第二章第二章 化学与资源开发利用化学与资源开发利用第一节第一节 获取洁净的水获取洁净的水第第1 1课时课时选修选修2 2 化学与技术化学与技术2024/9/21学习目标学习目标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法。了解硬水的概念，知道硬水软化的常用方法。3.理解加热煮沸法和离子交换法软化硬水的基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。本原理，了解药剂法软化硬水的原理。天然水的净化天然水的净化天然水的净化天然水的净化水为什么要净化？水为什么要净化？ 天然水在自然循环过程中与大气和土壤不断地接触，天然水在自然循环过程中与大气和土壤不断地接触，必然会混入很多种杂质。这些必然会混入很多种杂质。这些杂质杂质有的有的悬浮在水中悬浮在水中，有，有的的溶解在水中溶解在水中，还有的以，还有的以胶状粒子分散在水中胶状粒子分散在水中。为了获为了获得符合不同标准得符合不同标准(指工业生产或生活方面指工业生产或生活方面)的水，必须对的水，必须对水进行处理，以除掉水中的一些杂质。水进行处理，以除掉水中的一些杂质。天然水的净化天然水的净化实验探究一：混凝除杂实验探究一：混凝除杂取大约取大约150ml河水于烧杯中，加河水于烧杯中，加1/5药匙的药匙的明矾明矾 KAI(SO4)2 ，用玻璃棒搅拌，然后，用玻璃棒搅拌，然后静置静置，观察现象。，观察现象。天然水的净化天然水的净化明矾混凝除杂原理明矾混凝除杂原理Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+KAI(SO4)2 K+ + AI3+ + 2SO42-一、天然水的净化一、天然水的净化1.混凝法：混凝法： 原理：加入一种混凝剂（如：明矾、铁盐、亚铁盐），使水中细原理：加入一种混凝剂（如：明矾、铁盐、亚铁盐），使水中细 小的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀，然后过滤除去小的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀，然后过滤除去天然水的净化天然水的净化科目一考试科目一考试 2016年科目一模拟考试题年科目一模拟考试题科目二考试 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频2024/9/271、明矾、铁盐或亚铁盐为什么能净化水？、明矾、铁盐或亚铁盐为什么能净化水？ 分别写分别写出明矾、铁盐净化水的离子反应方程式出明矾、铁盐净化水的离子反应方程式 。 2、为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的效果好？、为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的效果好？讨论学习课本讨论学习课本P25: 思考与交流思考与交流(演示演示P25 实验实验21)天然水的净化天然水的净化天然水的净化天然水的净化家庭中杀灭水中细菌的方法有：家庭中杀灭水中细菌的方法有：加热、消毒剂、紫外线等加热、消毒剂、紫外线等水的杀菌消毒水的杀菌消毒城市饮用水杀菌：城市饮用水杀菌：广泛采用液氯广泛采用液氯天然水的净化天然水的净化自来水厂净化水过程示意图自来水厂净化水过程示意图（明矾或绿矾）（明矾或绿矾）（凝胶状的（凝胶状的氢氧化铝或氢氧化铝或氢氧化铁有氢氧化铁有很强的吸附很强的吸附能力，能使能力，能使水中细小的水中细小的悬浮杂质集悬浮杂质集结而下沉）结而下沉）（干净的细沙（干净的细沙 和鹅卵石）和鹅卵石）（通氯气或（通氯气或 二氧化氯）二氧化氯）天然水的净化天然水的净化天然水的净化天然水的净化（1）、硬水和软水的定义：）、硬水和软水的定义：硬水：含有较多可溶性钙、镁离子化合物的水。硬水：含有较多可溶性钙、镁离子化合物的水。软水：不含或含较少可溶性钙、镁离子化合物的水。软水：不含或含较少可溶性钙、镁离子化合物的水。肥皂水法：肥皂水法：种类种类硬水硬水软水软水现象现象结论结论泡沫少，有大量浮渣泡沫少，有大量浮渣有大量泡沫，无浮渣有大量泡沫，无浮渣可用肥皂水来区别硬水和软水；硬水浪费肥皂可用肥皂水来区别硬水和软水；硬水浪费肥皂（2 2）、）、硬水和软水的鉴别方法硬水和软水的鉴别方法:暂时硬度暂时硬度:水的硬度是由钙、镁离子的碳酸氢盐所引起的硬度。水的硬度是由钙、镁离子的碳酸氢盐所引起的硬度。 永久硬度永久硬度:水的硬度由钙、镁的硫酸盐、氯化物等所引起的硬度水的硬度由钙、镁的硫酸盐、氯化物等所引起的硬度2、化学软化法天然水的净化天然水的净化硬水与软水的区别天然水的净化天然水的净化加热法：加热法：种类种类硬水硬水软水软水现象现象结论结论蒸发皿底部有白色固体蒸发皿底部有白色固体蒸发皿底部无或很少固体蒸发皿底部无或很少固体可用蒸发法区别硬水和软水；硬水加热可形成水垢可用蒸发法区别硬水和软水；硬水加热可形成水垢天然水的净化天然水的净化 所以水垢的主要成分是所以水垢的主要成分是CaCOCaCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2，可以用可以用稀盐酸洗，但是为了防止腐蚀设备，需要加入合稀盐酸洗，但是为了防止腐蚀设备，需要加入合适的缓蚀剂。