1、中小学资料版高中化学 第4章 保护生存环境 第2节 爱护水资源第2课时改善水质 新人教版选修1第2课时改善水质1混凝法、中和法和沉淀法在污水处理中的应用。(重点)2了解几种主要的污水处理方法，培养合理利用和保护水资源的意识。(难点)一、改善水质的根本措施和污水处理的分类1措施：控制工业废水和生活污水的排放。2改善水质的四种常用方法(1)重复利用废水，回收废水中的有用成分，减少废水的排放量。(2)采用革新工艺，降低废水中污染物的浓度。(3)加强污水处理，使污水达到国家规定的标准以后再排放。(4)加强对水体及污染源的监测和管理。3污水处理(1)处理方法：物理法、生物法和化学法。(2)处理程度：一级
2、、二级和三级。一般根据水质状况和处理后水的去向来确定污水处理程度。1为了经济发展，对于水体采取先污染后治理的经济模式是否科学？【提示】不科学。这种模式不仅不利于经济的持续发展，也对人类健康构成了极大危害。二、污水处理中的主要化学方法及原理方法试剂反应原理(离子方程式)混凝法明矾Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H中和法酸性废水中加Ca(OH)2碱性废水中加H2SO4OHH=H2O沉淀法向含Hg2的废水中加Na2SHg2S2=HgS氧化还原法向酸性含铬废水中加FeSO4Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O2污水处理的方法有活性炭吸附法和混凝法，二者有何区别？【提示】活性炭吸附法属
3、于物理方法，混凝法属于化学方法。污水处理的主要化学方法及其原理第1步导思问题引入，自主探究1怎样除去废水中的重金属离子？【提示】重金属离子容易与CO、OH等离子结合成难溶性固体，因此可选择沉淀法除去。2怎样处理轧钢厂排出的含有盐酸的酸性废水？【提示】利用中和法除去。3怎样处理废水中含有的油类、氰化物、硫化物等物质？【提示】利用氧化还原法。第2步阐述要点归纳，深化知识1混凝法混凝法就是通过加入混凝剂使难以自然沉降的悬浮物形成沉淀的污水处理方法。原理：以明矾净水为例，明矾溶于水后发生电离：KAl(SO4)212H2O=KAl32SO12H2O，Al3水解生成Al(OH)3胶体：Al33H2OAl(
4、OH)3(胶体)3H，Al(OH)3胶粒带正电荷，吸附带负电荷的悬浮颗粒形成较大颗粒而沉淀，使悬浮颗粒从水体中分离出来，达到净水的目的。FeCl3的净水原理与明矾的净水原理类似，Fe3水解成Fe(OH)3胶体后吸附水中的悬浮颗粒聚沉，而达到净水的目的。Fe33H2OFe(OH)3(胶体)3H。Fe是人体需要补充的元素，对人体有益，而Al对人体有害，故用Fe3净水比用Al3净水对人体健康更有益。2中和法中和法就是通过加碱中和酸或加酸中和碱的污水处理方法。常用的碱是熟石灰Ca(OH)2，常用的酸是硫酸或二氧化碳。有关的化学反应可表示为：Ca(OH)2H2SO4=CaSO42H2OH2SO42NaO
5、H=Na2SO42H2O2NaOHCO2=Na2CO3H2ONa2CO3H2OCO2=2NaHCO33沉淀法 沉淀法就是利用某些化学物质作沉淀剂，与废水中的污染物(主要是重金属离子)发生化学反应，生成难溶于水的沉淀析出，从废水中分离出去。沉淀法是除去水中重金属离子的常用方法。4氧化还原法氧化还原法是利用氧化还原反应除去水中的有毒物质的污水处理方法。例如，氯氧化法处理含氰(CN)废水是废水处理的一个典型实例。在碱性条件下，Cl2可将废水中的CN氧化成无毒的N2和CO2等，使水质得到净化：2CN8OH5Cl2=2CO2N210Cl4H2O又如，在酸性条件下，向含铬废水中加入FeSO4，可将Cr2O
