人教版高中化学选修2第二章《污水处理与海水淡化》 43页

第二课时　污水处理与海水淡化\n\n1．了解污水中一些离子及有机物的危害。2．了解污水处理的几种常见方法。3．了解海水淡化的方法和意义。\n\n一、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。物理法生物法化学法一级二级三级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\n(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。某些化学物质做沉淀剂，与重金属离子反应生成沉淀析出物理法不溶解可降解有机物部分胶体化学沉淀法氧化还原法离子交换法反渗透法\n二、海水淡化1．海水淡化主要有和。2．电渗析是指利用对水中阴、阳离子的，在外加作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到目的的方法。蒸馏法电渗析法离子交换法选择透过性电场淡水和浓缩海水分离\n\n一、污水处理什么是水体污染？其主要来源有哪些？[师生互动]【提示】(1)水体污染：是指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。(2)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。\n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。\n处理污水的方法概括起来主要有哪些？[学生交流]【提示】污水处理的方法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。\n(2009年安徽理综)某厂废水中含5.00×10－3mol·L－1的Cr2O72－，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次为＋3、＋2)，设计了如下实验流程：\n(1)第①步反应的离子方程式是______________________________________。(2)第②步中用pH试纸测定溶液pH的操作是：_____________________________________________________。(3)第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有________。(4)欲使1L该废水中的Cr2O72－完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4，理论上需要加入________gFeSO4·7H2O。\n【解析】(1)Cr2O72－有较强氧化性，FeSO4·7H2O中Fe2＋有一定的还原性，在酸性介质中发生氧化还原反应，Cr2O72－转化为Cr3＋，Fe2＋转化为Fe3＋。Cr2O72－＋14H＋＋6Fe2＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。(2)应将pH试纸展放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液滴在试纸中部，再与标准比色卡对照得出pH。(3)由题给实验流程可知：Fe2＋过量，加NaOH时，产生Cr(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2三种沉淀物。\n(4)1L废水中含n(Cr2O72－)＝5.00×10－3mol。由题意得：Cr2O72－～4Cr0.5Fe1.5FeO4～10FeSO4·7H2O，所以理论上n(FeSO4·7H2O)＝10n(Cr2O72－)＝0.05mol。m(FeSO4·7H2O)＝0.05mol×278g·mol－1＝13.9g。【答案】(1)Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(2)将一小片pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2(4)13.9\n【点评】本题考查了氧化还原反应、离子方程式书写、pH试纸的使用，利用元素守恒进行计算等知识，着重考查了考生用所学知识解决或解释新情境下新问题的能力及综合分析能力。\n1.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．①②③④【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。【答案】A\n二、海水淡化全世界水资源总量为14亿立方米，而其中只有2.5%是可饮用的淡水。这其中70%又被用于农田灌溉。那么海水为什么不能直接饮用？[学生交流]【提示】因为海水中含有许多化学物质，有的浓度过高对动、植体有害，故不能直接饮用。\n电渗析淡化海水的原理如何？[师生互动]【提示】是使用一种特别制造的薄膜实现的。在电力作用下，海水中盐类的阳离子穿过阳膜跑向阴极方向，不能穿过阴膜而留下来；阴离子穿过阴膜跑向阳极方向，不能穿过阳膜而留下来。这样，盐类离子被交换走的管道中的海水就成了淡水，而盐类离子留下来的管道里的海水就成了被浓缩了的卤水。\n多级闪急蒸馏海水的流程怎样？参考教材P30图2－4简述。[师生互动]【提示】在一定的压力下，把经过预热的海水加热至某一温度，引入第一个闪蒸室，降压使海水蒸发，产生的蒸汽在热交换管外冷凝而成淡水，而留下的海水，温度降到相应的饱和温度。依次将浓缩海水引入以后各闪蒸室逐级降压，使其蒸发，再冷凝而得到淡水。闪蒸室的个数，称为级数，最常见的装置有20～30级，有些装置可达40级以上。\n\n以下是有关海水淡化的叙述，其中不正确的是()A．蒸馏法比电渗析法获得的淡水纯度高B．蒸馏法比电渗析法获得的淡水纯度低C．电渗析法所形成的浓水属于纯无用之水D．电渗析法所形成的浓水可以再利用【解析】由于海水中的盐类沸点都很高，电渗析时离子的移动是有自由性的，所以蒸馏法比电渗析法获得的淡水纯度高。电渗析法所形成的浓水又叫卤水，可从其中提取多种化工原料。【答案】BC\n【点评】用蒸馏法使海水淡化是将海水加热，使其变为蒸汽，再冷凝得到蒸馏水。其特点是设备简单，易操作，淡水质量好，但耗能大，今后发展的趋向是将工业余热用于海水淡化，这是经济合理的途径。\n(1)现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟型阴离子交换树脂(ROH)，则图中离子交换柱中分别装入的离子交换树脂(填代表式)：A柱是________；B柱是________。2．