第二单元化学与资源开发利用第二单元化学与资源开发利用第二单元化学与资源开发利用第二单元化学与资源开发利用课题1获取取洁净的水的水课程标准导航课程标准导航1.了解污水处理的方法及获取洁净水的方法。了解污水处理的方法及获取洁净水的方法。2了解硬水的概念，知道硬水软化的常用方了解硬水的概念，知道硬水软化的常用方法。法。3理解加热煮沸法和离子交换法软化硬水的理解加热煮沸法和离子交换法软化硬水的基本原理，了解药剂法软化硬水的原理。基本原理，了解药剂法软化硬水的原理。新新知知初初探探自自学学导导引引自主学习自主学习软水水硬水硬水软水水硬水硬水暂时钠二、二、污水水处理理1.处理理污水的方法很多水的方法很多,一般可一般可归纳为_、_和和_等。等。污水水处理程度可分理程度可分为一一级、二、二级、三、三级，一般根据水，一般根据水质状况和状况和处理理后的水的去向来确定后的水的去向来确定污水水处理程度。理程度。对于酸性于酸性废水和碱性水和碱性废水，可以采用水，可以采用_法法进行行处理，一般用中和理，一般用中和剂如如_来中和来中和钢铁厂、厂、电镀厂等厂等产生的酸性生的酸性废水，用水，用_或或_来中和碱性来中和碱性废水。水。物理法物理法生物法生物法化学法化学法中和中和熟石灰熟石灰H2SO4CO2向含有向含有Hg2的的废水中加入水中加入Na2S，可以使，可以使Hg2转变为HgS沉淀而除去，反沉淀而除去，反应的离子方的离子方程式程式为_；用；用Na2S除去除去Hg2的同的同时，也能将水中所含的，也能将水中所含的Pb2、Cu2等重金属离子除去，有关反等重金属离子除去，有关反应的离子方程的离子方程式式为_。Hg2S2=HgSPb2S2=PbS，Cu2S2=CuS三、海水淡化三、海水淡化电渗析法渗析法1.电渗析法是一种利用渗析法是一种利用_进行行海水淡的方法。海水淡的方法。2.离子交离子交换膜是一种功能性膜，膜是一种功能性膜，应具有良好具有良好的的_和和_。3.原理：在外加直流原理：在外加直流电场的作用下，海水中的作用下，海水中的阴、阳离子分的阴、阳离子分别透透过阴膜和阳膜，可达到阴膜和阳膜，可达到分离和分离和浓缩的目的。的目的。 离子交离子交换膜膜选择透透过性性化学化学稳定性定性自主体验自主体验1. (2012合肥高二检测合肥高二检测)锅炉水垢的主要成分锅炉水垢的主要成分是是()ACaCO3，MgCO3BCaSO4，MgCO3CCaCO3，Mg(OH)2 DCaSO4，CaCO32.下列叙述中不正确的是下列叙述中不正确的是()A钟乳石钟乳石(主要成分为主要成分为CaCO3)能和稀盐酸能和稀盐酸反应反应B磺化煤可软化硬水磺化煤可软化硬水C加热暂时硬水可放出加热暂时硬水可放出CO2D加热永久硬水可放出加热永久硬水可放出CO2解析：选解析：选D。永久硬水主要含有硫酸盐和氯。永久硬水主要含有硫酸盐和氯化物，因此加热永久硬水不能放出化物，因此加热永久硬水不能放出CO2。3.海水约占地球现有总水量的海水约占地球现有总水量的97%，海水淡，海水淡化问题成为科学家的主要研究方向。下列淡化问题成为科学家的主要研究方向。下列淡化海水的方法不可行的是化海水的方法不可行的是()A加化学试剂，使海水中的盐分沉淀加化学试剂，使海水中的盐分沉淀B利用太阳能，将海水蒸馏而去掉盐分利用太阳能，将海水蒸馏而去掉盐分C将海水通过离子交换树脂而除去盐分将海水通过离子交换树脂而除去盐分D利用半透膜，采用反渗透法而除掉盐分利用半透膜，采用反渗透法而除掉盐分解析：选解析：选A。海水中。海水中Na等离子不能通过加等离子不能通过加化学试剂而沉淀，化学试剂而沉淀，A项错误；项错误；B项为蒸馏法淡项为蒸馏法淡化海水；化海水；C项为电渗析法淡化海水；项为电渗析法淡化海水；D项为反项为反渗透法淡化海水。渗透法淡化海水。要要点点突突破破讲讲练练互互动动探究导引探究导引1具有永久硬度的水通常采用药剂法和具有永久硬度的水通常采用药剂法和离子交换法进行软化。那么药剂法软化硬水常离子交换法进行软化。那么药剂法软化硬水常使用何种药剂？使用何种药剂？要点要点要点要点1 1药剂法软化硬水药剂法软化硬水提提示示：常常用用的的化化学学药剂有有纯碱碱、生生石石灰灰等等。对于工于工业锅炉用水，炉用水，还有一种用磷酸有一种用磷酸盐作作药剂的的处理方法，使沉淀物理方法，使沉淀物悬浮在水中而不浮在水中而不结垢。垢。要点归纳要点归纳药剂法通过向硬水中加入适当的化学药剂，药剂法通过向硬水中加入适当的化学药剂，与与Ca2、Mg2发生化学反应，使发生化学反应，使Ca2、Mg2以沉淀的形式分离出来，达到软化水以沉淀的形式分离出来，达到软化水的目的。