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第一单元 水的净化与污水处理
1.1.1 生活用水的净化学案
学习目标：
1.了解天然水中所含的主要杂质成分，知道生活用水的要求与处理方法。
2.了解自来水生产的一般工艺流程，能用盐类水解反应解释水处理工艺中某些常见混凝剂净水的基本原理。
3.联系实际，了解水质污染状况、检测方法、净化处理情况，形成保护水资源的意识，感受化学科学在水资源保护、水处理方面的重要作用。
情感目标：
通过生活用水的净化的学习，形成保护水资源的意识，感受化学科学在水资源保护、水处理方面的重要作用，激发学生学习化学的热情。
学习重点难点：污水处理中主要的化学方法及其原理
学习过程：
【多媒体】播放一段水资源的现状视频。从这段视频中我们可以获得什么？
1. ；
2. ；
3. ；
4. ；
5.其它…… 。
【交流】查阅自己已经获得的资料，展示了饮用水的标准：
1． 。
2． 。
3． 。
【阅读】课本P2。
【问题】不同的杂质有不同的除杂方法，基本顺序是什么？
【回答】 。
【实验】演示硫酸铝的净水实验（考虑时间关系，上课前就可以把净水剂放入混有泥土的水中）。
【问题】硫酸铝净水的原理是什么。
【回答】
【问题】其它的杂质如何去除？(见课本P3页的问题)
【讨论】分组讨论回答：
题1. ；
题2. ；
题3. ；
题4. 。
【练习】
1. 在净水过程中用到混凝剂，其中可以作为混凝剂使用的是
A、偏铝酸钠 B、氧化铝 C、氯化铝 D、明矾
2. 下列广告用语在科学上没有错误的是
A.这种饮料中不含任何化学物质 B.这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何离子
C.这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素 D.没有水就没有生命
3. 下列过程中，不涉及化学变化的是
A.甘油加水作护肤剂 B.用明矾净水
C.烹鱼时加入少量的料酒和食醋可减少腥味，增加香味
D.烧菜用过的铁锅，经放置常出现红棕色斑迹
4. 长时间烧沸的天然水不宜喝的主要原因是
A.水中的氧气少了 B.水中的亚硝酸盐浓度大了
C.水中的钙镁离子多了 D.水中的二氧化碳多了
5. 目前，科学家致力于研制高效、安全、无毒的饮用水消毒剂。
(1)近年来，某些自来水厂在用液氯进行处理的同时还加入少量液氨，其反应的化学方程为：NH3+HClO===H2O+NH2Cl(一氯氨)。NH2Cl较HClO稳定，加液氨能延长液氯杀菌时间的原因是：_____________________________。
(2)科研人员发现在氯消毒的饮用水中，含有微量对人体有潜在危害作用的含氯化合物。世界环保联盟即将全面禁止在自来水中加氯气，推广采用光谱性高效杀菌消毒剂二氧化氯(ClO2，黄绿色气体)。目前欧洲和我国主要采用Kesting法(原料为氯酸钠和盐酸)制ClO2，该法的缺点是同时产生Cl2(占ClO2体积的一半)，使产物纯度低。
①试写出该法制ClO2的化学反应方程式：_____________________________。
②Cl2和ClO2都是通过氧化作用而杀菌消毒，试计算在等质量时，ClO2的氧化能力是Cl2的多少倍。
1.1.2 污水处理学案
学习目标：
1．知道水污染主要是人类的活动造成的。
2．做做污水净化实验，了解污水需经过复杂的处理才能使用。
情感目标：
通过对污水处理的学习，使学生增强保护水资源的意识和责任感。
学习重点难点：充分认识水污染主要是人类活动造成的，增加保护水资源的意识和责任感；做污水净化实验，理解污水净化过程中各个环节的作用。
