課題1　獲取潔凈的水

1、2-1 獲取潔凈的水,水為什么要凈化？,天然水在自然循環(huán)過(guò)程中與大氣和土壤不斷地接觸，必然會(huì)混入很多種雜質(zhì)。這些雜質(zhì)有的懸浮在水中，有的溶解在水中，還有的以膠狀粒子分散在水中。為了獲得符合不同標(biāo)準(zhǔn)(指工業(yè)生產(chǎn)或生活方面)的水，必須對(duì)水進(jìn)行處理，以除掉水中的一些雜質(zhì)。,一、天然水的凈化,1.混凝法：,加入一種混凝劑（如：明礬、鐵鹽、亞鐵鹽），使水中細(xì) 小的懸浮物質(zhì)和膠體聚集成較大顆的顆粒而沉淀，然后過(guò)濾除去,1、明礬、鐵鹽或亞鐵鹽為什么能凈化水？ 分別寫出明礬、鐵鹽凈化水的離子反應(yīng)方程式 。 2、為什么亞鐵鹽的凈化效果沒(méi)有鐵鹽的效果好？,Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ Fe3

2、+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+,綠礬溶于水呈酸性，但堿性條件下更易氧化， 使用時(shí)將PH調(diào)至9，變成效果更好的三價(jià)鐵離子,原理：鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應(yīng)氫氧化物膠體，它可吸附天然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)到凈化目的,氫氧化亞鐵的溶解度較大，混凝效果不好,幾種物質(zhì)的溶度積常數(shù)（Ksp）,自來(lái)水廠凈化水過(guò)程示意圖,（明礬或綠礬）,（凝膠狀的 氫氧化鋁或 氫氧化鐵有 很強(qiáng)的吸附 能力，能使 水中細(xì)小的 懸浮雜質(zhì)集 結(jié)而下沉）,（干凈的細(xì)沙 和鵝卵石）,（通氯氣或 二氧化氯）,混凝-過(guò)濾-殺菌,硬水和軟水,硬水 溶有較多量的鈣離子，鎂離子的水。 如礦泉

3、水，自來(lái)水，以及自然界中的地面水和地 下水等。 軟水 只溶有少量或者不含鈣離子，鎂離子的水。 如雨水，雪水，純凈水等。,如何鑒別礦泉水和蒸餾水？,2、化學(xué)軟化法,硬度,硬度,最初硬度是指水能溶解肥皂的程度,現(xiàn)在主要指水中含鈣離子鎂離子的濃度,硬度定義 1升水中含有10mgCaO 或者相當(dāng)于10mgCaO)稱為1度（1。),硬度的種類,暫時(shí)硬度,CaCO3+H2O+CO2= Ca(HCO3)2,由Ca（HCO3)2和Mg（ HCO3)2引 起的硬度,桂林地區(qū)有很多的溶洞，是怎么形成的？ 溶洞中和附近的水有什么特點(diǎn)？,煮沸暫時(shí)硬水時(shí)的反應(yīng)：,CaCO3不溶， MgCO3 微溶,所以碳酸鎂在進(jìn)一步加

4、熱的條件下 還可以與水反應(yīng)生成更難溶的氫氧化鎂。,所以水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2 ， 可以用稀鹽酸洗，但是為了防止腐蝕設(shè)備，需要加入合適的緩蝕劑。,永久硬度,鈣和鎂形成的可溶性鹽還有：,硫酸鈣 硫酸鎂 氯化鈣 硝酸鈣 硝酸鎂,定義： 由鈣鎂硫酸鹽和氯化物引起的，不能用煮沸法消除的硬度叫做永久硬度。,有一最硬水，硬度是由碳酸氫鎂引起的，測(cè)定硬度為30度。取一升這種水，常壓下加熱蒸發(fā)，最后得到殘?jiān)嗌倏耍?【分析】 硬度的計(jì)算是把鎂離子折算成氧化鈣，只含有碳酸氫鎂的暫時(shí)硬水加熱煮沸，最后得到的殘?jiān)菤溲趸V。,返回,30度水中相當(dāng)于含有鈣離子的質(zhì)量： m=30度X10毫克/度=30

5、0毫克 鈣離子看成是以氧化鈣的形式，所以鈣離子的物質(zhì)的量為 n=300/56 毫摩爾 一個(gè)鈣離子由一個(gè)鎂離子折算得到，所以 n鎂離子=n鈣離子=300/56毫摩爾=0.3/56摩爾 最后鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，質(zhì)量為： 0.32/56X58=0.31克,返回,1升水中含有10mmgCaO 或者相當(dāng)于10mmgCaO)稱為1度（1。),（1）、硬水和軟水的定義：,硬水：含有較多可溶性鈣、鎂離子化合物的水。,軟水：不含或含較少可溶性鈣、鎂離子化合物的水。,肥皂水法：,泡沫少，有大量浮渣,有大量泡沫，無(wú)浮渣,可用肥皂水來(lái)區(qū)別硬水和軟水；硬水浪費(fèi)肥皂,（2）、硬水和軟水的鑒別方法:,暫時(shí)硬度:水的硬度是