6、还原为Cr3：Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O然后再加入熟石灰调节溶液的pH，使Cr3转变为Cr(OH)3沉淀而从废水中除去。中和法中用Ca(OH)2处理的污水中Ca2浓度会增加，导致水的硬度增大，利用氧化还原法除去污水中的重金属离子，一般与沉淀法结合使用。第3步例证典例印证，思维深化如图是某市污水处理的工艺流程示意图。(1)污水处理的主要方法有：中和法；化学沉淀法；氧化还原法；过滤法。其中属于化学方法的有_。A BC D(2)常用的混凝剂可以是_(填一种混凝剂的名称即可)。(3)加入熟石灰的目的是_，写出相关的化学方程式：_。(4)加入Na2S的作用是_。【解析】(1)选A。
7、过滤法属于物理方法，其他三种方法都属于化学方法。根据污水中的成分选择处理方法和所用试剂。水处理过程中常用的混凝剂有硫酸铝Al2(SO4)3、明矾KAl(SO4)212H2O、聚羟基氯化铝、聚丙烯酰胺等。该污水中含有H和Hg2，加入熟石灰目的是中和酸性废水，加入Na2S目的是将Hg2转化成HgS沉淀。【答案】(1)A(2)明矾(其他合理答案亦可)(3)中和酸性废水Ca(OH)22HCl=CaCl22H2O(4)除去Hg2第4步运用精选习题，落实强化1工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法类别都正确的是() 选项污染物处理措施方法类别A废酸加生石灰中和物理法BC
8、u2等重金属离子加硫酸盐沉降化学法C含苯废水用活性炭吸附物理法D含纯碱的废水加石灰水反应化学法【解析】处理酸性污水，应用生石灰中和，属于化学方法；处理含Cu2等重金属离子的污水，一般加S2生成沉淀，属于化学方法；处理含苯废水，用活性炭吸附，属于物理方法；处理含纯碱的废水，应加入适量的酸处理，属于化学方法。【答案】C怎样制取自来水、纯净水第1步导思问题引入，自主探究1废水处理中“曝气”有哪些作用？【提示】增加水中含氧量，加速水中有机物的分解。2饮用水处理中常用哪些物质消毒杀菌？【提示】漂白粉、ClO2、O3等。第2步阐述要点归纳，深化知识1自来水的制法方法试剂或用品目的沉淀铁盐或铝盐除去水中的悬
9、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2.纯净水的制取方法将软化后的自来水用离子交换法、电渗析法、反渗透法或蒸馏法去掉某些离子，如Na、Cl等，可制得纯净水。3饮用水消毒饮用水消毒的原理是加入氧化剂或施加高温，使细菌病毒的蛋白质变性死亡。工业上通常用氧化剂对大量的饮用水消毒。第3步例证典例印证，思维深化为了获取大量的生活饮用水，自来水厂需要用适宜、高效的方法和流
10、程将天然水悬浮物、致病细菌等有害成分降低到规定的含量。 (1)要达到上述目的，一般要经过的基本步骤是：沉降、_、曝气、_。“曝气”的主要目的是_。(2)在第步中，下列物质可以使用的是_(用字母填空)。A明矾B膨润土C烧碱(3)在将天然水制成生活饮用水的过程中，水中不需要除去的成分是_(至少答出一项)。(4)在经过上述四个步骤的处理之后，如果水中Ca2、Mg2的含量超标，还要将水进行_。【解析】在沉降之后必然是过滤。加消毒剂也是必不可少的步骤之一。“曝气”就是使水暴露在空气中，使水与空气接触的面积增大，增加水中的含氧量，以加速水中有机物的分解。明矾可作水的混凝剂，膨润土可做水的辅助混凝剂。对人体
