2.1获取洁净的水

①Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，故消耗 Ca(OH)2 的物质 的量为 6×10－4 mol·L－1×10 m3×103 L·m－3＝6 mol， ②OH－＋HCO－ 3 ===H2O＋CO23－，故消耗 Ca(OH)2 物质的量 为 4×10 － 4 mol·L－ 1×10 m3×103 L·m － 3 ＝ 4 mol ， 共 耗 Ca(OH)210 mol，质量为 740 g。后加入 Na2CO3 除去 Ca2＋， 加入 Ca(OH)2 后溶液中总的 Ca2＋的物质的量为(1.2×10－3－ 8×10－4)mol·L－1×10 m3×103 L·m－3＋10 mol＝14 mol，则 Na2CO3 质量为 14 mol×106 g·mol－1＝1 484 g。
2.1 获取洁净的水 课时 1
●课标要求 知道化学在水处理中的应用。
●课标解读 1．了解自然水的净化原理。 2．了解净水的常用方法——混凝法和化学软化法。 3．知道纯水与天然水，硬水与软水的区别，学会简单、 常用的检验硬水与软水的方法。 4．掌握硬水软化的常用方法——加热法、药剂法和离子 交换法。
Al(OH)3胶体和Fe(OH)3胶体，可吸附水中的固体小颗粒而 沉降，从而达到净水的目的。
【答案】 A
2．FeSO4·7H2O用作天然水净化混凝剂，要调到pH 为9左右的主要原因是( )
A．Fe2＋在碱性条件下易被氧化成Fe3＋ B．FeSO4·7H2O溶于水后显酸性 C．FeSO4·7H2O溶于水后显碱性 D．以上都不对 【解析】 pH为9左右，Fe2＋更容易被氧化。 【答案】 A
【答案】 (1)O2 CO2(或 N2) (2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(填其中任何两种) 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体， 它可吸附水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体， 使其聚沉，达到净化目的 (3)水的净化是通过混凝剂(如明矾等)将水中的胶体及悬 浮物除去，而水的软化是使水中的 Ca2＋、Mg2＋浓度减小 (4)10 度 (5)740 1 484
【提示】 ①加入肥皂水振荡，有大量泡沫产生的为软 水，泡沫很少且有沉淀产生的是硬水。
②加入饱和 Na2CO3 溶液，无沉淀产生的是软水，有沉 淀产生的是硬水。原因是：Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓， Mg2＋＋CO23－===MgCO3↓
硬水软化方法的选择 【问题导思】 ①药剂法软化硬水的原理是什么？常用的化学药剂有 哪些？ 【提示】 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 淀形式分离出来，达到软化水的目的。常用药剂有纯碱、 生石灰等，还有一种用磷酸盐作药剂使沉淀物悬浮在水中 不结垢。
题目中所用的石灰纯碱法指的是纯碱最终除去由 Ca2＋ 形成的永久硬度。
CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4， CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl 石灰纯碱法是软化水的方法之一，当然是暂时硬度和永 久硬度均可降低，但题目中只问“石灰”起的作用而不是 “石灰和纯碱”共同起了什么作用。所以 B 选项是迷惑项。 【答案】 D
【解析】 (1)天然水中溶解的气体主要有 O2、CO2、N2 等。
(2)天然水加入混凝剂净化的主要原理是混凝剂中电离 的铝离子、铁离子在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体， 表面积很大，吸附水中的悬浮杂质，常用的混凝剂有明矾、 硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等。
(3)水的净化是通过混凝剂(如明矾等)将水中的胶体及悬 浮物除去，而水的软化是使水中的 Ca2＋、Mg2＋浓度减小。