6、由鈣、鎂離子的碳酸氫鹽所引起的硬度。 永久硬度:水的硬度由鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物等所引起的硬度,2、化學(xué)軟化法,加熱法：,蒸發(fā)皿底部有白色固體,蒸發(fā)皿底部無(wú)或很少固體,可用蒸發(fā)法區(qū)別硬水和軟水；硬水加熱可形成水垢,蒸餾水 暫時(shí)硬水 永久硬水,煮沸,蒸餾水和永久硬水,暫時(shí)硬水,永久硬水,肥皂水,蒸餾水,硬水的危害,硬水與人體健康,長(zhǎng)期飲用硬度過(guò)高的水對(duì)人體健康不利 高硬度水中與結(jié)合SO有苦澀味，還會(huì)使人的腸胃功能紊亂，出現(xiàn)站是性的腹脹，排氣多，腹瀉等現(xiàn)象。久居南方的人初到北方，開(kāi)始一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)“水土不服”的現(xiàn)象，是因?yàn)楸狈讲簧俚胤斤嬘糜捕缺容^高的地下水，而時(shí)間長(zhǎng)了，胃腸逐漸適應(yīng)后，這種現(xiàn)象就會(huì)

7、隨之消失。,返回,硬水的危害,原來(lái)鈣和鎂都是生命必需元素中的宏量金屬元素 科學(xué)和醫(yī)學(xué)家們還調(diào)查發(fā)現(xiàn)，人的某些心血管疾病，如高血壓和動(dòng)脈硬化性心臟病的死亡率，與飲水的硬度成反比，水質(zhì)硬度低，死亡率反而高。 長(zhǎng)期飲用過(guò)硬或者過(guò)軟的水都不利與人體健康。 我國(guó)規(guī)定：飲用水的硬度不得超過(guò)25度,硬水對(duì)我們的生產(chǎn)和生活也有很大的危害 洗滌浪費(fèi)肥皂 鍋爐結(jié)成水垢，危害生產(chǎn),硬水軟化的方法,煮沸法 離子交換法 石灰-純堿法 蒸餾,離子交換法,碳質(zhì)離子交換劑離子交換樹(shù)脂(NaR HR) 磺化煤NaR（黑色顆粒，不溶于酸堿）,鈉離子可以交換水中的鈣鎂離子,可以交換水中相同電性的離子,離子交換柱,返回,2NaR+C

8、a2+=CaR2+2Na+ 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+,再生：用810的食鹽水浸泡 磺化煤交換劑。 CaR2+2Na=2NaR+Ca2+ MgR2+2Na+2NaR+Mg2+,磺化煤缺點(diǎn)： 不耐熱，交換容量小，再生劑消耗大。,石灰純堿法,工業(yè)上也用化學(xué)藥劑來(lái)軟化硬水:CaO Na2CO3 CaO+H2O=Ca(OH)2,Ca(OH)2+Ca(HCO3)2 Ca(OH)2+Mg(HCO3)2 Ca(OH)2+MgSO4,（1）氫氧化鈣可消除水的暫時(shí)硬度，還可將鎂離子引起的 永久硬度轉(zhuǎn)化為由鈣離子形成的硬度。,（2）加入純堿的作用是將鈣離子沉淀,Ca2+CO32-=CaCO3,先加石灰

9、,再加碳酸鈉.過(guò)量的鈣離子可通過(guò)純堿使之沉淀下來(lái),二、污水的處理,污水的處理方法：物理、生物、化學(xué),酸堿中和法：,沉 淀 法:,氧化還原法:,酸性廢水用熟石灰；堿性廢水用硫酸或CO2,汞離子、鉛離子、銅離子等可與硫化物反應(yīng)生成沉淀,含氰化鈉的廢水,三、海水的淡化,蒸餾：給液體加熱，使它變?yōu)檎魵?，再使蒸氣冷卻，凝聚成液體，這種方法叫做蒸餾。,通過(guò)蒸餾，可以把 不同的物質(zhì)從混合物中分離出 來(lái)（如工業(yè)制氧氣），也可以把 液體與溶解在 液體中的 雜質(zhì)分離開(kāi)來(lái)（如蒸餾水就是用 蒸餾的方法得到的）。,沸點(diǎn),不揮發(fā)性,揮發(fā)性,1、海水淡化的方法之一蒸餾法,蒸餾裝置應(yīng)注意：,1、整個(gè)裝置用到哪些儀器？,2、溫

