第二单元
化学与资源开发利用
课题一
获取洁净的水
第2课时
教学目标
1.知道化学在水处理中的应用。
2.了解化学在水污染处理中的具体应用，认识化学与社会发展的关系；
教学重点
化学在水处理中的应用。
教学难点
化学在水处理中的应用。
教学方法
试验演示法
课时安排
2课时
教学过程
引入新课:
[复习]硬水的软化有关内容。
新课教学
[板书]二、污水处理
[讲解]配合流程图讲解现代污水处理技术：
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一
( http: / / www.21cnjy.com )级、二级和三级处理工艺。污水一级处理应用物理方法，如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。污
水二级处理主要是应用生物处理
( http: / / www.21cnjy.com )方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。
污水三级处理是在一、二级处理的基础上，
( http: / / www.21cnjy.com )应用混凝、过滤、离子交换、反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的有机物、磷、氮等营养性物质。污水中的污染物组成非常复杂，常常需要以上几种方法组合，才能达到处理要求。
污水一级处理为预处理，二级处理为主体，处理后的污水一般能达到排放标准。三级处理为深度处理，出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准，但处理费用高，除在一些极度缺水的国家和地区外，应用较少。目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂，以解决日益严重的水污染问题。
[自学]污水处理中的化学反应及原理：
向污水中投加某中化学物质，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质。常用的方法有化学沉淀法混凝法、中和法、氧化还原（包括电解）法。
1、中和法
用于处理酸性废水及碱性废水。向酸性废水中投加碱性物质如石灰、氢氧化钠等进行中和，向碱性废水中吹入含CO2的烟道气或其它酸性物质中和。
2、沉淀法
向污水中投加某中化学物质，使它与污水中
( http: / / www.21cnjy.com )的溶解性物质发生反应，生成难溶于水的沉淀物，以降低污水中的溶解污染物的方法。这种处理方法常用于处理含重金属、氰化物等工业生产污水的处理。在处理含锌废水时，一般投加石灰沉淀剂；处理含汞废水时，可采用硫化钠进行共沉处理；含铬污水，可采用碳酸钡、氢氧化钡等为沉淀剂生成难溶的铬酸钡沉淀。
3、氧化还原法
废水中呈溶解状态的有机和无机污染物，在投
( http: / / www.21cnjy.com )加氧化剂或还原剂后，由于电子的迁移，而发生氧化或还原作用，使其转化为无害物质。在工业处理污水时，可用到的氧还剂有：O2、CI2、O3、Ca(CIO)2、H2O2等，也可通过电解使阴离子在阳极上发生氧化作用。可用到的还原剂有：铁粉、锌粉、FeSO4，
或通过电解时阳离子在阴极得电子被还原。
氧化还原法在污水处理实例中有：空气氧化法处理
( http: / / www.21cnjy.com )含硫废水、碱性氯化法处理含氰污水、臭氧化法除臭、脱色、杀菌及除酚、氰、铁、锰，降低污水BOD与COD等均有显著效果。目前
还原法主要用于含铬废水处理。
[回答]
1、污水处理中的化学方法有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
2、举例说明污水处理中的化学原理及化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
[板书]
二、污水处理
1、中和法
2、沉淀法Hg2++S2－=HgS↓
3、氧化还原法
[阅读]有关海水淡化的内容
[板书]三、海水淡化
[提问]海水淡化的方法有那几种？
[板书]1、蒸馏法
