化学大一轮复习专题十二第1讲多样化的水处理技术

第1讲多样化的水处理技术

[考纲要求] 1.了解化学在水处理中的应用。2.了解海水的综合利用和海水淡化的主要方法。

考点一水的净化与污水处理

1.生活用水的净化

(1)基本流程

(2)常用混凝剂为铝盐(如硫酸铝、明矾、碱式氯化铝等)、三价铁盐等。原理为Al3＋＋3H 2O Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3(胶体)＋3H＋，生成的胶体能吸附水中的悬浮杂质而沉降。

(3)常用的消毒剂为液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等。

(4)除去水中的异味：活性炭颗粒的比表面积大，吸附能力强，让水通过由细小的活性炭颗粒组成的滤床能够除去水中的异味。

2.污水处理的方法

方法含义操作

物理法主要是利用物理原理和机械作用对废水

进行治理

沉淀、均衡调节、过滤、离心分离等

物理化学法通过物理化学过程来除去污染物的方法

吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤、

超吸附等

化学法通过施用化学药剂或采用其他手段进行

废水处理的方法

中和法、氧化法、还原法、离子交换法

等

生物化学法利用微生物的代谢作用，除去废水中的

溶胶物质及有机物质的方法

活性污泥法、生物滤池法、厌气处理法

等

深度思考

1.有些自来水厂在用Cl2对水进行消毒时，还通入一定量的氨，使氨和Cl2生成氯胺(NH2Cl)，能延长对水的消毒时间，提高消毒效果，其原因是_______________。

答案氯胺在水中能发生水解反应，存在如下平衡：

NH 2Cl＋H2O NH3＋HClO，当HClO消耗时，平衡向右移动，保持消毒作用

2.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种高效的净水混凝剂。高铁酸钠加入水中，能杀死微生物和细菌，并起到净水作用，试分析高铁酸钠消毒净水的原理。

答案Na2FeO4中铁的化合价为＋6价，具有强氧化性，能杀死微生物和细菌，其还原产物为Fe3＋，水解产生Fe(OH)3胶体，能吸附水中的悬浮物质，起到净水作用。

3.沉淀法也是污水处理的常用方法，如Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋等重金属离子可用Na2S或FeS 除去，请写出相关反应的离子方程式。

答案Hg2＋＋S2－===HgS↓Hg2＋＋FeS===HgS＋Fe2＋

Pb2＋＋S2－===PbS↓Pb2＋＋FeS===PbS＋Fe2＋

Cu2＋＋S2－===CuS↓Cu2＋＋FeS===CuS＋Fe2＋

1.自来水加工处理流程如下，下列有关说法不正确的是()

A.若用FeSO4作混凝剂，最终铁将以Fe(OH)2形式进入反应沉淀池

B.投药时常加入适量的石灰，是为了除去水中的Mg2＋、HCO－3等

C.自来水生产中，前加氯起消毒杀菌作用，后加氯是保持水中有效氯的含量，防止自来水

二次污染

D.用ClO2消毒自来水，消毒效率是同质量氯气的2.63倍

答案 A

解析根据流程中提示，进入沉淀池之前通入了氯气，氯气具有氧化性，所以不可能是Fe(OH)2，只能是Fe(OH)3，A选项错误。

2.[2010·课标全国卷－40(1)(2)]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________________________________。

答案(1)O2CO2(或氮气)

(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁(任选两种)铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，可吸附天然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，达到净化目的解析(1)天然水中溶解的气体来自空气，所以主要是O2、CO2(或N2)。(2)净化处理水的原理就是利用铝盐、铁盐水解产生的胶体来吸附天然水中的悬浮物，同时也可以破坏其他带异电的胶体，使其聚沉而达到净化目的，所以常用的混凝剂有明矾、硫酸铝、硫酸铁等。

3.以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答有关

问题：

(1)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂，还可将废水中少量的S2－、NO－2和CN－等有毒有害的还原性酸根离子氧化除去。请写出用ClO2将废水中剧毒的CN－氧化成无毒气体的离子方程式：_______________，

并说明该方法的优点__________。

(2)下图为某饮用水厂用天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图：

活性炭的作用是_________；O3消毒的优点是___________________________。

A、B中放置的物质名称分别是：A____________________；B____________________。答案(1)2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－产生了无毒的CO2和N2

(2)吸附水中的小颗粒杂质及有色物质(或除去水中的异味)反应产物无毒无害阳离子交换树脂阴离子交换树脂

解析(1)本题中方法的优点要从绿色化学角度去分析。(2)由天然水制备纯净水，要除去水中的少量有机物及阴、阳离子，主要是Ca2＋、Mg2＋等金属阳离子及SO2－4等阴离子。由此可确定活性炭的作用及A、B中放置的物质。

4.工业三废(废水、废气、废渣)处理或将三废消灭于生产过程中，是近年来化工技术发展的方向之一。

(1)工业生产H2SO4的尾气中常含有少量SO2，通常用________吸收，有关的化学方程式为__________________；然后再用硫酸处理，目的是_________________________。

硫酸厂的废水呈________性，通常加入________进行处理。

(2)铬的毒性与其存在的价态有关，六价铬比三价铬毒性高100倍，并易被人体吸收且能在体内蓄积。因此在处理含铬污水时，通常加入________使六价铬转化为三价铬，再加__________使其转化为沉淀。

(3)二氧化氯(ClO2)是一种在水处理方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比，ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物，ClO2有下列两种制备方法。

方法一：2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O；

方法二：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O。用方法__________制备的ClO2更适合用于饮用水消毒，其主要原因是________________________。

(4)对于含有Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋等重金属离子的工业废水，通常加入过量的__________使其转化为沉淀而除去。

答案(1)Ca(OH)2溶液Ca(OH)2＋SO2===CaSO3↓＋H2O将CaSO3转化为SO2，提高SO2的利用率，同时得到副产品CaSO4酸熟石灰(2)FeSO4碱

(3)二方法二制得的ClO2中不含有Cl2(4)Na2S