的目的。有关反应方程式如下：有关反应方程式如下：Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2O即时应用即时应用1.我国规定饮用水质量标准必须符合下列要我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求：求：pH6.58.5Ca2、Mg2总浓度度0.0045 molL1细菌菌总数数100个个mL1某综合实践活动小组到自来水厂进行参观，某综合实践活动小组到自来水厂进行参观，了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下：如下：只是物理过程只是物理过程只是化学过程只是化学过程是物是物理和化学过程理和化学过程FeSO47H2O是常用的混凝剂，它在水中最是常用的混凝剂，它在水中最终生成终生成_沉淀。沉淀。(3)通入通入CO2的目的是的目的是_。(4)气体气体A的作用是的作用是_，这种作，这种作用是基于气体用是基于气体A和水反应的产物具有和水反应的产物具有_性。性。(5)下列物质中，下列物质中，_可以作可以作为气体为气体A的代用品的代用品(填写编号填写编号)。Ca(ClO)2NH3(液液)K2FeO4SO2解析：解析：(2)混凝剂要除去固体悬浮颗粒，首先混凝剂要除去固体悬浮颗粒，首先要水解生成胶体再吸附杂质，有化学变化和要水解生成胶体再吸附杂质，有化学变化和物理过程。物理过程。(3)CO2气体的作用是除气体的作用是除Ca2，调节溶液的，调节溶液的pH。(5)根据气体根据气体A具有强氧化性，可知作代用品具有强氧化性，可知作代用品的可以是的可以是。要点要点要点要点2 2 2 2离子交换法软化硬水离子交换法软化硬水探究导引探究导引 2举例例说明使离子交明使离子交换树脂再生的脂再生的方法。方法。提示：提示：把失效后的把失效后的NaR型离子交型离子交换树脂置于脂置于5%8%的食的食盐水中，便可水中，便可发生逆向交生逆向交换反反应，恢复交，恢复交换能力，能力，这个个过程叫做再生。程叫做再生。要点归纳要点归纳离子交换法：离子交换法： 用离子交换剂除去硬水中的用离子交换剂除去硬水中的Ca2、Mg2。如用离子交换树脂软化水的。如用离子交换树脂软化水的过程为：过程为：2NaRCa2=CaR22Na，2NaRMg2=MgR22Na。而离子交换树脂的再生而离子交换树脂的再生(用离子方程式表示用离子方程式表示)为：为：CaR22Na=2NaRCa2。即时应用即时应用2. (2012平顶山高二检测平顶山高二检测)氢型阳离子交换树氢型阳离子交换树脂的主要反应可表示为：脂的主要反应可表示为：2HRM2 = MR22H。若将。若将100 mL只含只含Ca2的水经的水经过此阳离子交换柱后，流出液用过此阳离子交换柱后，流出液用0.1000 molL1 NaOH溶液中和溶液中和,用去用去NaOH溶液溶液20.00 mL。则此。则此100 mL水中含水中含Ca2()A160.00 mg B80.00 mgC40.00 mg D120.00 mg解析：选解析：选C。本题可以采用逆推法求解，即。本题可以采用逆推法求解，即根据用去根据用去NaOH溶液的体积求出溶液中溶液的体积求出溶液中H的物质的量，然后再进一步求出的物质的量，然后再进一步求出Ca2的质的质量。量。题题型型探探究究技技法法归归纳纳题型题型题型题型1 1 1 1硬水的软化硬水的软化例例例例1 1 磺磺化化煤煤(表表示示式式NaR)是是一一种种钠型型离离子子交交换剂，它它能能把把硬硬水水中中的的Ca2、Mg2交交换除除去去而而使使水水软化化，现代代海海水水的的淡淡化化方方法法是是：使使海海水水按按顺序序通通过两两种种离离子子交交换树脂脂，其其流流程程如如图所示：所示：(1)现有氢型阳离子交换树脂现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟基型阴离子交换和羟基型阴离子交换树脂树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂是树脂是(填代表符号填代表符号)：A柱柱_；B柱柱_。(2)说明按上述顺序装柱的理由是说明按上述顺序装柱的理由是_。