2、电渗析法
[小结]略。
练习题：
1、某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm·yH2O]X，式中m等于
A．3-n
B．6-n
C．6+n
D．
3+n
2、某地有甲、乙两工厂排放污水，污水
( http: / / www.21cnjy.com )中各含有下列8种离子中的4种（两厂不含相同的离子）：Ag＋、Ba2＋、Fe3＋、Na＋、SO42－、NO3－、OH－、Cl－。两厂单独排放都会造成严重的水污染，如将两厂的污水按一定比例混合，沉淀后污水便变成无色澄清的只含硝酸钠而排放，污染程度大大降低。关于污染源的分析，你认为正确的是
A．SO42－和NO3－可能来自同一工厂
B．Cl－和NO3－一定在不同的工厂
C．Ag＋和Na＋可能来自同一工厂
D．Na＋和NO3－一定不来自同一工厂
3、沱江特大污染事故，是近年来中国发生
( http: / / www.21cnjy.com )的最大一起水污染事故。是一起因四川化工股份有限公司技改项目违规试生产、青白江区政府有关领导和区环保局等部门对环保工作领导和监管不力酿成的特大责任事故。四川沱江特大污染给沿江生态环境及人民身体健康构成了严重的危害。
(1)2月份沱江污染是否是富营养化污染？为什么？
(2)若生活污水中含大量的氮化合物，通常用生物膜脱氮工艺进行处理。首先在消化细菌作用下将NH4+氧化为NO3－
:
NH4++O2—NO3－+H++H2O
然后，加入甲醇与NO3－生成N2:
NO3－+5CH3OH—N2+CO2+H2O+OH－
试配平以上两方程式。
(3)5月初的沱江二次污染主要是造纸厂超
( http: / / www.21cnjy.com )标排放污水所致。我国现有纸浆漂白主要是氯气漂白方法和次氯酸盐漂白法，这种方法排出的废水毒性大，废水量多，从而使我国制浆造纸工业纸浆漂白存在严重污染环境的问题。现世界各国正研究用绿色漂白剂取代传统的氯气，请写出你认为可作为研究方向的几种漂白剂：＿＿＿＿＿＿＿＿。
4、由于用氯气对饮用水消毒，会使水
( http: / / www.21cnjy.com )中的有机物发生氯化，生成有机含氯化合物于人体有害，世界环保联盟即将全面禁止这种消毒方法。建议采用广谱性具有强氧化性的高效消毒剂二氧化氯(ClO2)。ClO2极易爆炸，生产和使用时尽量用惰性气体稀释，避免光照、震动或加热。
(1)在ClO2中，所有原子是否都满足8电子结构 ______________(填“是”或“否”)。
(2)欧洲一些国家用NaClO3氧化
( http: / / www.21cnjy.com )浓盐酸来制取ClO2，同时有Cl2生成，且Cl2的体积为ClO2的一半。这一反应的化学方程式是___________________________________。
(3)浓盐酸在上述反应中显示出来的性质是_______________(填写编号)。
A.只有还原性
B.还原性和酸性
C.只有氧化性
D.氧化性和酸性
(4)若上述反应产生0.1
mol
Cl2，转移电子的物质的量为_______________mol。
(5)ClO2为高效低毒的消毒剂，其消毒的效率(以单位质量得到电子数表示)是Cl2的_____________倍。
(6)我国广泛采用将经干燥空气稀释的氯
( http: / / www.21cnjy.com )气通入填有固体亚氯酸钠(NaClO2)的柱内制得ClO2，表示这一反应的化学方程式是_______________________________。和欧洲的方法相比，我国这一方法的主要优点是_______________________________。
参考答案：
1、B
2、BD
3、解析：（1）不是富营养化
( http: / / www.21cnjy.com )污染。富营养化污染是指水体所含氮、磷过多，停留时间过长，将使藻类及浮游生物过量生长而引起水体的富营养化从沱江流入大量氨来分析，沱江污染应为氨的毒害所至。（2）1、2、1、2、1
；
6、3、5、7、6(3)二氧化氯、臭氧、双氧水。
4、
(1)否(2)2Na
