《水的净化与污水处理》导学案3 8页

《水的净化与污水处理》学案学习目标1.了解自来水的净化原理。2.了解净水的常用方法——混凝法和化学软化法。3.了解污水处理的技术可分为物理法、生物法和化学法等。4.了解污水处理的化学原理。5.了解中和法和沉淀法在污水处理中的应用。课前预习【情景材料】如何获得在人们的生活和生产中可以使用的洁净的水，本课题从三个角度度介洁净水的获取方法，即从天然淡水、从生产或生活污水及从海水中获取洁净水。介绍水净化的化学原理、方法和简要流程。例如，天然水的净化主要介绍了混化学软化法；污水处理介绍了中和和法和沉沉淀法等。【预习内容】根据教材有关内容填写下列空白：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.和的要求。2.选择有效的和。3.考虑必要的，进行质量、数量及等方面的综合评价。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，使，然后过滤除去的方法。(2)常用的混凝剂在生活中常用作混凝剂，在工业生产中还常用、、、等作混凝剂。(3)明矾的净水原理①写出明矾发生电离和水解的方程式、。②Al(OH)3胶体粒子带电，通过作用，破坏了天然水中胶体杂质的，使胶体杂质，同时，Al(OH)3还能吸附一些一同聚沉，从而起到了净水作用。\n2.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。流程如下：→→。(2)常用的杀菌剂有：、、等。三、污水处理污水处理的技术很多，可分为、和等。根据污水处理的程度又分为、、。1.污水处理的常用方法常见方法有法、法等。(1)中和法①对酸性或碱性废水，可用法处理。常用处理酸性废水；用处理碱性废水。②高浓度的酸、碱废水，应先，如回收其中的酸或碱，再用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。2.污水处理流程一级处理通常采用，即用格栅间，沉淀池等除去污水中的污染物。二级处理采用生物方法及某些化学方法，除去水中的和。三级处理主要采用、、和等，对污水进行深度处理和净化。预习内容答案一、1.水质数量2.方法设备成本核算经济实用二、1.混凝剂细小的悬浮物和胶体聚集成较大的颗粒而沉淀明矾硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SO42－　Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋正电性吸引稳定性聚沉悬浮物2.杀菌消毒混凝沉淀过滤杀菌氯气二氧化氯臭氧三、物理法生物法化学法一级二级三级1.酸碱中和重金属离子沉淀中和熟石灰硫酸或CO2回收利用浓缩法中和法某些化学物质做沉淀剂，与重金属离子反应生成沉淀析出2.物理法不溶解可降解有机物部分胶体用化学沉淀定法氧化还原法离子交换法反渗透法堂中互动\n【问题探究1】天然水中含有细菌，其主要成分是蛋白质。请你举出几种在家中能杀灭水中细菌的简单方法。城市自来水以天然水为水源，你能简要地说明获取自来水的过程吗？从饮用水消毒剂和混凝剂的使用来看，请你思考：在采取某种化学方法处理生活中的问题时，一般需要考虑哪些问题？【教师点拨】杀菌主要是是蛋白质变性，加热或强氧化性；获取自来水主要是让学生将课本介绍形成简单的流程；生活用水主要考查学生对饮用水的知识。分析解答:加热煮沸、在水中通入臭氧、在水中加入84消毒液等。天然水一沉降过滤一加入混凝剂一沉降过滤一加入消毒剂一自来水。可以从两个方面考虑，首先是所采用的有效的化学方法，如反应原理适用、添加试剂的性质、顺序和量等。其次，还要考虑应用化学方法所产生的的经济和社会等方面的问题，主要指成本核算、对生态环境和人体健康是否有直接影响或是有潜在的、长远的影响等。【即学即练1】某综合实践活动小组到自来水厂进行参观，了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Ca2+、Mg2+、HCO3—、Cl—等，加入CaO后生成Ca(OH)2，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________________________________。(2)加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是______________(填序号)。①只有物理过程，无化学过程②只有化学过程，无物理过程③既有化学过程又有物理过程FeSO4·7H2O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___________。(3)通入二氧化碳的目的是________________和__________________。(4)气体A的作用是__________________。(5)下列物质中，可以作为气体A的代替品_____________(填序号)。①ClO2   ②浓氨水    ③SO2    ④浓硫酸1.(1)HCO3－+OH－=CO32－+H2O[Ca2＋+2HCO3－+2OH－=CaCO3↓+CO32－+2H2O或Ca2++2HCO3－+2OH-=CaCO3↓+CO32－+2H2O或Mg2++2OH—=Mg(OH)2↓](2)③Fe(OH)3(3)除去钙离子调节溶液酸度(4)杀菌消毒(5)①【解析】由题意知：含有Ca2＋、Mg2＋、HCO3－、Cl－的源水中加入CaO后发生的复分解反应有：HCO3－+OH－=CO32－+H2O、Ca2＋+2HCO3－+2OH－=CaCO3↓+CO32－+2H2O、Ca2++2HCO3－+2OH-=CaCO3↓+CO32－+2H2O、Mg2++2OH—=Mg(OH)2\n↓，任意写出一个即可。