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第二单元水资源的合理利用,知识点1生活中的饮用水【自主认知】一、天然水中的杂质及城市自来水的获取1.天然水中的杂质。通常分为三类：_、_和_。,悬浮物质,胶体物质,溶解物质,2.明矾的净水原理。明矾溶于水后，铝离子发生_，生成氢氧化铝胶体：_。氢氧化铝胶体因吸附溶液中的阳离子而带正电荷。能吸附水中带负电荷的胶粒，并使杂质与氢氧化铝胶体一起凝聚而沉降。,水解,Al3+3H2O,Al(OH)3(胶体)+3H+,3.城市自来水获取的步骤：,混凝剂,沉淀,悬浮物,活性炭,异味,二、硬水及其软化1.有关概念。硬水：含有_的水。软水：不含或含少量_的水。硬水的软化：硬水软化的目的是减小水中_。,较多钙、镁离子,钙、镁离子,钙、镁离子的浓度,2.硬水软化的方法：(1)煮沸法。若硬水中的钙、镁离子以_的形式存在时，可通过煮沸使钙、镁离子转化为沉淀。反应的化学方程式为_，_，_。,碳酸氢盐,Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2O,Mg(HCO3)2MgCO3+CO2+H2O,MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2,(2)离子交换法。用磺化煤软化硬水的原理(用反应方程式表示)：_，_。磺化煤再生的原理：CaR2+2Na+=2NaR+Ca2+，MgR2+2Na+=2NaR+Mg2+。,2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+,2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+,3.终端净水：(1)水的二次污染：由于管道老化，储存水箱较脏，水箱内壁防腐材料不合格等引起的污染。(2)终端净水及其优点。终端净水：在家中的出水点前加装净水设备。优点：能消除_，使饮用水更安全。,二次污染,【释疑解惑】1.硬水和软水的鉴别方法。方法1：分别用两只烧杯取等量水样，向两只烧杯中分别滴加等量肥皂水。泡沫多、浮渣少的为软水；反之，为硬水。方法2：用烧杯加热，在杯壁留下较多水垢的是硬水。因为硬水是含有较多的可溶性钙、镁物质的水，加热后，这些可溶性的钙、镁物质转化成不可溶的物质。方法3：取一干净、干燥的玻璃片，分别在不同的位置滴等量水样。待其完全蒸发后，白色残留物多的为硬水；反之为软水。,2.自来水的制取过程：,【即时训练】1.(2015镇江高二检测)为了获取大量的生活饮用水，自来水厂需要用适宜、高效的方法和流程将天然水悬浮物、致病细菌等有害成分降低到规定的含量。(1)要达到上述目的，一般要经过的基本步骤是沉降、_、曝气、。“曝气”的主要目的是。(2)在第步中，下列物质可以使用的是(用字母填空)。A.明矾B.膨润土C.烧碱,(3)在将天然水制成生活饮用水的过程中，水中不需要除去的成分是_(至少答出一项)。(4)经过上述四个步骤的处理之后，如果水中Ca2+、Mg2+的含量超标，还要将水进行。,【解析】沉降之后必然是过滤。加消毒剂也是必不可少的步骤之一。“曝气”就是使水暴露在空气中，使水与空气接触的面积增大，增加水中的含氧量，以加速水中有机物的分解。明矾可作水的混凝剂，膨润土可作水的辅助混凝剂。对人体有益的矿物质等最好不要除去。降低水中Ca2+、Mg2+含量的过程叫作硬水的软化。答案：(1)过滤消毒增加水中的含氧量，加速水中有机物的分解(2)A、B(3)对人体有益的矿物质等(4)软化,2.(1)为了提高生活用水的卫生标准，自来水厂同时使用Cl2和FeSO47H2O对水进行消毒、净化，以改善水质，其原因是_，。(2)为了延长液氯的杀菌时间，某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时，还加入少量液氨，其反应的化学方程式为NH3+HClOH2O+NH2Cl(一氯氨)。已知NH2Cl比HClO稳定，试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因是。,【解析】(1)Cl2的作用有两点：一是与H2O反应生成HClO，杀菌消毒；二是将Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，吸附水中悬浮物。(2)NH3+HClOH2O+NH2Cl是可逆反应，存在平衡，解题时要善于捕捉题目信息，由于NH2Cl比HClO稳定，因此在自来水中加入液氯，再加入液氨，上述平衡右移，随着HClO的杀菌，被消耗，浓度降低，平衡左移，所以可延长杀菌时间。