2018高中化學(xué) 第二單元 化學(xué)與資源開發(fā)利用 2.1.1 天然水的凈化課件 新人教版選修2.ppt

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第二單元化學(xué)與資源開發(fā)利用 課題1獲取潔凈的水 第1課時(shí)天然水的凈化 1 能記住天然水凈化的基本方法 2 會(huì)運(yùn)用天然水凈化的化學(xué)原理 1 混凝法 1 定義 加入混凝劑 使細(xì)小的懸浮物和膠體聚集成較大的顆粒而沉淀 然后過濾除去的方法 2 常用的混凝劑在生活中常用明礬作混凝劑 在工業(yè)生產(chǎn)中還常用硫酸鋁 聚合鋁 硫酸亞鐵 硫酸鐵等作混凝劑 3 明礬凈水原理 Al OH 3在水中以絮狀的膠體形式存在 Al OH 3膠體粒子帶正電 水中的膠體雜質(zhì)一般帶負(fù)電 通過電性吸引作用 使膠體雜質(zhì)聚沉 Al OH 3膠體有較大的表面積 能吸附水中懸浮的雜質(zhì) 鐵鹽的水解反應(yīng)與鋁鹽相似 你能寫出Fe3 水解的離子方程式嗎 4 獲取生活用水 混凝劑難以清除溶解于水中的有機(jī)物 無機(jī)鹽和微生物 獲取生活用水的一般過程 混凝沉淀過濾殺菌 城市自來水以天然水為水源 你能簡(jiǎn)要說明獲取自來水的過程嗎 提示天然水 自然沉降 過濾 加入混凝劑 沉降過濾 加入消毒劑 自來水 2 化學(xué)軟化法 1 天然水可分為硬水和軟水 硬水 含有較多Ca2 Mg2 的水 軟水 含有少量Ca2 Mg2 或不含Ca2 Mg2 的水 2 水的硬度可分為暫時(shí)硬度和永久硬度 暫時(shí)硬度 水的硬度是由Ca HCO3 2或Mg HCO3 2所引起的 永久硬度 水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的 天然水大多同時(shí)具有暫時(shí)硬度和永久硬度 3 硬水軟化的方法 具有暫時(shí)硬度的水可用加熱法進(jìn)行軟化 具有永久硬度的水可采用藥劑法和離子交換法進(jìn)行軟化 常用化學(xué)藥劑有純堿和生石灰等 如何區(qū)分硬水和軟水 提示可用兩種方法 加入肥皂水振蕩 有大量泡沫產(chǎn)生的是軟水 泡沫很少且有浮渣產(chǎn)生的是硬水 加入飽和Na2CO3溶液 無沉淀產(chǎn)生的是軟水 有沉淀產(chǎn)生的是硬水 一 二 一 天然水的凈化1 混凝法FeSO4 7H2O凈水原理 FeSO4 7H2O溶于水得Fe2 aq Fe3 aq Fe OH 3 使水中的膠體雜質(zhì)聚沉 同時(shí)吸附一些懸浮物而沉降 獲得符合不同質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水 特別提醒Fe OH 2溶解度較大 混凝效果不好 應(yīng)將Fe2 氧化成Fe3 水解得到Fe OH 3 一 二 2 化學(xué)軟化法 1 天然水中的可溶性雜質(zhì) 有機(jī)物類 氣體 如氧氣 二氧化碳 二氧化硫等 一 二 2 硬水的軟化方法 加熱法 適用于降低水的暫時(shí)硬度 具有暫時(shí)硬度的水 經(jīng)加熱煮沸可使其軟化 使其碳酸氫鹽轉(zhuǎn)化為難溶的碳酸鹽 其中值得注意的是 煮沸時(shí)分解形成的碳酸鎂在繼續(xù)受熱的情況下生成更難溶解的Mg OH 2 一 二 藥劑法 a 藥劑 常用的化學(xué)藥劑有純堿 生石灰等 工業(yè)鍋爐用水還常用磷酸鹽處理 b 適用范圍 降低水的暫時(shí)硬度和永久硬度 c 用石灰法軟化硬水時(shí) 常和純堿一起使用 目的是用純堿除去過量的石灰 工業(yè)上稱為石灰純堿法 其基本原理為 首先加入石灰乳 Ca OH 2 將由鎂離子引起的硬度轉(zhuǎn)化為由鈣離子引起的硬度 然后再加入純堿 Na2CO3 一 二 離子交換法 a 原理 離子交換法是用離子交換劑軟化水的方法 離子交換劑中的陽離子與水中的Ca2 Mg2 