2018高中化學 第二單元 化學與資源開發(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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第二單元化學與資源開發(fā)利用 課題1獲取潔凈的水 第1課時天然水的凈化 1 能記住天然水凈化的基本方法 2 會運用天然水凈化的化學原理 1 混凝法 1 定義 加入混凝劑 使細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物 無機鹽和微生物 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硬度和永久硬度 暫時硬度 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 天然水大多同時具有暫時硬度和永久硬度 3 硬水軟化的方法 具有暫時硬度的水可用加熱法進行軟化 具有永久硬度的水可采用藥劑法和離子交換法進行軟化 常用化學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 同時吸附一些懸浮物而沉降 獲得符合不同質(zhì)量標準的水 特別提醒Fe OH 2溶解度較大 混凝效果不好 應將Fe2 氧化成Fe3 水解得到Fe OH 3 一 二 2 化學軟化法 1 天然水中的可溶性雜質(zhì) 有機物類 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硬度 具有暫時硬度的水 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 降低水的暫時硬度和永久硬度 c 用石灰法軟化硬水時 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行交換的有機高分子電解質(zhì) 常用NaR HR等表示 發(fā)生的反應如下 離子交換法軟化水示意圖 一 二 b 適用范圍 降低水的暫時硬度和永久硬度 離子交換樹脂使用一段時間后 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 重新生成NaR 恢復交換能力 這個過程叫做再生 一 二 二 水的硬度的計算水的硬度有多種表示方法 德國度 每一度即相當于每1L水中含有10mgCaO 法國度 每一度相當于每1L水中含有10mgCaCO3 英國度 每一度相當于每1L水中含有14mgCaCO3 我國對水的硬度計算是以每升水中含有10mgCaO為1度 實際上水中不存在CaO 因為CaO與水接觸立即反應生成Ca OH 2 或相當于10mgCaO的物質(zhì) 如7 1mgMgO 即每升水含 知識點1 知識點2 天然水的凈化 例題1 某綜合實踐活動小組到自來水廠進行參觀 了解到天然水處理成自來水的工藝流程示意圖如下 知識點1 知識點2 2 加入混凝劑可以除去其中的懸浮固體顆粒 該過程是 填寫下列各項的序號 只有物理過程 無化學過程 只有化學過程 無物理過程 既有化學過程又有物理過程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 填寫下列各項的序號 可以作為氣體A的代替品 ClO2 濃氨水 SO2 濃硫酸 知識點1 知識點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反應 所以既有化學過程又有物理過程 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應是氯氣 其作用是殺菌消毒 所以可以用具有強氧化性的ClO2代替 知識點1 知識點2 2 Fe OH 3 3 除去鈣離子調(diào)節(jié)溶液pH 4 殺菌消毒 5 知識點1 知識點2 水的硬度的計算 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?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 知識點1 知識點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 水的硬度計算式 知識點1 知識點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 知識點1 知識點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下列對天然水的凈化認識不正確的是 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 一般是把水擔回家倒入水缸 加明礬使水澄清 加漂白粉進行消毒 明礬的化學式為 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 能殺死病菌 寫出漂白粉生成次氯酸的化學方程式 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