11、有益的矿物质等最好不要除去。降低水中Ca2、Mg2含量的过程叫做硬水的软化。【答案】(1)过滤消毒增加水中的含氧量，加速水中有机物的分解(2)AB(3)对人体有益的矿物质等(4)软化污水处理方法第4步运用精选习题，落实强化2按规定水质必须在感官性指标、化学指标、病理学指标等方面均达标后，才可成为生活饮用水。 【导学号：72062082】(1)感官性指标中有一项要求：不得含有肉眼可见物，水应澄清透明。为达到此要求，净化水时，可以通过加入混凝剂凝聚、沉降，然后通过_(填操作名称)而实现。(2)化学指标中含有水源的pH和硬度两项。测定液体pH的方法是_。日常生活中如何区分硬水与软水？请简述实验步骤与
12、现象：_。(3)病理学指标中对细菌的含量有严格的限制。要杀灭细菌可以向水中加入_等消毒剂，也可以通过_操作，既杀灭细菌，又能得到几乎纯净的水。【解析】(1)水的净化，加入混凝剂后会使一些固体小颗粒凝聚、沉降，然后用过滤的方法除去。(2)测定pH时，要将pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取液体滴到pH试纸上，再与标准比色卡比较测定pH。区别硬水和软水，可用肥皂水，硬水加入肥皂水不会产生大量泡沫，软水会产生大量泡沫。(3)饮用水的消毒可以加入消毒剂，也可以用蒸馏的方法，既杀菌又起到净水的作用。【答案】(1)过滤(2)把pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液体滴到pH试纸上，再与标准比色卡对照加肥皂
13、水振荡，若出现较多泡沫的为软水，否则为硬水(3)漂白粉(或氯气、二氧化氯和臭氧等，一种即可)蒸馏1水是人类生存和发展的宝贵自然资源。下列有关水资源保护的说法不正确的是()A重金属离子对人体有剧毒，可采用沉淀反应除去B化肥中含有植物营养素，可大量使用以改善水环境C轧钢厂排出的含盐酸的废水，可用熟石灰中和处理D天然水中的细小悬浮颗粒，可用明矾等混凝剂净化【解析】化肥中含有氮、磷等植物营养素，会引起水体富营养化，造成水体污染，不能改善水环境。【答案】B2饮用水的消毒剂有多种，其中杀菌能力强，又不影响水质的理想消毒剂是() A臭氧(O3) B漂白剂C苯酚 D氯气【解析】臭氧消毒不会产生杂质。【答案】A
14、3下列污水处理方法中发生的化学反应错误的是()A中和法：Ca(OH)2H2SO4=CaSO42H2OB混凝法：Al33H2OAl(OH)3(胶体)3HC沉淀法：Pb(NO3)2Na2S=2NaNO3PbSD混凝法：Hg2S2=HgS【解析】对于酸性废水或碱性废水，一般采用中和法进行处理；由于废水中的某些污染物常以细小悬浮物的形式存在，很难用自然沉降法除去，需向废水中加入絮凝剂(如明矾等)，就会使细小悬浮污染物聚集成较大的颗粒而沉淀；沉淀法主要用于处理废水中的重金属离子，常用的沉淀剂有Na2S、FeS、MnS等。【答案】D4游泳池中的水是通过砂滤、臭氧和活性炭来净化的。下列有关说法错误的是 ()
15、A砂滤是利用过滤原理除去水中较大的固体颗粒B臭氧可以消毒杀菌是因为臭氧有强氧化性C活性炭可以吸附水中悬浮的杂质D游泳池水中的臭氧浓度越大越好【解析】臭氧浓度不能过大，过大会对人体有害。【答案】D5目前，城市污水处理厂多采用活性污泥法二级处理工艺来进行污水处理。该工艺的一级处理是在沉淀池中通过过滤除去污水中的固体沉淀物和悬浮物，再加入一定量的化学试剂中和酸性或碱性物质。二级处理是采用空气曝气活性污泥法，利用细菌等微生物除去废水中的有机污染物。(1)在这种污水处理工艺中，采用的污水处理方法有_(填字母)。A化学法B生物法C物理法(2)在这种污水处理工艺的二级处理中要进行“曝气”，其主要目的是_。(
