水中都可以起到供氧、杀菌作

20、用入水中都可以起到供氧、杀菌作用,在储运鱼苗的在储运鱼苗的水中可加入的最佳药剂是水中可加入的最佳药剂是()ANa2O2BCaO2CCl2 DH2O2解析：解析：选选B.解题时注意题给的附加条件解题时注意题给的附加条件,Na2O2与与水反应过于激烈水反应过于激烈,会很快消耗完毕会很快消耗完毕,生成的生成的NaOH属强腐蚀性的物质属强腐蚀性的物质;Cl2有毒有毒;H2O2能提供能提供O2,但不但不能吸收能吸收CO2.污水的处理方法污水的处理方法污水处理时，污水中的悬浮物可用混凝法除去；污水处理时，污水中的悬浮物可用混凝法除去；对其他溶解在水中的污染物，则要根据其化学性对其他溶解在水中的污染物，则要

21、根据其化学性质采用有针对性的化学方法，如酸碱中和法、重质采用有针对性的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法等。金属离子沉淀法等。2沉淀法沉淀法对于含有重金属离子的工业废水对于含有重金属离子的工业废水,可以利用某些化可以利用某些化学物质作为沉淀剂学物质作为沉淀剂,与金属离子反应生成沉淀而析与金属离子反应生成沉淀而析出出,从废水中分离从废水中分离.例如，对于含有例如，对于含有Hg2的废水的废水,可可向其中加入向其中加入Na2S,使使Hg2转化为转化为HgS沉淀而除去沉淀而除去: Hg2S2=HgS.由于由于HgS在水中的溶解度极在水中的溶解度极小小,当当S2过量时过量时,Hg2的浓度可降至极低

22、的浓度可降至极低.用这种处用这种处理方法理方法,也能同时将水中所含的也能同时将水中所含的Pb2、Cu2等重金等重金属离子除去属离子除去,所以所以,经过处理的水成为不含重金属类经过处理的水成为不含重金属类污染物的水污染物的水.3处理工业废水还有其他方法，如氧化还原处理工业废水还有其他方法，如氧化还原法等。在实际处理工业废水时，根据污染物组法等。在实际处理工业废水时，根据污染物组成和回收用水水质要求的不同，经常需要采用成和回收用水水质要求的不同，经常需要采用多种技术分步处理，才能达到排放标准或复用多种技术分步处理，才能达到排放标准或复用指标。指标。 为了测量水中有机物等还原性污染物的含量为了测量水

23、中有机物等还原性污染物的含量,通过把通过把1 L水样与强氧化剂完全作用时消耗氧化剂水样与强氧化剂完全作用时消耗氧化剂的量的量,折算成以氧气为氧化剂时的质量折算成以氧气为氧化剂时的质量(O2 mgL1)来表示来表示,称为该水样的化学耗氧量称为该水样的化学耗氧量(COD).我国明文我国明文规定规定:COD500 mgL1的污水不得直接排放的污水不得直接排放.为了为了测定某工业废水的测定某工业废水的COD,实验如下实验如下:量取废水样品量取废水样品20.00 mL,加入加入0.100 molL1 KMnO4溶液溶液10.00 mL和少量稀和少量稀H2SO4,在一定条件下充分反应后在一定条件下充分反应

24、后,再用再用0.200 molL1的草酸钠的草酸钠(Na2C2O4)溶液滴定过量的溶液滴定过量的KMnO4,达到滴定终点时消耗达到滴定终点时消耗Na2C2O4溶液溶液11.00 mL.(1)写出酸性介质中写出酸性介质中KMnO4(被还原为被还原为Mn2)与与Na2C2O4(被氧化为被氧化为CO2)反应的离子方程式反应的离子方程式_.(2)计算该水样的计算该水样的COD，写出计算过程。，写出计算过程。(3)如果每次取水样如果每次取水样20.00 mL，加入等体积的，加入等体积的0.100 molL1酸性酸性KMnO4溶液；为简化计算，令滴定溶液；为简化计算，令滴定过量过量KMnO4时，每消耗时，每消耗1.00 mL Na2C2O4溶液，溶液，就相当于水样的就相当于水样的COD为为10 mgL1，该，该Na2C2O4溶溶液的物质的量浓度应配制为多少？液的物质的量浓度应配制为多少？【答案】【答案】见解析见解析【规律方法】【规律方法】本题题干内容很多本题题干内容很多,注意分析和提注意分析和提取有效信息取有效信息,关键在于理解关键在于理解C