适的缓蚀剂。如何区分蒸馏水，暂时硬水和永久硬水？如何区分蒸馏水，暂时硬水和永久硬水？天然水的净化天然水的净化蒸馏水蒸馏水 暂时硬水暂时硬水 永久硬水永久硬水煮沸煮沸蒸馏水和永久硬水蒸馏水和永久硬水暂时硬水暂时硬水永久硬水永久硬水肥皂水肥皂水蒸馏水蒸馏水天然水的净化天然水的净化（3）、硬水的危害：见）、硬水的危害：见P26（4）、硬水软化的方法：）、硬水软化的方法： 生活中常用生活中常用加热煮沸加热煮沸的方法降低水的硬度，实验室常的方法降低水的硬度，实验室常用用蒸馏蒸馏的方法得到蒸馏水以降低水的硬度，在工业上常的方法得到蒸馏水以降低水的硬度，在工业上常用用药剂法药剂法和和离子交换法离子交换法来得到软水。来得到软水。、既浪费肥皂又洗不干净衣服。、既浪费肥皂又洗不干净衣服。、锅炉里结水垢有爆炸危险。、锅炉里结水垢有爆炸危险。天然水的净化天然水的净化蒸馏法把水加热蒸馏，除去水中的钙镁离子，同时除去其他杂质蒸馏装置图天然水的净化天然水的净化实验探究二：硬水软化实验探究二：硬水软化药品：药品：Ca(OH)2溶液、溶液、 NaOH 溶液、溶液、饱和饱和Na2CO3 溶液、肥皂水。溶液、肥皂水。天然水的净化天然水的净化硬水硬水 NaOH溶液溶液Na2CO3溶液溶液过滤过滤软水软水硬水硬水 Ca(OH)2溶液溶液 Na2CO3溶液溶液过滤过滤软水软水硬水硬水 Na2CO3溶液溶液 NaOH溶液溶液过滤过滤软水软水硬水硬水 Na2CO3溶液溶液 Ca(OH)2溶液溶液过滤过滤软水软水天然水的净化天然水的净化离子交换法离子交换法 无机离子交换剂（例如沸石）无机离子交换剂（例如沸石） 离子交换剂离子交换剂 有机离子交换剂有机离子交换剂 碳质离子交换剂碳质离子交换剂离子交换树脂离子交换树脂 磺化煤磺化煤（黑色颗粒，不溶于酸碱）（黑色颗粒，不溶于酸碱） 碳质离子交换剂：磺化煤碳质离子交换剂：磺化煤 NaR 烟煤和褐煤用发烟硫或烟煤和褐煤用发烟硫或 浓硫酸处理后的产物浓硫酸处理后的产物 钠离子可以交换水中的钙镁离子钠离子可以交换水中的钙镁离子天然水的净化天然水的净化交换交换 2NaR+Ca2+=CaR2+2Na 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+天然水的净化天然水的净化离子交换柱离子交换柱硬水离子交换剂离子交换柱软水天然水的净化天然水的净化交换过程交换过程钠离子镁离子或钙离子磺化煤颗粒Look Here！Look Here！Look Here！Look Here！天然水的净化天然水的净化再生再生 交换并非是无止境的。交换并非是无止境的。当交换后的水不再符合软水的标准时，当交换后的水不再符合软水的标准时， 磺化煤就失效了，需要磺化煤就失效了，需要& 再生：再生： 用用8 81010的食盐水浸泡的食盐水浸泡 磺化煤交换剂。磺化煤交换剂。 CaRCaR2 2+2Na+2Na=2NaR+Ca=2NaR+Ca2+2+ MgRMgR2 2+2Na+2Na+ +2NaR+Mg2NaR+Mg2+2+再生过程是交换过程的逆过程。天然水的净化天然水的净化水质变化水质变化&思考回忆：经思考回忆：经思考回忆：经思考回忆：经过离子交换的水，过离子交换的水，过离子交换的水，过离子交换的水，水质有什么变化？水质有什么变化？水质有什么变化？水质有什么变化？ &交换：交换： 2NaR+Ca2+=CaR2+2Na 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+水质变化：水质变化： 原水硬度降低原水硬度降低 阴离子基本不变阴离子基本不变 钠离子数目大大增加钠离子数目大大增加天然水的净化天然水的净化 磺磺化化煤煤缺缺点点：不不耐耐热热，交交换换容容量量小小，再生剂消耗大。再生剂消耗大。 交交换换容容量量和和原原水水硬硬度度以以及及再再生生水水平平有有关关，影响因素较多。影响因素较多。离子交换树脂离子交换树脂& 优点：质量高，占地小，设备简单，操 作方便。天然水的净化天然水的净化离子交换树脂离子交换树脂按结构分： 交换剂本体 离子交换树脂 交换基团按类型分：按类型分： 阳离子交换树脂阳离子交换树脂 （NaNa型，型，H H型）型）离子交换树脂离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 （OHOH型）型）天然水的净化天然水的净化具具有有永永久久硬硬度度的的水水：水水的的硬硬度度是是由由钙钙、镁镁的的硫硫酸酸盐盐或或氯氯化化物物所所引引起起的的，常常用用软软化化方方法法为为药药剂剂法法和和离离子子交换法。交换法。a药药剂剂法法：把把纯纯碱碱、生生石石灰灰等等试试剂剂加加入入到到硬硬水水中中，与与Ca2、Mg2反应形成沉淀，分离。反应形成沉淀，分离。b离离子子交交换换法法： 用用离离子子交交换换剂剂除除去去硬硬水水中中的的Ca2、Mg2。如用离子交换树脂软化水的过程为：。如用离子交换树脂软化水的过程为：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。天然水的净化天然水的净化