發(fā)生離子交換作用 使水軟化 其工藝流程如下圖所示 圖中的離子交換劑是一種樹脂 它是不溶于水但能與溶液中相同電性離子進(jìn)行交換的有機(jī)高分子電解質(zhì) 常用NaR HR等表示 發(fā)生的反應(yīng)如下 離子交換法軟化水示意圖 一 二 b 適用范圍 降低水的暫時(shí)硬度和永久硬度 離子交換樹脂使用一段時(shí)間后 由NaR型轉(zhuǎn)化為CaR2 或MgR2 型后 就失去了交換能力 可把失效后的離子交換樹脂置于5 8 的食鹽水中 便可發(fā)生逆向交換反應(yīng) 重新生成NaR 恢復(fù)交換能力 這個(gè)過程叫做再生 一 二 二 水的硬度的計(jì)算水的硬度有多種表示方法 德國(guó)度 每一度即相當(dāng)于每1L水中含有10mgCaO 法國(guó)度 每一度相當(dāng)于每1L水中含有10mgCaCO3 英國(guó)度 每一度相當(dāng)于每1L水中含有14mgCaCO3 我國(guó)對(duì)水的硬度計(jì)算是以每升水中含有10mgCaO為1度 實(shí)際上水中不存在CaO 因?yàn)镃aO與水接觸立即反應(yīng)生成Ca OH 2 或相當(dāng)于10mgCaO的物質(zhì) 如7 1mgMgO 即每升水含 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 天然水的凈化 例題1 某綜合實(shí)踐活動(dòng)小組到自來水廠進(jìn)行參觀 了解到天然水處理成自來水的工藝流程示意圖如下 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 2 加入混凝劑可以除去其中的懸浮固體顆粒 該過程是 填寫下列各項(xiàng)的序號(hào) 只有物理過程 無化學(xué)過程 只有化學(xué)過程 無物理過程 既有化學(xué)過程又有物理過程FeSO4 7H2O是常用的混凝劑 加入后最終生成紅褐色膠狀沉淀 則這種沉淀是 3 通入二氧化碳的目的是和 4 氣體A的作用是 5 下列物質(zhì)中 填寫下列各項(xiàng)的序號(hào) 可以作為氣體A的代替品 ClO2 濃氨水 SO2 濃硫酸 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 中的懸浮固體顆粒 該過程既有膠體的吸附作用也有化學(xué)反應(yīng) 所以既有化學(xué)過程又有物理過程 FeSO4 7H2O加入后經(jīng)水解 氧化最終生成紅褐色Fe OH 3膠狀沉淀 通入二氧化碳的目的是除去鈣離子并調(diào)節(jié)溶液pH 氣體A應(yīng)是氯氣 其作用是殺菌消毒 所以可以用具有強(qiáng)氧化性的ClO2代替 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 2 Fe OH 3 3 除去鈣離子調(diào)節(jié)溶液pH 4 殺菌消毒 5 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 水的硬度的計(jì)算 例題2 水是一種重要的自然資源 是人類賴以生存不可缺少的物質(zhì) 水質(zhì)優(yōu)劣直接影響人體健康 請(qǐng)回答下列問題 1 天然水中溶解的氣體主要有 2 天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是 填其中任何兩種 其凈水作用的原理是 3 水的凈化與軟化的區(qū)別是 4 硬度為1 的水是指每升水含10mgCaO或與之相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì) 如7 1mgMgO 若某天然水中c Ca2 1 2 10 3mol L 1 c Mg2 6 10 4mol L 1 則此水的硬度為 5 若 4 中的天然水還含有 現(xiàn)要軟化10m3這種天然水 