加入凝聚剂除去其中的悬浮固体颗粒，该过程既有胶体的吸附作用，也发生了化学反应，所以既有化学过程又有物理过程。FeSO4·7H2O加入后生成红褐色Fe(OH)3胶状沉淀。通入二氧化碳的目的是除去钙离子并调节溶液酸度。气体A应是氯气，其作用是杀菌消毒，所以可以用具有强氧化性的ClO2代替。【问题探究2】水体污染主要来源有哪些？【教师点拨】大量污染物质排入水体，超过水体的自净能力使水质恶化，水体及周围的生态平衡遭到破坏，对人类健康、生活和生产活动等造成损失和威胁的情况。从污水的来源考虑。分析解答:水体污染的主要来源：工业污染：工厂的“三废”(废气、废渣、废液)倒入江河、地下，污染江河和地下水。农业污染：农药、化肥的不合理使用，也易造成水的污染。生活污染：生活污水及生活垃圾的任意排放，造成水的污染。其他污染：A.病原微生物污染；B.需氧有机物污染；C.富营养化污染(赤潮)；D.恶臭物污染；E.地下水硬度升高；F.重金属离子污染(水俣病)；J.石油泄露造成的海水污染；H.热污染；I.放射性水污染。【即学即练2】巢湖是全国五大淡水湖之一，是风景秀丽的鱼米之乡。最近市政府决定对城内护城河进行治理，使城内风景、环境更加美好。下列做法不正确的是()A.清除河底污泥以提高水的质量B.禁止生活污水、小企业废水和其它未经处理的水排入河中C.鼓励市民和企业采用低碳经济方式进行活动和生产D.护城河边的居民可以适当地将生活垃圾和废水倒入河中1.D【解析】对城内护城河进行治理，可以清污，以及进行源头控制，A、B正确；提高居民和企业的环保意识和生活经营方式才是治污的根本，C正确；将生活垃圾和废水倒入河中只能加重污染，D错，答案为D。【问题探究3】处理污水的方法概括起来主要有哪些？为什么用Na2S除去Hg2+的同时，也能将水中所含的Pb2+、Cu2+等重金属离子除去？请写出有关反应的离子方程式。【教师点拨】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，经常需要采用多种技术分步处理，才能达到排放标准或复用指标。将水中所含的Pb2+、Cu2+等重金属离子除去，使经过处理的水成为不含重金属类污染物的水。分析解答：污水的悬浮物可用混凝法除去；对其他溶解在水中的污染物，则应据其化学性质有针对性地处理。常见方法有酸碱中和法、重金属离子沉淀法等。因为会生成PbS、CuS等难溶物质而除去。Hg2++S2—=HgS↓Pb2++S2—=PbS↓Cu2++S2—=CuS↓。【即学即练3】某河道两旁有甲、乙两厂，它们排放的工业废水中共含K+、Ag+、Fe3+、Cl—、OH—、NO3—六种离子。甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含的三种离子是________、________、________。\n乙厂的废水中含有另外三种离子。如果加入一定量________(选填：活性炭、硫酸亚铁、铁粉)，可以回收其中的金属________(填写金属元素符号)。另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的________(填写离子符号)转化为沉淀，经过滤后的废水主要含________，可用来浇灌农田。2.OH－、K+、Cl－　 铁粉  Ag　Ag+、Fe3+、Cl－、OH－　KNO3【解析】甲厂排放的工业废水明显呈碱性，说明其中一定含有OH—，则分析能与OH—共存或不能与OH—共存的其他离子即可。与OH—可以共存的离子有K+、Cl－、NO3—，考虑到Ag+与Cl—不能共存。所以，甲厂废水中所含的三种离子应是OH－、K+、Cl－，则乙厂的废水中含有的另外三种离子是Ag+、Fe3+、NO3—。在乙厂的废水中加入一定量的铁粉可得到Ag。甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，Ag+与Cl—生成AgCl沉淀，Fe3+与OH—生成Fe(OH)3沉淀，过滤后废水中主要含K+和NO3—，即KNO3。课外练习1.不属于净化天然水的混凝剂的是(　　)A.硫酸铝B.硫酸亚铁C.硫酸镁D.聚合铝2.污水处理的主要方法有：①中和法；②化学沉淀法；③氧化还原法；④过滤法。其中属于化学方法的有(　　)A.①②③B.①②④C.②③④D.①②③④3.天然水里一般含有Ca2＋、Mg2＋等多种离子。人们把含有较多量Ca2＋、Mg2＋的水叫做硬水，含有较少量或不含Ca2＋、Mg2＋的水叫做软水；降低水中Ca2＋、Mg2＋含量的过程叫做硬水软化。如果硬度太高(含Ca2＋、Mg2＋的浓度太大)会给生产、生活带来很多不利，因此硬水的软化是水处理的重要方面之一。离子交换法常用于工业锅炉用水的软化。离子交换剂多种多样，磺化煤(NaR)就是一种阳离子交换剂。(1)写出用磺化煤软化含Ca2＋、Mg2＋浓度较高的硬水的化学方程式______________________________________。(2)用药剂软化法软化过的水总是含有一定浓度的Ca2＋、Mg2＋，其原因是____________________________________________________________________________。(3)参考烧水后的锅或壶中结有水垢的现象分析说明，如果用硬度太高的水作锅炉用水，主要的不利因素是___________________________________________________________。