(4)水的硬度计算式： 1.2×1100－m3 gm×ol1·L0－－31g·1·mLg·5－61/度g·mol－1＋ 6×107－.41mmogl·×L－11×0－31gL·m×g－410/度g·mol－1＝10 度。 (5)综合(4)已知 10 m3 天然水中 c(Ca2＋)＝1.2×10－3 mol· L－1，c(Mg2＋)＝6×10－4 mol·L－1，c(HCO－3 )＝8×10－4 mol·L－1， 先加 Ca(OH)2，
3．离子交换树脂不只有阳离子交换树脂，也有阴离子交 换树脂。
水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不 可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问 题：
(1)天然水中溶解的气体主要有________、________。 (2) 天 然 水 在 净 化 处 理 过 程 中 加 入 的 混 凝 剂 可 以 是 ____________( 填 其 中 任 何 两 种 ) ， 其 净 水 作 用 的 原 理 是 ________________________________________。 (3)水的净化与软化的区别是__________________。
(4)硬度为 1°的水是指每升水含 10 mg CaO 或与之相当 的物质(如 7.1 mg MgO)。若某天然水中 c(Ca2＋)＝1.2×10－ 3mol·L－ 1， c(Mg2＋ )＝ 6×10－ 4 mol·L－ 1，则此水的硬度 为 ________；
(5)若(4)中的天然水还含有 c(HCO－ 3 )＝8×10－4mol·L－1， 现要软化 10 m3 这种天然水，则需先加入 Ca(OH)2________g， 后加入 Na2CO3________g。
5．盐类水解离子方程式的书写 (1)NH4Cl：NH＋ 4 ＋H2O NH3·H2O＋H＋ (2)Na2CO3：CO32－＋H2O HCO－ 3 ＋OH－。
1．获得饮用水，凝聚过程中除去其中的悬浮物，可 加入的净水剂是( )
A．FeCl3
B．NaCl
C．Ca(ClO)2
D．MgCl2
【解析】 NaCl不用于净水，Ca(ClO)2用于杀菌消 毒，而不能使水中的悬浮杂质沉降，铝盐和铁盐会形成
课标解读
1.了解用混凝法除去天然 水中悬浮物的原理。 2．了解利用化学软化法 除去天然水中可溶性杂质 的原理。 3．知道化学在水处理中 的应用。
重点难点
1.了解Al3＋、Fe3＋的净水原理。 (重点) 2．硬水的软化。(重难点)
混凝法
1.定义：混凝法就是在天然水中加入混凝剂，使细小的 悬浮物和胶体 聚集成较大的颗粒而 沉淀 ，然后过滤除去的 方法。
2．常用的混凝剂 在生活中常用 明矾 作混凝剂，在工业生产中还常用 硫酸铝、聚合铝、 硫酸亚铁 、硫酸铁等作混凝剂。
3．明矾的净水原理
4．亚铁盐、铁盐的净水原理
1．铁盐的水解反应与铝盐相似，你能写出Fe3＋水解 的离子方程式吗？
【提示】 Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋
5．杀菌 (1)用混凝剂可以除去天然水中的不溶性杂质，若要作为 生活用水，还要杀菌消毒。流程如下： 天然水混―过凝 ―滤→剂清洁水消―毒 ―→剂自来水。 (2)常用的杀菌剂有： 氯气 、臭氧、二氧化氯等。
2．药剂法(石灰纯碱法)
反应原理： a．Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2O Mg(HCO3)2 ＋ 2Ca(OH)2===2CaCO3↓ ＋ Mg(OH)2↓ ＋ 2H2O MgSO4＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaSO4 b．Ca2＋＋CO23－===CaCO3↓
Ca(OH)2＋Ca(HCO3)2===2CaCO3↓＋2H2O 2Ca(OH)2 ＋ Mg(HCO3)2===2CaCO3↓ ＋ Mg(OH)2↓ ＋ 2H2O
石灰水也可以跟硫酸镁或氯化镁起反应： MgSO4＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaSO4； MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2 这样，就把部分 Mg2＋所形成的永久硬度转变为 Ca2＋形 成的永久硬度，所以 D 选项是正确的。
2．城市自来水以天然水为水源，你能简要说明获取 自来水的过程吗？