( http: / / www.21cnjy.com )ClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O(3)B
(4)0.2
(5)2.63(6)
2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2；
对环境的污染较小(生成的ClO2中不含Cl2杂质)第二单元
化学与资源开发利用
课题一
获取洁净的水第1课时
教学目标
1.知道化学在水处理中的应用。
2.了解化学在水污染处理中的具体应用，认识化学与社会发展的关系；
教学重点
化学在水处理中的应用。
教学难点
化学在水处理中的应用。
课时安排
2课时
教学过程
引入新课:
从现实水的污染、水资源浪费导入。
新课教学:
[板书]一、天然水的净化
[演示实验]在一杯浑浊的黄河水中撒入一药匙明矾粉末，观察现象。写出有关的离子方程式。
[投影]KAl（SO4）2=
Al3+
+K++2
SO42-
Al3+
+
3H2O
Al(OH)3
+
3H+
[板书]1、混凝法
胶体性质
Al3＋+3H2OAl（OH）3（胶体）+3H＋
[分组实验2-1]学生根据课本所术动手实验
[汇报]结论：绿矾净水效果不如明矾。
[讲解]
绿矾溶于水呈酸性，但碱性条件下更易氧化，使用时将PH调至9，变成效果更好的三价铁离子。
[小结]水中呈胶体状态的污染物质，通常都
( http: / / www.21cnjy.com )带有负电荷，若向水中投加带相反电荷的电解质（混凝剂），可是污水中的胶体颗粒失去稳定性，并在分子引力作用下凝聚成大颗粒而下沉。通过混凝法可除去污水中细分散固体颗粒、乳状油及胶状物质。目前常用的混凝剂有：明矾、碱式氯化铝、铁盐等。
注意：含铝混凝剂处理饮用水的安全性。
[导课]
简述水对人类的生活及工农业生产的
( http: / / www.21cnjy.com )意义．指出由于水是一良好的溶剂，故天然水跟空气、岩石和土壤等接触，常溶解许多物质，如：无机盐类、某些可溶性有机物及气体等．水质的好坏直接影响人们的生活和生产．下面我们分来学习有关硬水及其软化的知识．
[板书]2、化学软化
（1）软水和硬水
[设问]
什么是硬水？什么是软水？(通过阅读回答)
通过提问进行小结并板书：
[板书]
硬水：溶有较多量的Ca2＋和Mg2＋的水．
软水：只溶有少量或不含有Ca2＋和Mg2＋的水．
[指示]
硬水中溶有Ca2+、Mg2+的多少常用水的硬度来表示．要求同学阅读课本有关硬度的小字内容．
[过渡]
通常根据引起水的硬度的物质是否含HCO3-把水的硬度分为暂时硬度和永久硬度．
引导同学回忆学过的关于Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2和CaCO3、MgCO3相互转变的反应，及其对石灰岩地貌的影响．
[演示实验]
在含CaCO3或MgCO3沉淀的水中通入过量CO2引导同学观察CaCO3或MgCO3沉淀溶解的现象．
[提问]
为什么CaCO3或MgCO3沉淀
( http: / / www.21cnjy.com )溶解了？(因为CaCO3或MgCO3跟过量溶于水中的CO2发生了化学反应生成了可溶于水的Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2)
[演示实验]
取两支试管分
( http: / / www.21cnjy.com )别加入3——5mL含Ca(HCO3)2、或Mg(HCO3)2的硬水及不含(HCO3-)的硬水，分别用试管夹夹好放在酒精灯上加热，观察现象．
[提问]
在两支试管中加热后各出现什么现象？(请一位同学回答：Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2的水加热后生成沉淀，另一支无现象)
[追问]
这是什么原因？(前者加热时发生了化学反应Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2→CaCO3↓或MgCO3↓
[板演]
请两位同学上讲台在黑板上写出化学方程式：
Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2MgCO3↓+H2O+CO2↑
[设问]
如继续加热煮沸会有什么反应发生？
[自答]
如继续加热煮沸时MgCO3就跟水发生反应生成更难溶的Mg(OH)2沉淀
[资料：在18℃时MgCO3溶解度为0
( http: / / www.21cnjy.com ).011g，相当于110mg/L；18℃时Mg(OH)2的溶解度为0.00084g，相当于8.4mg/L．而Ca(OH)2在20℃溶解度为0.173g，CaCO3在20℃溶解度约为0.009327g/L，故加热时CaCO3沉淀不会转化为Ca(OH)2]
[小结]
由Ca(HCO3)或Mg
( http: / / www.21cnjy.com )(HCO3)2引起的硬度，在加热煮沸时，因转变为CaCO3或MgCO3(后者进一步转变为Mg(OH)2)沉淀，而使溶液中Ca2＋、Mg2＋含量减小，因而硬度减小．
[板书]
（2）暂时硬度：水的硬度由Ca(H
( http: / / www.21cnjy.com )CO3)2或Mg(HCO3)2引起的(加热时由于生成CaCO3或Mg(OH)2沉淀而使硬度减小)称暂时硬度．
（3）永久硬度：水的硬度由钙、镁的硫酸盐、氯化物引起的(加热时水的硬度不发生变化的)．
[指出]
一般天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度，因此，一般所说的硬度是泛指两种硬度的总和．
[过渡]
为什么要研究硬水呢？(自答：因为硬水有许多危害．)硬水有哪些危害？
[板书]（4）硬水的危害
[问题]1．什么叫硬水的软化？
2．硬水软化的方法——离子交换法等．
[指出]
软化硬水的方法有多种，通常有使用石灰和纯碱的药剂法及离子交换法，这里只介绍离子交换法．
[设问]
什么是离子交换剂？磺化煤使硬水软化的原理是什么？
[学生阅读教材]
要求学生阅读课本硬水软化的方法相关内容．
[提问]
在上述实验里硬水中的Ca2＋、Mg2＋是如何除去的？(请一位同学回答)
[讲解]
硬水中Ca2＋、Mg2＋通过磺化煤跟其进行离子交换而除去的．
[提问]
如何表示上述的离子交换反应？(请一位同学上讲台在黑板上板演)
[板书]
(4)离子交换原理
2NaR+Ca2＋=CaR2+2Na＋
2NaR+Mg2＋=MgR2+2Na＋
[指出]
其中磺化煤称为离子交换剂．
[转折]
这种离子交换是否可以无限进行？
不是的．交换进行到磺化煤中的Na+全部被Ca2＋、Mg2＋代替后，磺化煤即失去软化硬水的能力，此时必须使磺化煤再生．
[提问]
什么是磺化煤的再生？如何再生？(请一位同学回答)
[讲解]
常用8——10％NaCl溶液浸泡磺
( http: / / www.21cnjy.com )化煤(失去交换能力的磺化煤)，CaR2和MgR2跟Na+发生交换作用重新生成NaR，从而又恢复了磺化煤软化硬水的能力，这个过程叫再生．
[板书]
再生原理：CaR2+2Na＋=2NaR+Ca2＋
[小结]略
练习题：
1.
下列关于硬水的叙述错误的有
A.
硬水中的
Ca2＋、Mg2＋会阻碍肥皂起泡
B.
用漂白粉对自来水消毒，会增加水的总硬度。
C.
向硬水中加入明矾，可以使硬水软化
D.
雨水的硬度比海水的硬度小
2.水经过磺化媒处理之后，阳离子浓度最大的是
A、Ca2＋
B、Mg2＋
C、Na＋
D、H＋
3.有一瓶硬水，要鉴定它是暂时硬度不是永久硬度，应选择的试剂或方法是
A、加热
B、加Na2CO3
C、加Na3PO4
D、加石灰水
4．不能使永久硬水发生软化的方法是
A．煮沸法 B．纯碱法 C．Na3PO4 D．离子交换法
5．具有暂时硬度的水经长时间煮沸后，水的硬度就可降低，这是因钙与镁的酸式盐已
转化为
A．CaCO3、MgCO3 B．Mg(OH)2、Ca(OH)2 C．Ca(OH)2、MgCO3 D．CaCO3、Mg(OH)2
6.
用下列方法除去含Ca2＋、Mg2＋、Cl-、HCO3-的硬水，所得的水中含离子浓度最小的是
A．蒸馏 B．加热煮沸 C．加Ca(OH)2与Na2CO3 D．离子交换法
参考答案：
1.C
2.C
3.BC
4.A
5.D
6.A