【解析解析】由离子交换法的原理迁移应用由离子交换法的原理迁移应用到题给信息可知，阳离子交换树脂的交换到题给信息可知，阳离子交换树脂的交换原理为：原理为：NaH=RHNaRCa22HR=2HCaR2Mg22HR=2HMgR2阴离子交换树脂的交换原理为：阴离子交换树脂的交换原理为：【答案答案】(1)HRROH(2)若相反，则首先产生若相反，则首先产生OH易与易与Mg2等反等反应产生应产生Mg(OH)2等沉淀，堵塞离子交换柱等沉淀，堵塞离子交换柱 水处理技术在生产、生活中应用广水处理技术在生产、生活中应用广泛。泛。(1)含有较多含有较多_离子的水称为硬水。硬离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为_(写写出一个即可出一个即可)。题型题型题型题型2 2从水资源中获取洁净水的主从水资源中获取洁净水的主要方法和原理要方法和原理例例例例2 2(2)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为法称为_。电渗析法净化水时，使离。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是子通过半透膜的推动力是_。(3)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的是测定水的_。(2)通通过压力使水分子通力使水分子通过半透膜而半透膜而获得得纯净水的方法称水的方法称为反渗透法，反渗透法，电渗析法的推渗析法的推动力力是是电压。(3)检验蒸蒸馏水的水的纯度度时，最，最简单易行的方法易行的方法是是测定水的定水的电导率率(或或电阻率阻率)。热点示例思维拓展热点示例思维拓展经典案例经典案例随着全球淡水资源危机日益严随着全球淡水资源危机日益严重，世界各国都把目光投向了占全球总水量重，世界各国都把目光投向了占全球总水量约约97%的汪洋大海，希望从苦涩的海水中提的汪洋大海，希望从苦涩的海水中提取可以饮用的淡水。取可以饮用的淡水。目前海水淡化有了许多新工艺，最广泛应用目前海水淡化有了许多新工艺，最广泛应用的为多级闪蒸法，其流程示意图如下图。已的为多级闪蒸法，其流程示意图如下图。已知一级闪蒸室和二级闪蒸室内的压强分别是知一级闪蒸室和二级闪蒸室内的压强分别是p1和和p2，且，且p2p11.013105 Pa。请回答：请回答：(1)处海水的温度比处海水的温度比处海水温度高的原因是处海水温度高的原因是_。(2)盐水能够从一级闪蒸室流入二级闪蒸室的原因是盐水能够从一级闪蒸室流入二级闪蒸室的原因是_。(3)为降低能耗，多级闪蒸法采取了降压和为降低能耗，多级闪蒸法采取了降压和_两项措施。降压可以降低能耗的理由两项措施。降压可以降低能耗的理由是是_。(4)海水淡化亦称海水脱盐。该工艺过程包括海水淡化亦称海水脱盐。该工艺过程包括海水预处理、脱盐、淡化水的后处理等。下列海水预处理、脱盐、淡化水的后处理等。下列属于海水预处理的是属于海水预处理的是_、_、_。(填序号填序号)淡水收集淡水收集除掉悬浮物除掉悬浮物杀灭海洋生杀灭海洋生物物除掉海水中的盐分除掉海水中的盐分水质检测水质检测降低海水浑浊度降低海水浑浊度为了检验所收集的淡水是否含有氯离子，通为了检验所收集的淡水是否含有氯离子，通常采用的试剂是常采用的试剂是_。【解析解析】 (1)受热后的海水进入一级闪蒸室受热后的海水进入一级闪蒸室,水蒸气经过冷却后，一部分转化为淡水。由水蒸气经过冷却后，一部分转化为淡水。由于一级闪蒸室中的压强大于二级闪蒸室，所于一级闪蒸室中的压强大于二级闪蒸室，所以一级闪蒸室中余下的盐水可进入二级闪蒸以一级闪蒸室中余下的盐水可进入二级闪蒸室，水蒸气被再次冷却。由于室，水蒸气被再次冷却。由于p2p11.013105 Pa，所以一级闪蒸室和二，所以一级闪蒸室和二级闪蒸室均属于减压蒸馏，同时又充分利用级闪蒸室均属于减压蒸馏，同时又充分利用了热交换，这样可以节约能源。了热交换，这样可以节约能源。(4)中的中的均属于淡化水的后处理，均属于淡化水的后处理，属于脱盐，属于脱盐，属于海水预处理。属于海水预处理。【答案答案】(1)海水经过闪蒸室时，吸收了管海水经过闪蒸室时，吸收了管外水蒸气放出的热量，温度升高外水蒸气放出的热量，温度升高(2)二级闪蒸室的压强小于一级闪蒸室的压二级闪蒸室的压强小于一级闪蒸室的压强，强，(或或p2p1)，所以盐水流入二级闪蒸室，所以盐水流入二级闪蒸室(3)热交换降压后水的沸点降低，水汽化所热交换降压后水的沸点降低，水汽化所需要的能量减少需要的能量减少(4)硝酸银溶液和稀硝酸硝酸银溶液和稀硝酸