則需先加入Ca OH 2g 后加入Na2CO3g 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 解析 1 天然水中溶解的氣體主要有O2 CO2 N2等 2 天然水加入混凝劑凈化的主要原理是混凝劑中電離的鋁離子 鐵離子在水中發(fā)生水解生成相應(yīng)的氫氧化物膠體 表面積很大 吸附水中的懸浮雜質(zhì) 常用的混凝劑有明礬 硫酸鋁 硫酸鐵 硫酸亞鐵等 3 水的凈化是通過混凝劑 如明礬等 將水中的膠體及懸浮物除去 而水的軟化是使水中的Ca2 Mg2 濃度減小 4 水的硬度計(jì)算式 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 4mol 共耗Ca OH 210mol 質(zhì)量為740g 后加入Na2CO3除去Ca2 加入Ca OH 2后溶液中總的Ca2 的物質(zhì)的量為 1 2 10 3 8 10 4 mol L 1 10m3 103L m 3 10mol 14mol 則Na2CO3質(zhì)量為14mol 106g mol 1 1484g 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 答案 1 O2CO2 或N2 2 明礬 硫酸鋁 硫酸鐵 硫酸亞鐵 填其中任何兩種 鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應(yīng)的氫氧化物膠體 它可吸附水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異電的膠體 使其聚沉 達(dá)到凈化水的目的 3 水的凈化是通過混凝劑 如明礬等 將水中的膠體及懸浮物除去 而水的軟化是使水中的Ca2 Mg2 濃度減小 4 10度 5 7401484 12345 1獲得飲用水 凝聚過程中除去其中的懸浮物 可加入的凈水劑是 A FeCl3B NaClC Ca ClO 2D MgCl2解析 NaCl不用于凈水 Ca ClO 2用于殺菌消毒 而不能使水中的懸浮雜質(zhì)沉降 鋁鹽和鐵鹽會(huì)形成Al OH 3膠體和Fe OH 3膠體 可吸附水中的固體小顆粒而沉降 從而達(dá)到凈水的目的 答案 A 12345 2FeSO4 7H2O用作天然水凈化混凝劑 要調(diào)到pH為9左右的主要原因是 A 在堿性條件下促進(jìn)Fe2 水解使其氧化成Fe3 B FeSO4 7H2O溶于水后顯酸性C FeSO4 7H2O溶于水后顯堿性D 以上都不對(duì)解析 pH為9左右 Fe2 水解成Fe OH 2 Fe OH 2易被氧化為Fe OH 3 答案 A 12345 3水經(jīng)過磺化煤 NaR 處理之后 陽離子濃度最大的是 A Ca2 B Mg2 C Na D H 解析 因磺化煤中的Na 與水中的Ca2 Mg2 發(fā)生交換 降低了水的硬度 但是溶液中Na 的濃度卻升高了 答案 C 12345 4下列對(duì)天然水的凈化認(rèn)識(shí)不正確的是 A 水的凈化與軟化都是除去水中不溶性雜質(zhì)B 混凝劑的作用是除去水中不易沉淀的懸浮物和膠體C FeSO4 7H2O可用作凈水工業(yè)的混凝劑D 由Ca2 Mg2 的碳酸氫鹽引起的水的硬度叫暫時(shí)硬度解析 水的凈化是除去水中的懸浮物和膠體 水的軟化是降低水中Ca2 Mg2 的濃度 答案 A 12345 5農(nóng)村有些家庭直接用河水或池塘水作為生活飲用水 一般是把水擔(dān)回家倒入水缸 加明礬使水澄清 加漂白粉進(jìn)行消毒 明礬的化學(xué)式為 寫出它溶于水后生成膠體的離子方程式 漂白粉的主要成分是 它在自然條件下能產(chǎn)生次氯酸 次氯酸的氧化性很強(qiáng) 能殺死病菌 寫出漂白粉生成次氯酸的化學(xué)方程式 解析 Ca ClO 2在空氣中與H2O CO2作用即可生成HClO 答案 KAl SO4 2 12H2O