【提示】 天然水→自然沉降、过滤→加入混凝剂→ 沉降过滤→加入消毒剂→自来水
化学软化法
1.水的硬度
天然水硬水：含 Ca2＋、Mg2＋ 较多的水软水：含少量或
不含
Ca2＋、Mg2＋ 的水
2．硬水的类型 (1)暂时硬度——由钙、镁的 碳酸氢盐 引起的硬度。 (2)永久硬度——由钙、镁的 硫酸盐 或 氯化物 引起
②怎样用离子交换法软化硬水？写出涉及的化学方程 式。
【提示】 2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋ 2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋
1．加热法(只能软化具有暂时硬度的水)其原理为： Ca(HCO3)2==△===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O； Mg(HCO3)2==△===MgCO3↓＋CO2↑＋H2O， 继续煮沸时，MgCO3 可转化为更难溶的 Mg(OH)2： MgCO3＋H2O==△===Mg(OH)2↓＋CO2↑。
的硬度。
3．硬水的软化方法
写出加热法软化暂时硬度的水涉及的化学方程式： (1) Ca(HCO3)2==△===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O (2) Mg(HCO3)2==△===MgCO3↓＋CO2↑＋H2O (3) MgCO3＋H2O==△===Mg(OH)2↓＋CO2↑
3．如何区别硬水和软水？
用石灰纯碱法软化硬水时，加入石灰的作用是( ) A．只能降低水中的永久硬度 B．能同时降低水中的永久硬度和暂时硬度 C．可把部分 Ca2＋所形成的硬度转变为 Mg2＋形成的硬度 D．可把部分 Mg2＋所形成的硬度转变为 Ca2＋形成的硬度
【解析】 所谓硬水是指含有较多量 Ca2＋和 Mg2＋的水。 当钙和镁以酸式碳酸盐形式存在时所引起的硬度，称为暂时 硬度；而以硫酸盐或氯化物形式存在时所引起的硬度，称为 永久硬度，用加热法可降低暂时硬度。加石灰水也可以发生 如下反应：
3．水经过磺化煤(NaR)处理之后，阳离子浓
C．Na＋
D．H＋
【解析】 因磺化煤中的Na＋与水中的Ca2＋、Mg2＋ 发生交换，降低了水的硬度，但是溶液中Na＋的浓度却升 高了。
【答案】 C
4．下列对天然水的净化认识不正确的是( ) A．水的净化与软化都是除去水中不溶性杂质 B．混凝剂的作用是除去水中不易沉淀的悬浮物和胶 体 C．FeSO4·7H2O可用作净水工业的混凝剂 D．由Ca2＋、Mg2＋的碳酸氢盐引起的水的硬度叫暂 时硬度 【解析】 水的净化是除去水中的悬浮物和胶体，水 的软化是降低水中Ca2＋、Mg2＋的浓度。 【答案】 A
第2课时
●课标要求 知道化学在水处理中的应用。
●课标解读 1．了解污水处理的原理、基本过程和方法。 2．通过对水体污染的危害和造成水体污染主要污染物的 了解，树立环保意识。 3．认识海水淡化的重要意义，了解蒸馏法、电渗析法等 海水淡化的一般方法。
【教师备课资源】 (教师用书独具) 盐类水解的原理
1．概念 在溶液中盐电离出来的离子跟水电离出来的 H＋或 OH－ 结合生成弱电解质的反应。
2．实质
盐电离→
弱酸的阴离子→结合H＋ 弱碱的阳离子→结合OH－
→水的电离程
度增大→c(H＋)≠c(OH－)→溶液呈碱性或酸性。
3．特点 (1)可逆反应；(2)水解程度较弱；(3)ΔH>0。 4．盐类水解的规律
3．离子交换法
1．水垢的主要成分是 CaCO3 和 Mg(OH)2，不是 CaCO3 和 MgCO3，原因是 Mg(OH)2的溶解度小于 MgCO3 的溶解度， 加 热 煮沸 和 石灰 纯碱 法除去 Mg2 ＋时 都转 化为 更 难溶 的 Mg(OH)2。
2．石灰纯碱法软化后的硬水，仍然会有一定的硬度，原 因是生成的钙镁化合物仍然有一定的溶解度。
●课标解读 1．了解自然水的净化原理。 2．了解净水的常用方法——混凝法和化学软化法。 3．知道纯水与天然水，硬水与软水的区别，学会简单、 常用的检验硬水与软水的方法。 4．掌握硬水软化的常用方法——加热法、药剂法和离子 交换法。
●新课导入建议 水是生命之源，但天然水中会含有很多杂质而不能直接 使用。你知道水中含有哪些杂质吗？你了解人们怎样净化天 然水吗？让我们共同学习本节知识 ，认识化学知识在水处理 中的作用，节约和爱护水资源！