,答案：(1)Cl2溶于水生成的HClO能杀菌消毒Cl2能氧化Fe2+为Fe3+，Fe3+的水解产物Fe(OH)3胶体可以吸附水中杂质(2)HClO+NH3H2O+NH2Cl，把不稳定的HClO转化为较稳定的NH2Cl，消毒时，随HClO浓度降低，平衡向左移动，HClO得到补充,【互动探究】(1)题1(2)中的明矾的化学式是什么？明矾净水的原理是什么？提示：明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O，明矾净水的原理是明矾溶于水电离出Al3+，Al3+水解生成氢氧化铝胶体，能凝聚水中的悬浮物和吸附杂质。,(2)自来水中含有少量余氯，在水管中停留可以起到有效的杀菌作用，故自来水厂杀菌消毒时充入的Cl2越多越好。这种说法对吗？为什么？提示：不对。因为Cl2有毒，过量的Cl2会使自来水不适宜人饮用，而且还容易与水中的有机物反应，生成有毒的氯代烃。,【补偿训练】1.以下是原水处理成自来水的工艺流程示意图。(1)原水中含Ca2+、Mg2+、HC、Cl-等，加入石灰后生成Ca(OH)2，进而发生若干反应，写出其中一个离子方程式：。,(2)高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂。它的氧化性比KMnO4还强，反应中被还原为Fe3+。已知高铁酸钠的制备反应如下：2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2=2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O，则反应中元素被氧化，反应中生成2molNa2FeO4转移电子物质的量为mol。高铁酸钠之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是。,(3)通入二氧化碳的目的是和。(4)气体A的作用是。这种作用是基于气体A和水反应的产物具有性。(5)下列物质中，可以作为气体A的代用品。Ca(ClO)2浓氨水浓硫酸SO2,【解析】(1)Ca(OH)2可以与Mg2+发生反应：Mg2+2OH-=Mg(OH)2；也可以与Mg2+、发生反应：Mg2+2+4OH-+2Ca2+=Mg(OH)2+2CaCO3+2H2O；还可以与发生反应：Ca2+OH-=CaCO3+H2O。(2)根据反应可知，反应过程中铁元素化合价升高，被氧化。根据2Fe(NO3)32Na2FeO4，故生成2molNa2FeO4转移6mol电子。Na2FeO4在净水时被还原为Fe3+，Fe3+能发生水解，生成Fe(OH)3胶体，故可以作混凝剂，吸附水中杂质。,(3)因为加入的CaO是过量的，溶液中Ca2+和OH-过量，通入CO2不仅能将多余的Ca2+生成沉淀，还能与OH-反应，调节溶液的pH，有利于沉淀的生成。(4)原水处理成自来水一般经沉淀过滤吸附杀菌消毒四步，题中流程中已经有了沉淀和过滤两步，而吸附一般是用活性炭固体，此处通入A只能是杀菌消毒，杀菌消毒一般用Cl2，Cl2与水反应生成HCl和HClO，HClO具有强氧化性，可以用来杀菌消毒。,(5)气体A起杀菌消毒作用是因为与水反应生成的物质具有强氧化性，因此代用品也应具有强氧化性，可以，没有强氧化性，虽具有强氧化性，但不能用于饮用水的消毒。,答案：(1)Mg2+2OH-=Mg(OH)2或Mg2+2+2Ca2+4OH-=Mg(OH)2+2CaCO3+2H2O或Ca2+OH-=CaCO3+H2O(任选一个即可)(2)铁6还原产物Fe3+发生水解，生成Fe(OH)3胶体，能吸附杂质并沉降(3)除去Ca2+调节pH(4)杀菌消毒强氧化(5),2.(2015四平高二检测)有关硬水及其软化，下列说法正确的是()A.含有Ca2+、Mg2+的水称为硬水B.长期烧煮硬水的容器底部沉积的水垢主要成分是CaO和MgCO3C.长期饮用硬度极低的软水，对人体的健康有利D.目前使用离子交换法软化硬水比较普遍,【解析】选D。溶有较多量的Ca2+和Mg2+的水叫作硬水，溶有少量或不含Ca2+和Mg2+的水叫作软水，因此A项不正确；水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，因此B项不正确；长期饮用硬度极低的水可能会导致人体内缺乏某些元素，不利于身体健康，因此C项不正确。,知识点2水质评价与污水处理【自主认知】1.水质检测：(1)常见的检测项目：水温、pH、导电率、_、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、_、一些有毒有害物质的浓度等。(2)测定水体的pH：先用广范pH试纸测得水样大致的pH范围，然后用_测得水样的pH。,固体悬浮物,生化需氧量(BOD),精密pH试纸,(3)生物化学需氧量(BOD)：单位体积水中耗氧有机物生化分解过程所需消耗的氧气量(以mgL-1为单位)。2.污水处理：污水处理方法包括物理方法、化学方法和生物方法，其中化学方法包括_、_、_等。