16、3)采用这种工艺处理过的水可回收再利用，它_(填“可以”或“不可以”)直接用作生活饮用水，其原因是_。【解析】(1)由题干中“过滤”“加化学试剂”“利用细菌等微生物”的字眼即可作答。(2)“曝气”的含义是使水暴露在空气中，使水与空气接触的面积增大，增加水中的含氧量，以加速水中有机物的分解。(3)该工艺所采用的方法对污水的处理不是很彻底，如未涉及重金属离子的除去等。【答案】(1)ABC(2)增加水中的含氧量，加速水中有机物的分解(3)不可以该工艺所采用的方法对污水的处理不是很彻底，处理过的水的水质不符合生活饮用水的标准学业分层测评(十六)(建议用时：30分钟) 学业达标1要防止水体污染，改善水质
17、，最根本的措施是()A控制工业废水的排放 B对河水进行消毒处理C控制农田排水 D减少用水量【解析】改善水质的根本措施是控制工业废水和生活污水的排放。【答案】A2大地震发生后居民的饮用水受到污染，需向灾民发放大量的净水剂和漂白粉，其主要作用是()A洗衣服 B洗刷生活用品C消毒防疫 D除去泥沙【解析】饮用水和人们健康息息相关，饮用水制备应经过沉降、杀菌消毒。【答案】C3水体污染物有：.含盐酸的酸性废水，.油类、氰化物、硫化物，.重金属离子。污水处理的化学方法有：a.中和法，b.沉淀法，c.氧化还原法。所采用的方法对水体污染物处理不正确的是()A，a B，cC，b D，b【解析】含盐酸的酸性废水用中
18、和法处理，含油类、氰化物、硫化物的废水用氧化还原法处理，含重金属离子的废水用沉淀法处理，故C不正确。【答案】C4下列水处理的方法或选用试剂正确的是()除去悬浮物：用明矾或FeCl3脱色去味：用活性炭杀菌消毒：用液氯、漂白粉硬水软化：煮沸法、药剂法、离子交换法A BC D【答案】D5某工厂排放的酸性废水中含有较多的Cu2，对农作物和人畜都有害，欲采用化学法除去有害成分，最好是加入下列物质中的() A食盐、硫酸 B胆矾、石灰水C铁粉、生石灰 D苏打、盐酸【解析】铁粉能除去Cu2，生石灰能中和H且能沉淀Fe2。【答案】C6下列关于水处理的方法不正确的是()A向水中通入O3，用来消毒B向酸性废水中加入
19、生石灰，将其中和C向废水中加入Na2CO3，可将细小悬浮物凝聚D向废水中加入Na2S，可将其中的Cu2、Hg2沉淀【解析】碳酸钠不能使水中悬浮物凝聚，只能除去其中的Ca2等。【答案】C7下列处理方法与对应的反应方程式不正确的是()A用Na2S去除废水中的Hg2：Hg2S2=HgSB用催化法处理汽车尾气中的CO和NO：CONOCNO2C向污水中投放明矾，生成能凝聚悬浮物的胶体：Al33H2OAl(OH)3(胶体)3HD用高温催化氧化法去除烃类废气(CxHy)：CxHy(x)O2xCO2H2O【解析】NO2为污染性气体，是引起光化学烟雾的原因之一，用催化剂处理汽车尾气中的CO和NO不能再产生污染性
20、气体，发生的反应为2NO2CO2CO2N2。【答案】B8自来水加工处理流程如下，下列有关其说法不正确的是()A若用FeSO4作混凝剂，最终铁将以Fe(OH)2形式进入反应沉淀池B投药时常加入适量石灰，是为了除去水中的Mg2、HCO等C自来水生产中，前加氯起消毒杀菌作用，后加氯是保持水中有效氯的含量，防止自来水二次污染D用ClO2消毒自来水，消毒效率约是同质量氯气的2.63倍【解析】A中最终将以Fe(OH)3形式进入反应沉淀池；B、C正确；D中首先知道含氯氧化剂一般变为氯离子，设ClO2质量为m g，ClO2得到的电子数为5，Cl2则得到2，故前者约是后者的2.63倍。【答案】A能力提升9水是一