4.洪涝地区欲将江河水转化为可饮用的水。请排列下列合理的处理顺序________。①化学沉降　②消毒杀菌　③自然沉降　④加热煮沸(1)铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾还强，本身在水处理过程中还原成Fe3＋，同时达到①②两目的。请解释其原因是_____________________________________________________。(2)加热煮沸的目的是为了___________________________，最后使之转化为____\n______沉淀。5.(2010年全国理综)水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：(1)天然水中溶解的气体主要有___________、__________________；(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是_________________(填其中任何两种)其净水作用的原理是_______________________________。6.(6分)观察下图，回答下列问题：(1)图中所表现的景象是水循环过程中的________环节，图中景象与自然过程相比，显著不同之处在于____________。(2)图中污水处理厂的污水来自________、________两个方面。(3)图中达标水排放口与污水进入口相比，水中的________将会增加，________、________将减少。加速污水处理的环境因素有________、________。(4)面对水污染问题，人们在用水过程中，一方面要注意______________；另一方面要注意________。7.(9分)含有农药、染料、酚、氰化物以及引起色度、臭味的废水，常用化学氧化法进行处理，所用的氧化剂有氯类(如液氯、次氯酸钙、次氯酸钠等)和氧类(如空气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等)。一个典型实例是用氧氯化法处理含有剧毒的氰化物(含CN－)的废水。在碱性条件下(pH＝8.5～11)，氯气可将氰化物中的CN－氧化为只有其毒性0.001的氰酸盐(含CNO－)。(1)写出含CN－废水用氯气氧化生成氰酸盐的离子方程式：______________________________________。(2)若向含CNO－的废水中再通入氯气，可使CNO－转化为无毒的气体，写出这个反应的离子方程式：______________________________________。(3)在用液氯不便的地区，可用漂白粉处理含CN－的废水，若将其氧化为CNO－，其离子方程式为______________________________________。\n【参考答案】1.C【解析】混凝剂利用其中金属阳离子水解产生的氢氧化物胶体来净水，Fe2＋水解效果已不好，Mg2＋水解更弱，MgSO4不能作混凝剂。2.A【解析】本题考查了物质分离的方法。中和法、化学沉淀法(加入化学试剂形成沉淀)和氧化还原法均属于化学方法，而过滤法是分离难溶性固体和液体的混合物的方法，为基本实验操作，所以选A。3.(1)2NaR＋Ca2＋=CaR2＋2Na＋、2NaR＋Mg2＋=MgR2＋2Na＋(2)CaCO3、Mg(OH)2虽然溶解度较小，但不是绝对不溶(3)锅炉结垢，热传递效率下降，浪费能源，甚至引起锅炉爆炸【解析】(2)CaCO3、Mg(OH)2在水中都有一定的溶解能力。(3)水垢是热的不良导体。4.③①②④(1)①铁酸钠的强氧化性使之能杀菌消毒；②被还原生成的Fe3＋发生水解生成Fe(OH)3(胶体)，能吸附水中的悬浮物而起到净水的作用(2)降低水中的暂时硬度　Mg(OH)2、CaCO35.(1)O2  CO2(或氮气)(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉，达到净化目的【解析】(1)天然水中溶解的气体来自空气，所以主要是O2、CO2(或N2)(2)净化处理水的原理就是利用铝盐、铁盐水解产生的胶体来吸附天然水中的悬浮物，同时也可以破坏其他带异电的胶体，使其聚沉而达净化目的，所以常用的混凝剂有明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等。6.(1)地表径流　人类活动的参与和影响(2)生产(工厂)　生活(城镇)(3)溶解氧　藻类　细菌含量　日光　空气(4)减少污水排放节约用水【解析】本题为一幅示意图，它表示了污水的两种主要来源，污水处理的主要流程及功能。7.(1)CN－＋Cl2＋2OH－=CNO－＋2Cl－＋H2O(2)2CNO－＋3Cl2＋8OH－=2CO32－＋6Cl－＋4H2O＋N2↑(3)CN－＋ClO－===CNO－＋Cl－【解析】(1)CN－是在碱性条件下被Cl2氧化的，故反应应有OH－参加，产物除生成氰酸盐外还应有Cl－及H2O，离子方程式为：CN－＋Cl2＋2OH－=CNO－＋2Cl－＋H2O。(2)当Cl2\n过量时，(1)中的产物CNO－与Cl2反应，碱性条件下不可能产生CO2及其他气体，而碳元素的存在形式为CO32－，无毒气体一定为N2，离于方程式：2CNO－＋3Cl2＋8OH－===2CO32－＋6Cl－＋4H2O＋N2↑。(3)由于漂白粉中的ClO－具有强氧化性，故可发生反应：CN－＋ClO－=CNO－＋Cl－。