学习准备：简易的过滤装置(可乐瓶和细沙制作)、生活污水一杯（生活污水可让孩子们选择既有泥沙，又含有油污或洗涤剂的）、自来水一杯。
学习过程：
【阅读】
1. 阅读本节调查研究思考水体富营养化是如何产生的？你认为该污染主要由表中哪些因素导致？
2. DO和BOD的含义是什么？BOD5的含义是什么？为什么BOD5高，河水就会出现恶臭？
3. 你了解的处理污水的方法有哪些？该方法主要用于处理怎样的污水？
【多媒体】出示“水污染”组图。
问题：看到这组图片，你有什么感受或问题？
回答：
小结： 。
【交流】
1、谈话：课前各组同学准备生活污水和自来水各一杯。课上一起以小组为单位，用已经掌握的观察方法比较观察它们有什么不同，并把你们的发现记录下来。
汇报观察结果 。
2、复习“沉淀”、“过滤”的方法，分组实验：用自己课前制作的简易过滤装置做净化污水的实验。
3、问题：比较净化前后的水，有什么区别？经过沉淀和过滤，原来的污水达到自来水的洁净程度了吗？
回答 。
4、交流：淡水在自来水厂中除了沉淀和过滤之外，还要加入药物进行灭菌处理。这样才能符合我们使用的标准。
【讨论】污染源的讨论：
1、问题：水的污染源可能来自哪儿？
联系自己的生活经验，先独立思考，再组内交流，全班汇报，完成教材82页的网状图。
学生汇报，完成网状图：
2、小结： 。
【阅读】自行阅读教材中的污水处理图。
问题：污水处理一般要经过哪几道程序？在每一个环节当中，污水得到了怎样的处理？使用的是什么方法？
思考、汇报
【归纳小结】
。
练习：
1. 国际上提出了“预防污染”这一新概念，绿色化学是“预防污染”的基本手段，下列各项中属于绿色化学的是
A、处理废弃物 B、治理污染点 C、减少有毒物 D、杜绝污染源
2. 新华社报道：我国太湖因蓝藻疯狂繁殖而造成水质的严重污染。
1）
（1）蓝藻的疯狂生长说明湖水中哪些元素超标
（2）蓝藻的疯长会如何破坏生态平衡？
（3）已知洗衣粉的成分为（Na5P3O10），三聚磷酸钠，已知三聚磷酸是三个H3PO4分子脱2分子水形成的，写出H3PO4、三聚磷酸的结构式。
（4）青岛市政府规定从今年禁止磷洗衣粉使用，而把其中的Na5P3O10用Na2SiO3代替，写出其软化硬水时离子方程式。
3. 工厂为了除含Cr2O72-离子的酸性废水，采用以下处理方法： 以铁作为电极进行电解 鼓入空气，经过一段时间后，使废水中的含铬（有毒）量降到可排放的标准，其原理是：
① 将Cr2O72-离子还原为可溶性三价铬离子。
②电解除铬过程中，使溶液的PH不断升高，使工业废水由酸性变为碱性，再把三价铬离子变成不溶性氢氧化物除去。
根据上述内容回答下列问题：
（1）用铁作电极电解时，电极反应式为：阳极　　　 　，阴极　　　　　　　　　　。
（2）在水溶液中将Cr2O72-离子还原成Cr3+的还原剂是溶液中的　　离子，此氧化还原反应的离子方程式是　 　 。
（3）在处理废水中使溶液的PH不断升高，由酸性转变碱性是通过　　　　　　和　　　　　　　　　途径来实现的。
（4）将Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子反应式为　　　　 　，同时还有　 　生成
4. 在自然净化中要把有机污染物自发地转变为简单的无机物质，需要水中含有一定的氧气，使有机物(C，H，O)+O2→CO2+H2O。1 L水中含有的有机物质转变为无机物所需要的氧的量称为生化需氧量(BOD)，用g·L-1为单位表示。如果水中的氧气比BOD少，水就发臭，鱼和其他淡水生物就不能生存。若某地区一条河水中含有机物10 ppm（即质量分数为百万分之十），此有机物分子式用C6H10O5表示，而在正常大气条件下，氧气在水中的溶解量是0.0092 g·L-1。
（1）写出有机物在有氧条件下转化为无机物的化学方程式。