磺化煤(代表式NaR)是一种钠型离子交换剂，它能使硬水中的Ca2＋、Mg2＋通过交换树脂被除去而软化。现代海水(已知海水中含Na＋、Ca2＋、Mg2＋)的淡化方法是使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如右图所示。\n(2)按上述顺序装柱的理由是___________________________。【解析】要使海水淡化，必须借离子交换树脂的作用除去海水中Na＋、Ca2＋、Mg2＋及Cl－等离子，但若先将海水通过ROH树脂，溶液中会生成较多的OH－使Mg2＋转化成Mg(OH)2沉淀而堵塞交换柱，故必须先将海水通过HR树脂。【答案】(1)HRROH(2)若使海水先通过ROH树脂，溶液中会有较多的OH－，这样使海水中Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，造成交换柱堵塞而使海水淡化失败\n\n早在16世纪时，英国女王曾颁布过一道命令：对发明廉价淡化海水方法者给予一万英镑的奖金。当时的一万英镑可不是一笔小数目，大约折合今天的700多万元人民币。有趣的是，400年以来竟没有哪位科学家夺得这笔奖金，至今，英国政府宣布女王当年的悬赏仍然有效。可见廉价淡化海水之难。随着世界经济和人口的发展，各国对淡水的需求缺口越来越大，以至有28个国家已经被列为缺水国或严重缺水国(我国就在其中)。为解决淡水问题，各国想尽了办法，如跨流域调水、节约用水、污水净化再利用等。然而这只是水资源的时空位移，并不能增加淡水资源的总量。于是，人们再次将目光投向汪洋大海，希望将那取之不尽的苦涩海水变成可以饮用和可以使用的淡水。\n[研究性学习]反渗透法淡化海水的原理探究纯水制造工业中应用最广泛的膜分离技术有电渗析法和反渗透法。若用半透膜把含盐浓度不同的两种水分开后，低浓度溶液中的水会自动通过膜渗透到高浓度溶液中，这样两溶液高度改变形成的压强差即渗透压。若在含盐高的一侧外加一压力，则可迫使水向相反方向渗透，将水排出而使盐留下。\n\n1．下列有关环境保护的说法中错误的是()A．含氮、磷化合物的生活污水大量排放可使水体富营养化，使自然水域产生“水华”现象B．为防止全球气候变暖的进一步恶化，联合国环保组织要求各国大量减少二氧化硫的工业排放量C．甲醛、苯及其同系物、氨气、氡气等是劣质建筑材料和装修材料释放出的常见污染物，对人体有害D．废旧电池的集中处理是为了防止其中的重金属离子对土壤和水源造成污染\n【解析】氮、磷元素是植物生长的营养元素，能使水体富营养化，使自然水域产生“水华”现象或使海水发生“赤潮”等；二氧化碳的过量排放才是造成温室效应的罪魁祸首，二氧化硫的过度排放是形成酸雨的主要原因；建筑材料和装修材料释放出的甲醛、苯及其同系物、氨气、氡气等是室内的主要污染物，因此新装修的房子要加强通风；废旧电池中的汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。【答案】B\n2．我们饮用的水是由源水净化所得。已知，明矾能将水中的悬浮物凝聚而沉淀，氯气可杀菌。家庭饮用水的净化过程正确的是()A．源水→过滤→加氯气→加明矾→沉淀→净水B．源水→加氯气→过滤→加明矾→沉淀→净水C．源水→加明矾→加氯气→过滤→沉淀→净水D．源水→加明矾→沉淀→过滤→加氯气→净水【解析】应将源水中大量悬浮杂质用净水剂(明矾)除去，再用杀菌消毒剂(氯气)将微生物等细菌除去。【答案】D\n3．若实行海水淡化供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是()A．用明矾使海水中的盐分沉淀而淡化B．利用太阳能使海水蒸馏而淡化C．将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含盐分的离子【解析】海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项A，明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O，不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。【答案】A\n4．《科学》评出2004年10大科技突破，其中“火星上‘找’到水的影子”名列第一。下列关于水的说法中错误的是()A．用膜分离的方法可以使海水淡化B．高效催化剂可使水分解，同时释放能量C．密度小于1g/cm3的溶液，浓度越大，密度越小D．金属的电化学腐蚀中，水参与了正极反应\n【解析】膜分离法是海水淡化的其中一种方法，A项正确；催化剂可以加快化学反应速率，但不能改变反应的方向和热效应，B项错误；C项正确，如常见的氨水、乙醇溶液等均如此；金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，D项正确。【答案】B\n5．观察下图，回答下列问题：\n(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________。\n【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。【答案】(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\n6．水是生命之源，也是重要的环境要素之一。(1)观察下图(Ⅰ)，若用1L水来代表地球上的总水量，要比较精确地量取地球上的淡水量，应选择的仪器是()A．100mL烧杯B．50mL烧杯C．100mL量筒D．50mL量筒\n(2)图(Ⅱ)是某居民小区中垃圾收集点(小圈)的布局，它在选址上存在的问题有________；垃圾收集点选址应考虑的因素包括___________________________________________________。(3)有人设想在住宅小区附近建立小型生活垃圾焚烧厂，其流程如图(Ⅲ)。请将图(Ⅲ)中①②③所要表达的内容填在下面的横线上。\n①______________________________________；②______________________________________；③______________________________________。【解析】(1)淡水只占3%，只有0.03L即30mL，故选用50mL量筒。(2)对河水造成污染的污染源之一是生活污水，生活垃圾场靠近小河，必定造成严重污染。(3)焚烧垃圾是一种常用的方法，但必须对废气严格处理。\n【答案】(1)D(2)分布不均匀(不合理，太集中)、沿河放置污染水源　是否对小区景观产生影响，是否污染环境、是否便于运输等(3)①垃圾分类收集点②热能③再利用(制砖、制肥料、作建筑填料)\n练考题、验能力、轻巧夺冠