资源简介

第二节
爱护水资源
一、学习目标
（一）知识与技能
1.通过典型的水污染实例认识水污染造成的危害。
2.知道化学在水处理中的应用，能说出污水处理中主要的化学方法及其原理。
（二）过程与方法
通过查阅资料、自学及联系实际让学生知道水污染的严重性。
（三）情感、态度与价值观：
培养节水意识。
二、学习重难点
认识水污染造成的危害，能说出污水处理中主要的化学方法及其原理。
三、学习过程
（一）自主学习
1.生活中的饮用水
水是人类生存和发展必不可少的宝贵的自然资源，是人体内六大营养物质之一，约占体重的60%—70%。每人每天需要水2.5kg，没有水，人的生命活动将无法维持。
(1)天然水的净化
天然水中的杂质通常分为三类：悬浮物质、胶体物质和溶解物质。
①沉降悬浮物或胶体颗粒
将铁盐或铝盐等絮凝剂加入水中，会形成氢氧化铁或氢氧化铝胶体，它们吸附水中的悬浮物形成絮状物。当絮状物的重力大于浮力时就会下沉，从而脱离水体而沉积下来。反应的方程式为Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+。
②杀菌消毒
细菌主要由蛋白质构成，杀菌的实质是用氧化性的物质使菌体蛋白质变性。
常用的杀菌消毒剂有漂白粉、液氯、二氧化氯和臭氧等。
液氯注入水中与水发生可逆反应，产生盐酸和次氯酸。次氯酸有强氧化性，能杀死水中的细菌。反应方程式为Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)自来水处理的过程
自来水处理过程主要包括以下四个步骤:沉淀、过滤、曝气、消毒。
2.硬水及其软化
(1)硬水和软水
含有较多Ca2+、Mg2+的水叫做硬水；含有较少或不含Ca2+、Mg2+的水叫做软水。
(2)水的硬度、永久硬度和暂时硬度
由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的硬度叫做永久硬度。由Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2引起的硬度叫做暂时硬度。水的硬度泛指这两种硬度的总和。
(3)硬水及其软化
除去或减少天然水中的Ca2+、Mg2+等的过程，叫做硬水的软化(hardwater
softening)。常用的硬水软化方法有加热法、药剂法和离子交换法等。
①加热法：加热暂时硬水，发生的主要反应有：
Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O
Mg(HCO3)2MgCO3↓+CO2↑+H2O
MgCO3+H2OMg(OH)2↓+CO2↑，
锅垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁。
②药剂法——石灰、纯碱法：含有碳酸氢钙、碳酸氢镁、氯化钙、氯化镁的永久硬水中，加入石灰后发生的反应为
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2====2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
MgCl2+Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+CaCl2；
加入纯碱后发生的反应为：CaCl2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaCl。
③离子交换法：离子交换法有阳离子交换法和阴离子交换法。工业上常用磺化煤(NaR)等阳离子交换剂对锅炉用水进行软化，离子方程式为:
2NaR+Ca2+====CaR2+2Na+
2NaR+Mg2+====MgR2+2Na+。
3.水质检测
科学全面地评价水质的优劣需要检测许多项目。常见的检测项目为水温、pH、导电率、固体悬浮物、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)和一些有毒有害物质的浓度等。
(1)自然界中的水一般略显酸性，这是因为二氧化碳溶解在水中的缘故。
(2)生物化学需氧量是指单位体积水中耗氧有机物生化分解过程(N转化为N2，C转化为CO2，H转化为H2O)所需消耗的氧气量(以mg·L-1为单位)。
4.污水的处理方法
(1)污水的处理方法主要有物理方法、化学方法和生物方法，其中化学处理方法包括中和法、氧化还原法、沉淀法等。
(2)轧钢厂排出的废水主要是含盐酸的酸性废水，一般采用中和法处理。油类、氰化物、硫化物等可以用氧化还原法除去，空气、臭氧、氯气是常用的氧化剂。沉淀法是除去废水中重金属离子的主要方法。例如，加入适量碱控制废水的pH，可将重金属离子以氢氧化物的形式沉淀出来。
(3)废水中重金属离子的去除
①含有亚铁离子的废水，可以用氧化法处理。用石灰调节废水的pH使之保持在一定范围内，然后向废水中不断鼓入空气，可将Fe2+转化为Fe(OH)3沉淀除去。
②向含有Cr3+的废水中加石灰，调节废水的pH至8—9时，Cr3+形成沉淀而分离，离子方程式为：2Cr3++3Ca(OH)2====2Cr(OH)3↓+3Ca2+。
（二）
1.水体净化
(1)明矾净水
明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水电离出Al3+,Al3+水解(硫酸铝钾跟水发生复分解反应)生成氢氧化铝胶体：
Al3++3H2O3H++Al(OH)3(胶体)
氢氧化铝胶体对水中细小的悬浮物有很强的吸附性，能沉降除去悬浮物，达到净化水的目的。
(2)水体消毒
大量水杀菌消毒，常采用强氧化剂氧化法。
2.硬水软化
(1)加热法
(2)药剂法——石灰、纯碱法
(3)离子交换法
3.我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求
pH
6.5—8.5
Ca2+、Mg2+总浓度
<0.0045mol·L-1
细菌总数
<100个·mL-1
4.水质评价
全面评价水质的优劣需要检测许多项目。常见的为水温、pH、导电率、固体悬浮物、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)和一些有害物质的浓度等。
四、同步练习
1.下列对使用水的说法，不正确的是（
）
A.节约用水
B.合理调整用水结构，使之利用效果最佳
C.禁止使用水库中的储备水
D.实现低污染或零污染排放
解析：对水的使用要注意节约用水、控制污染和污染处理三个方面的有机结合，对水应该是合理利用，而不是不能利用。
答案：C
2.某工厂排放的酸性废水中含有较多的Cu2+，对农作物和人畜都有害，欲采用化学法除去有害成分，最好是加入下列物质中的（
）
A.食盐、硫酸
B.胆矾、石灰水
C.铁粉、生石灰
D.苏打、盐酸
解析：铁粉能除去Cu2+，生石灰能中和H+且能沉淀Fe2+。
答案：C
3.第37个“世界地球日”，我国确定的主题是“善待地球——珍惜资源、持续发展”.下列行为中不符合这一主题的是(
)
A.采用“绿色化学”工艺，使原料尽可能转化为所需要的物质
B.大量开采地下水，以满足社会对水的需求
C.减少直至不使用对大气臭氧层起破坏作用的氟氯烃
D.节约能源，提高能源利用率
解析：过量开采地下水会造成水资源枯竭以及地陷、海水倒灌等地质灾害。
答案：B
五、自我测评
1.下列所述情况可能引起污染的是（
）
①城市生活污水的任意排放
②农业生产中农药、化肥使用不当
③海上油轮石油泄漏
④工业生产中废液、废渣、废气的排放
A.①②
B.①④
C.②④
D.①②③④
解析：生活污水、农药、化肥、海上泄漏石油、废液、废水、废渣的排放，都可能造成水体的污染。
答案：D
2.饮用水的消毒剂有多种，其中杀菌能力强，又不影响水质的理想消毒剂是（
）
A.臭氧(O3)
B.漂白剂
C.苯酚
D.氯气
解析：臭氧消毒不会产生杂质。
答案：A
3.20世纪90年代初，国际上提出了“预防污染”的新概念.“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.杜绝污染源
C.禁食有毒物
D.制订治污规章制度
解析：绿色化学要预防污染,所以从污染源头上着手是对的。
答案：B
六、小结
认识水污染造成的危害，能说出污水处理中主要的化学方法及其原理

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