,中和法,氧化还原法,沉淀法,3.污水处理方法中的化学原理：,【释疑解惑】1.混凝剂的净水原理：混凝剂中的Al3+、Fe3+等水解生成氢氧化铝胶体或氢氧化铁胶体，吸附水中的悬浮物而沉降，从而达到净水目的，如Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+。2.杀菌消毒原理：杀菌消毒是利用消毒剂使蛋白质变性的原理，一些强氧化剂、重金属盐、高温等都可使蛋白质变性。常见氧化剂如漂白粉、液氯、二氧化氯、臭氧等；重金属盐的离子如Cu2+、Hg2+、Cd2+、Ni2+等。,【即时训练】1.(2015广州高二检测)如图是某市污水处理的工艺流程示意图：,(1)污水处理的主要方法有中和法；化学沉淀法；氧化还原法；过滤法。其中属于化学方法的是。A.B.C.D.(2)常用的混凝剂可以是(任填一种混凝剂的名称)。(3)加入熟石灰的目的是，写出相关的化学方程式：。(4)加入Na2S的作用是。,【解析】过滤法属于物理方法，其他三种方法都属于化学方法。根据污水中的成分选择处理方法和所用试剂。水处理过程中常用的混凝剂有硫酸铝Al2(SO4)3、明矾KAl(SO4)212H2O、聚羟基氯化铝、聚丙烯酰胺等。该污水中含有H+和Hg2+，加入熟石灰目的是中和酸性废水，加入Na2S的目的是将Hg2+转化成HgS沉淀。,答案：(1)A(2)明矾(其他合理答案也可)(3)中和酸性废水Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O(4)除去Hg2+,2.工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法类别都正确的是(),【解析】选C。处理酸性污水，应用生石灰中和，属于化学方法；处理含Cu2+等重金属离子污水，一般加S2-生成沉淀，属于化学方法；处理含苯废水，用活性炭吸附，属于物理方法；处理含纯碱的废水，应加入适量的酸处理，属于化学方法。,【互动探究】(1)用混凝剂Al2(SO4)3净水时，只发生物理变化，没有化学变化，这种说法正确吗？提示：不正确。因为Al2(SO4)3净水时，Al3+发生水解反应：Al3+3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+，此过程是化学过程；Al(OH)3胶体吸附水中的悬浮物质发生沉降是物理过程。(2)若污水中含有油类、氰化物应该用什么方法处理？提示：可用氧化还原反应将其除去。,【补偿训练】1.(2015芜湖高二检测)某黄金冶炼公司在处理尾矿废液过程中，发生有毒HCN外逸事故，造成人员中毒。已知HCN是一种无色剧毒气体，接触皮肤或通过呼吸道吸入均会造成严重的中毒或死亡，HCN在明火或强光条件下易燃或易爆。它是一种极弱、易挥发的酸。结合以上信息，判断下列说法中错误的是()A.为了防止冶金络合剂氰化钠产生HCN，废液排放前应加入足量石灰B.检查HCN外逸时，必须穿特制防护服，并用特制的手电筒C.河水有自净能力，冶金废水可直接排放到河流中进行稀释、降解D.实验室配制氰化钠溶液时，最好在通风橱中进行,【解析】选C。HCN是酸性物质，有剧毒，可被碱性物质石灰吸收，与其接触一定要加强自身保护，以防中毒。HCN排放到河水中不能很快分解，会对河水产生严重污染。,2.(2015金华高二检测)如图甲所示，X河流经其工业城市Y市。其中a处在上游，d处在下游。根据市环保局监测站对X河流的水质检测结果，绘制成图乙。请根据图乙回答下列问题。,(1)造成X河流污染的主要污染源最可能分布在。A.ab段B.bc段C.cd段D.bd段(2)列举造成X河流污染的三种可能的污染源。(3)对c处水样进行检测，发现其中含有Cu2+等重金属离子。若要把铜离子变为单质铜回收，请写出两种回收的方法。方法：；方法：。,(4)d处的污染程度明显降低，请从物理学、化学、生物学三方面简单分析其原因。,【解析】(1)根据图乙曲线可知，市区范围bc段污染程度最大，而在市区上游ab段污染程度最小。(2)因该市为工业城市，故污染源应从工业废水、生活污水及垃圾、废渣等方面考虑。(3)回收铜可采用置换法(用铁置换铜)或还原法：Cu2+Cu(OH)2CuOCu。(4)河水在物理沉降、化学氧化、生物分解作用下，可自我净化。,答案：(1)B(2)工业污水排放造成的污染、生活污水排放造成的污染、生活垃圾造成的污染、酸雨造成的污染、工业废渣造成的污染等(填其中三项即可),(3)还原法：Cu2+2OH-=Cu(OH)2，Cu(OH)2CuO+H2O，2CuO+C2Cu+CO2置换法：Fe+Cu2+=Fe2+Cu(其他答案合理也可)(4)河水在物理沉降、化学氧化、生物分解作用下，可自我净化,
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