（2）这条河水的BOD是多少？河水中的鱼类能否维持生命？
5. 河道旁有甲乙两工厂，它们排放的工业废水中共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-六种离子。
（1）甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含三种离子是　　、　　、　　。
（2）乙厂的废水中含有另外三种离子，如果加一定量 （活性炭、FeSO4、铁粉）可以回收其中的金属 。
（3）另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当比例混合，可以使废水中的　　 　转化为沉淀，经过滤后的废水主要含　　 　，可用来__ _____。
1.2.1 暂时硬度和永久硬度学案
学习目标：
1．知道硬水、软水的含义，了解硬水的危害。
2．知道水的暂时硬度与永久硬度的含义。
情感目标：
通过对“硬水、软水区别标准的划分是相对的”、“硬水可转化为软水，软水可转化为硬水”、“难溶物碳酸镁可转化为氢氧化镁”等知识的介绍，体会“矛盾的对立统一”、“矛盾在一定条件下可以相互转化”等辩证唯物主义思想。
学习重点难点：水垢形成的原理
学习过程：
【阅读回答问题】
一、水的硬度
1. 水的硬度是由什么引起的？如何定义水的硬度？
2. 硬水与软水如何划分？何为暂时硬度？何为永久硬度？请用化学方程式表示
3. 硬水与软水如何定性用实验区分？暂时硬水的危害有哪些？
4. 硬水软化的方法有哪些？请尝试用药剂软化法处理硬水，体会加入药剂的量的控制
5. 离子交换法的化学原理是什么？请用化学反应方程式表示，利用磺化酶法处理硬水，硬水的成分有何变化？如何使磺化酶再生，利用氢型阳离子交换树脂进行交换，溶液的PH如何变化？连用氢型阳离子交换树脂和氢氧根型阴离子交换树脂可以得到蒸馏水，在运用时要注意的问题是什么？
【阅读、回答】
。
【问题】写出碳酸氢钙和碳酸氢镁在加热的条件下会发生化学反应的化学方程式。
【讨论】：Ca(HCO3)2加热后生成的是CaCO3沉淀，而Mg(HCO3)2加热分解得到的MgCO3沉淀则会进一步转化成Mg(OH)2沉淀，这是为什么呢？可以查阅MgCO3与Mg(OH)2的溶解度进行比较，再结合水解反应的机理思考。
【回答】
。
练习：
1. 检验水是否为硬水的简便方法是
A: 加入BaCl2溶液，看是否有沉淀生成 ? B: 将水加热煮沸，看是否有沉淀生成
C: 加入NaOH溶液，看是否有沉淀生成 ? D: 加入少量肥皂水，看是否有沉淀生成
2. 暂时硬水和永久硬水的主要区别在于
A: 含Ca2+、Mg2+的多少 　　 B: 含Cl-、SO42-的多少
C: 含HCO3-还是SO42-、Cl- 　　D: 含HCO3-的多少
3. 水壶里水垢的主要成分是
A: CaCO3、Ca(OH)2 　　B: Ca(OH)2、Mg(OH)2
C: CaCO3、MgCO3 　　D: CaCO3、Mg(OH)2
4. 有关离子交换法使硬水软化的下列叙述中，正确的是
A: 磺化煤能降低水中Ca2+，Mg2+，SO42-和Cl-离子浓度；
B: 经磺化煤软化处理后的水中[Na+]增大；
C: 磺化煤使硬水软化及磺化煤的再生，这两种操作可以在同一支离子交换柱中同时进行；
D: 失去软化硬水能力的磺化煤，不可能再恢复它的软化能力。
5. 用自来水配制NaOH溶液时,往往会产生白色混浊,因为发生了以下反应 [Mg2++2OH-==Mg(OH)2 ↓;Ca2++2HCO-3+2OH-==CaCO3↓+CO32-+2H2O ]
1.2.2 硬水软化学案
学习目标：
1. 理解硬水软化的原理。
2. 知道通过实验区分硬水和软水的方法；通过学习用不同方法软化硬水的过程，体会硬水软化的不同思路。