21、种宝贵的自然资源。请回答： (1)排放含_(填序号)的化合物会导致水体富营养化。磷钠氮汞(2)向含Hg2的废水中加入Na2S以除去Hg2，该反应的离子方程式为_。(3)某工厂排出的废水中含有大量的Fe2、Cu2和SO。某校研究性学习小组设计如下流程以回收铜和硫酸亚铁。请回答：()反应的离子方程式为_ 。()操作中用到的玻璃仪器是_(填字母)。a烧杯b漏斗c玻璃棒d酒精灯()原料的名称为_。()将氢氧化钠溶液滴加到硫酸亚铁溶液中，观察到的现象为_。有关反应的化学方程式为_。【解析】(1)造成水体富营养化的元素主要是N和P。(2)Hg2和S2可生成HgS沉淀。(3)原料为铁，充分反应后过滤(操作)
22、，得固体成分为Cu和Fe，再与稀硫酸反应生成FeSO4，剩余Cu过滤回收，滤液蒸发、浓缩、冷却、结晶即得FeSO47H2O。【答案】(1)(2)Hg2S2=HgS(3)()Cu2Fe=Fe2Cu()abc()稀硫酸()生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色2NaOHFeSO4=Fe(OH)2Na2SO4、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)310为提高生活用水的卫生标准，硬度较高的水在饮用之前一般需经过如下处理过程：硬度较高的水净化软化消毒饮用水。 【导学号：72062152】(1)净化常用绿矾，请写出相关离子方程式：_。(2)软化可用加热法、石灰纯碱法(药剂法)、离子交换法。请
23、写出石灰纯碱法的离子方程式：_。(3)消毒常用氯气，原因是_。(4)有人研究用高铁酸钠Na2FeO4，易被还原成Fe(OH)3溶于不洁且浑浊的水中，发现它既有消毒杀菌作用，又有使水变澄清的功能(与明矾净水原理相似)。请分析这种功能的主要原因：_。【解析】(1)FeSO4电离出的Fe2与水作用生成Fe(OH)2，Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3胶体，产生的Fe(OH)3胶体可以吸附水中悬浮物达到净水作用：Fe22H2OFe(OH)22H、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，由合并得：4Fe210H2OO2=4Fe(OH)3(胶体)8H。(2)加入Ca(OH)2的作用
24、是转化HCO为CO，同时沉淀Mg2，加入纯碱的作用是沉淀Ca2；HCOOH=COH2O、Mg22OH=Mg(OH)2、Ca2CO=CaCO3。(3)Cl2可以与水作用生成具有强氧化性的HClO，生成的HClO可以杀菌消毒：Cl2H2OHClHClO。(4)在Na2FeO4中Fe元素显6价，具有很强的氧化性，可以杀菌消毒；在Na2FeO4杀菌消毒的过程中，Na2FeO4被还原生成Fe(OH)3胶体，具有吸附性，使水变澄清。【答案】(1)4Fe210H2OO2=4Fe(OH)3(胶体)8H(2)HCOOH=COH2O、Mg22OH=Mg(OH)2、Ca2CO=CaCO3(3)Cl2可与水作用生成具有强氧化性的HClO：Cl2H2OHClHclO(4)Na2FeO4中的Fe元素显6价，具有很强的氧化性，可以杀菌消毒；Na2FeO4在反应过程中被还原，生成具有吸附性的Fe(OH)3胶体，吸附水中杂质，使水变澄清