10、度計(jì)水銀球的位置？,3、冷卻水的進(jìn)、出口？,4、蒸餾瓶中為什么要加幾粒沸石或碎瓷片？,蒸餾瓶、,溫度計(jì)、,酒精燈、,石棉網(wǎng)、,冷凝管、,錐形瓶。,尾接管、,水銀球應(yīng)在蒸餾瓶的支管處。,冷卻管的下端進(jìn)水，上端 出水。,防止加熱時(shí)，出現(xiàn)液體暴沸。,2、海水淡化的方法之二電滲析法,陽(yáng)離子交換膜,+,-,淡水,濃水,2010寧夏化學(xué)選修化學(xué)與技術(shù)(15分) 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(wèn)題： (1)天然水中溶解的氣體主要有 、 ； (2)天然水在凈化處理過(guò)程中加入的混凝劑可以是 填兩種物質(zhì)名稱），其凈水作用的原理是 ； (3)水的凈化與軟化

11、的區(qū)別 ； (4)硬度為10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+)=1.2X 10-3mol/L, c(Mg2+)=6X 10-4mol/L,則此水的硬度為 。 (5)若（4）中的天然水中還含有c(HCO3-)=8 10-4mol/L，現(xiàn)要軟化10m3這種天然水，則需先加入Ca(OH)2 g，后加入Na2CO3 g。,氧氣 二氧化碳 (或氮?dú)?,明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵,鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應(yīng) 氫氧化物膠體，它可吸附天然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)到凈化目的,水的凈化是用混凝劑（如明礬等）將

12、水中膠體及懸浮物 沉淀下來(lái)，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子,10,1484,740,課堂練習(xí),B D,C,D,D,活性炭,明礬能溶于水,明礬具有凈水作用,硫酸鋁具有凈水作用,硫酸鉀沒(méi)有凈水作用,氯化鋁具有凈水作用,鋁離子,答：,過(guò)濾,活性炭,減少污水排放，減輕水源污染；節(jié)約水資源； 降低生活用水成本；變廢為寶等。,答：,將食醋倒入水壺中浸泡，為了加快反應(yīng)，還可以把 水壺加熱，溫度維持在6070。,1、下列混合物可用過(guò)濾方法來(lái)分離的是（ ） A、水和二氧化錳 B、鐵粉和銅粉 C、酒精和水 D、泥沙和食鹽水 2、能除去河水中的可溶性雜質(zhì)的方法是（ ） A、沉淀 B、蒸餾 C、吸附 D、過(guò)濾

13、3、下列凈化水的操作過(guò)程中，一定發(fā)生化學(xué)變化過(guò)程的是（ ） A、沉淀 B、消毒 C、過(guò)濾 D、蒸餾 4、下列凈化的操作，凈化程度最高的是（ ） A、靜置 B、吸附 C、過(guò)濾 D、蒸餾,A、D,B、C,B,D,過(guò)濾操作復(fù)習(xí),1、過(guò)濾是分離 與 混合物的 一種操作。,固體,液體,3、過(guò)濾的操作要點(diǎn)：,一貼： 二低： 三靠：,濾紙要緊貼漏斗的內(nèi)壁。,濾紙的邊緣要稍低于漏斗的邊緣，,濾液的液面要低于濾紙的邊緣。,燒杯口要緊靠引流的玻璃棒，玻璃棒的下端要靠 在三層濾紙的一邊，漏斗的下端要緊靠燒杯內(nèi)壁。,4、玻璃棒的作用：,引流。,2、過(guò)濾操作需要哪些儀器？,課外知識(shí):活性炭的物理吸附原理,活性炭是具有多

14、孔結(jié)構(gòu)的單質(zhì)炭， 對(duì)氣體或膠狀固體具有很強(qiáng)的吸附 能力。,活性炭層不僅可以過(guò)濾掉 雜 質(zhì)，還可以利用它的強(qiáng)吸附性，吸附 和 雜質(zhì)，除去臭味。,不溶性,氣體,可溶性,題3,3.有一最硬水，硬度是由碳酸氫鎂引起的，測(cè)定硬度為30度。取一升這種水，常壓下加熱蒸發(fā)，最后得到殘?jiān)嗌倏耍?【分析】 硬度的計(jì)算是把鎂離子折算成氧化鈣，只含有碳酸氫鎂的暫時(shí)硬水加熱煮沸，最后得到的殘?jiān)菤溲趸V。,所以： 水中相當(dāng)于含有鈣離子的質(zhì)量： m=30度*10毫克/度=300毫克 鈣離子看成是以氧化鈣的形式，所以鈣離子的物質(zhì)的量為 n=300/56 毫摩爾 一個(gè)鈣離子由一個(gè)鎂離子折算得到，所以 n鎂離子=n鈣離子=300/56毫摩爾