情感目标：
通过对“硬水、软水区别标准的划分是相对的”、“硬水可转化为软水，软水可转化为硬水”、“难溶物碳酸镁可转化为氢氧化镁”等知识的介绍，体会“矛盾的对立统一”、“矛盾在一定条件下可以相互转化”等辩证唯物主义思想。
学习重点难点：硬水软化的方法和原理
学习过程：
学习内容 学生行为 现象、原理、解释 备注
诵读 诵读《宣州谢朓楼饯别校书叔云》 引导
什么是硬水、软水？ 实验：用肥皂水区别自来水与蒸馏水评判、思考、回答观看视频，思考、简述定义听讲、体会 提供实验方法分析实验现象、得出结论水的分类硬水对人体的影响
硬水软化的意义 观看视频，归纳要点评判、思考、回答
硬水软化的方法 听讲讨论、评判、思考、回答讨论、评价硬水软化方案讨论可选的软化药剂及原理评判、思考、回答观看视频（离子交换），归纳要点观看视频（电渗析），归纳要点 水的暂时硬度和永久硬度提供溶解度数据，讨论水垢形成原理软化硬水药剂的选择总结
练习：
6. 有关离子交换法使硬水软化的下列叙述中，正确的是
A: 磺化煤能降低水中Ca2+，Mg2+，SO42-和Cl-离子浓度；
B: 经磺化煤软化处理后的水中[Na+]增大；
C: 磺化煤使硬水软化及磺化煤的再生，这两种操作可以在同一支离子交换柱中同时进行；
D: 失去软化硬水能力的磺化煤，不可能再恢复它的软化能力。
7. 用石灰纯碱法软化硬水时，加入石灰的作用是
A: 只能降低水的永久硬度
B: 能同时除去水的永久硬度和暂时硬度
C: 可把部分Ca2+所形成的硬度转化为Mg2+硬度；
D: 可把部分Mg2+所形成的硬度转化为Ca2+硬度。
8. 要使同时含有Ca2+、Mg2+离子的永久硬水软化，正确的方法是
A: 只需加纯碱 　　B: 先加石灰，后加纯碱
C: 先加纯碱，后加石灰 　　D: 将适量的纯碱和石灰混合后加入水中
9. 下列方法：(1)蒸馏、(2)煮沸、(3)加石灰、(4)加纯碱、(5)加磷酸钠、(6)离子交换，能同时除去硬水中的暂时硬度和永久硬度的是
A: (1)、(5)、(6) 　　B: (2)、(4)、(6)
C: (5)、(6) 　　D: (1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)
10. 用自来水配制NaOH溶液时,往往会产生白色混浊,因为发生了以下反应 [Mg2++2OH-==Mg(OH)2 ↓;Ca2++2HCO-3+2OH-==CaCO3↓+CO32-+2H2O ]
11. 怎样证明天然水具有暂时硬度和永久硬度,或是软水,简述实验步骤,并写出有关化学方程式 .
12. 现有纯碱.石灰.明矾和磺化煤,可用作净水的是 ,可用作软化只含CaSO4 CaCl2的硬水的是 ,可用于软化暂时硬水的是 .
13. 磺化煤是一种离子交换剂,它是 状物质.它 酸和碱.它的阳离子是 ,会跟硬水中的 发生 作用,有关离子方程式为 .用磺化煤来软化硬水的优点 、 、
14. 我国规定饮用水的硬度不能超过25度.硬度的表示方法是:将水中的Ca2+、Mg2+都看作Ca2+,并将其质量折算成CaO的质量.通常把1升水中含有10毫克CaO称为1度.水中的Ca2+、Mg2+可用一定浓度的Y溶液进行滴定,Y跟Ca2+、Mg2+都以等物质的量完全反应.
(1).现取某地区的地下水样品25.0毫升,用0.01摩尔/升Y溶液滴定,完全反应时消耗Y溶液15.0毫升.试计算该地下水的硬度,并判断是否符合饮用标准.
(2).如果每次分析时取的水样都是25.0毫升,为了便于计算,要求每消耗0.50毫升Y溶液即相当于水的硬度为1度.则Y溶液的物质的量浓度应为多少 (91高考题)
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