高中化学 第二单元 化学与资源开发利用 2.1 获取洁净的水课件2 新人教版选修2.pptx

Ca(HCO3)2 CaCO3↓＋CO2↑＋H2O Mg(HCO3)2 2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O MgCO3＋H2 O Mg(OH)2↓＋CO2↑
10
药剂法——具有永久硬度的水可采用药剂法。
药剂法通过向硬水中加入适当的化学药剂， 与Ca2＋、Mg2＋发生化学反应，使Ca2＋、 Mg2＋以沉淀的形式分离出来，达到软化水的 目的。
常用的化学药剂有纯碱、生石灰等。对于工业 锅炉用水，还有一种用磷酸盐作药剂的处理方 法，使沉淀物悬浮在水中而不结垢。
11
【科学探究】
有一杯具有永久硬度的水，其中主要含有 MgCl2和CaCl2，你能设计出软化水的实验方 案吗？
现有药剂可供选用：Ca（OH）2溶液、 NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、肥皂水。
工业上还常用硫酸铝，聚合铝， 硫酸亚铁，硫酸铁等作混凝剂。
3
【演示实验】 1．烧杯1中盛有浑浊的井水，加入一些绿矾（FeSO4•7H2O）， 搅拌后静置。 2．烧杯2中盛有浑浊的井水，加入适量NaOH溶液，使溶液的 pH达到9左右，然后加入一些FeSO4•7H2O ，搅拌后静置。 3．烧杯3中盛有浑浊的井水，加入一些Fe2(SO4)3 ，搅拌后静 置
7
1）天然水的分类：
硬水：含有较多Ca2＋、Mg2＋的水叫做硬水； 软水：含有少量Ca2＋、Mg2＋或不含Ca2＋、
Mg2＋的水叫做软水。
洗涤用水如果硬度太高，水中的Ca2＋、Mg2＋与肥皂反应生成不 溶于水的物质，不仅浪费肥皂，也洗不净衣物。在工业上对水 的硬度也有要求，如锅炉用水如果硬度太高，长期烧煮后，水 里的钙盐和镁盐会在锅炉内结成锅垢，使锅炉内金属管道的导 热能力大大降低，不但浪费燃料，而且会导致管道局部过热， 使锅炉管道变形或损坏，严重时会引起爆炸事故。所以硬水的 软化非常重要。
从两个方面考虑：首先是所采用有效的化学方法，如反应原理适用、添 加试剂的性质、顺序和量等。其次，还要考虑应用化学方法所产生的经 济和社会等方面的问题。主要指成本核算、对生态环境和人体健康是否 有直接影响或是否有潜在、长远的影响。
6
2、化学软化法
天然水与空气、岩石和土壤等长期接触，其 中溶解了许多杂质，如无机盐类、某些可溶 性有机物以及气体等，通常含有Ca2＋、Mg2 ＋等阳离子和HCO3－、CO32－、SO42－、Cl－、 NO3－等阴离子。不同地区的天然水里含有这 些离子的种类和数量不同。一般地说，地下 水、泉水中含Ca2＋、Mg2＋较多，而雨水、 河水、湖水中含Ca2＋、Mg2＋少一些。
12
【学生分组讨论】 每组派代表发言，相互交 流评价，得出实验方案：
1．向硬水中加入Ca(OH)2溶液直到不再产生沉淀 MgCl2+Ca(0H)2 = Mg(0H)2↓+CaCl2 2．继续向溶液中加人Na2CO3，直到产生沉淀 CaCl2+Na2CO3 = CaCO3↓+2NaCl 3．将上述溶液过滤 4．取上述滤液少许，加入少量肥皂水，振荡
13
【学生分组实验】填写实验现象和结论。
实验步骤
现象
化学方程式
14
【设疑】如果有一杯同时具有永久硬度和暂时 硬度的水，你如何来设计出软化水的实验方案 吗？
离子交换法：是用离子交换剂软化水的方法。 离子交换剂中的阳离子与水中的Ca2＋、Mg2 ＋发生离子交换作用，使水得到软化。现在常 用作离子交换剂的离子交换树脂，是一类不 溶于水但能与溶液中同电性离子进行交换的 有机高分子电解质，常用NaR、HR等表示。
15
离子交换法软化水的反应原理 2NaR＋Ca2＋ ═CaR2 ＋2Na＋ 2NaR＋ Mg2＋ ═MgR2 ＋2Na＋ 离子交换树脂使用一段时间后，由NaR型变
8
（2）水的硬度：
暂时硬度：如果水的硬度是由Ca(HCO3)2、 Mg(HCO3)2或所引起的，这种硬度叫做暂时 硬度。
永久硬度：如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐 或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度。 天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。
9
（3）硬水软化的方法
加热法——具有暂时硬度的水可以用加热的 方法进行软化。
明矾的净水原理： 明矾在水中发生电离： KAl(SO4)2 = K+ + Al3+ + 2SO42Al3+与水发生水解反应生成Al(OH)3， 水解方程式为： Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+
2
Al(OH)3在水中以絮状的胶体形式存在， 由于水中的胶体杂质一般都带负电,而 Al(OH)3胶体粒子带正电，通过电性吸引作 用，破坏了天然水中胶体杂质的稳定性， 使胶体杂质聚沉。同时还能吸附一些悬浮 物，这样就起到了净水的作用。
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。 这些杂质有的悬浮在水中，有的溶解在水 中，还有的以胶状粒子分散在水中。为了 获得符合不同标准(指工业生产或生活方面) 的水，必须对水进行处理，以除掉水中的 一些杂质。
1
一、天然水的净化
1、混凝法
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， 然后过滤除去
5
【思考与交流】
1．天然水中含有细菌，主要成分为蛋白质。请你举出几种在家里能杀死水 中细菌的简单方法？
加热、用消毒剂或紫外线消毒等。
2．城市自来水以天然水为水源，你能简要地说明获得自来水的过程吗？
加絮凝剂→沉淀→过滤→吸附→杀菌
3．从自来水饮用水消毒剂和混凝剂的使用来看，请你思考：在采取某种化 学方法处理生活中的问题时，一般需要考虑哪些问题？
【提出问题】分析三组实验现象，为什么亚铁 盐的净化效果没有铁盐的效果好？
4
【学生参照课本讨论】
由于FeSO4•7H2O来源充足，作为混凝剂在工 业上应用比较多。它在水中的作用与铝盐相 似，但水解后生成的Fe(OH)2溶解度较大，混 凝效果不好。所以，实际应用时必须将Fe2＋ 氧化成Fe3＋ ，在溶液中生成Fe(OH)3，起到 较好的混凝作用。 FeSO4•7H2O溶于水后显酸 性，而 Fe2＋在碱性条件下更容易被氧化成 Fe3＋ ，所以要将pH调到9左右。