高中化学 专题1 洁净安全的生存环境 第2单元 水资源的合理利用(第1课时)生活中的饮用水教师用书

第二单元水资源的合理利用
第1课时生活中的饮用水
1．天然水净化原理。

(重点)
2．自来水的消毒原理。

(重点)
3．硬水软化原理。

(重难点)
一、天然水中的杂质与净化
1．天然水中的杂质
通常杂质分为三类：悬浮物质、胶体物质和溶解物质。

2．天然水制成生活饮用水
(1)沉降悬浮物：天然水中的悬浮物可用硫酸铝[Al2(SO4)3]、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、硫酸亚铁(FeSO4)、氯化铁(FeCl3)、碱式氯化铝等作为混凝剂净化。

明矾净水原理为Al3＋＋3H2O Al(OH)3(胶体)＋3H＋(用离子方程式表示)。

(2)杀菌消毒：自来水厂利用漂白粉、液氯、二氧化氯、臭氧等作为消毒剂，利用其强氧化性杀灭水中的细菌。

液氯注入水中发生反应Cl2＋H2O HCl＋HClO，其生成物HClO 具有强氧化性，能杀菌。

氧气在放电条件下可转化为臭氧，臭氧具有强氧化性可用于杀菌消毒且无污染。

(3)除异味：具有强吸附性的活性炭可吸附某些溶解在水中的杂质，并除去水中的异味。

1．原水与自来水有何区别？
【提示】原水中可能含有各类杂质、病毒病菌，原水净化、消毒后转化为自来水。

二、硬水的软化
1．概念
硬水：含有较多钙、镁离子的水；
软水：不含或含较少钙、镁离子的水。

2．软化方法
方法一：加热法。

化学反应原理：Ca(HCO 3)2=====△
CaCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O ， Mg(HCO 3)2=====△
MgCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O ， MgCO 3＋H 2O=====△
Mg(OH)2＋CO 2↑。

方法二：离子交换法。

若硬水中钙、镁离子以硫酸盐或氯化物的形式存在，可用此法软化。

其反应原理为：2NaR ＋Ca 2＋
===CaR 2＋2Na ＋
、2NaR ＋Mg 2＋
===MgR 2＋2Na ＋。

2．如何鉴别硬水和软水？
【提示】 方法一：取一杯热水，将肥皂切碎投入其中，肥皂能完全溶解，冷却后成为一种半透明液体，即为软水；若冷却后水面有一层未溶解的白色物质，则为硬水，且白色物质越多，硬度越大。

方法二：用烧杯盛水加热，若杯壁留下较多水垢，则为硬水。

第11．天然水中主要杂质是什么？
【提示】 天然水中的杂质主要是悬浮物质、胶体物质、溶解物质。

2．为什么液氯能杀菌消毒？
【提示】 液氯溶于水，发生反应Cl 2＋H 2O HCl ＋HClO ，HClO 有强氧化性能杀死
水中的细菌和病毒。

第2步阐述——要点归纳，深化知识 1．天然水中的杂质
(1)沉降悬浮物
①常用混凝剂
硫酸铝[Al2(SO4)3]、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、硫酸亚铁(FeSO4)、氯化铁(FeCl3)、碱式氯化铝等。

②原理分析
加入的混凝剂生成胶体，吸附水中的悬浮颗粒使之沉降。

如用硫酸铝或明矾、氯化铁作
混凝剂净化水的原理是：Al3＋＋3H2O Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3(胶体)＋3H＋。

(2)消毒杀菌
①常用消毒剂
液氯(Cl2)、漂白粉[Ca(ClO)2]、二氧化氯(ClO2)、臭氧等，目前大多使用的是液氯和漂白粉。

②原理分析
消毒剂都具有强氧化性，可以将抗氧化性很弱的病毒、细菌杀死。

如：液氯对水杀菌消毒的原理是：液氯跟水发生可逆反应生成盐酸和次氯酸(HClO)，次氯酸有强氧化性，将病毒、细菌氧化致死。

(3)去除异味
活性炭的表面积很大，吸附能力很强，对许多有毒、有味、有色的物质有很强的吸附能力。

水中有异味的物质可用活性炭吸附除去。

混凝剂只能沉降水中的悬浮颗粒物。

天然水经过混凝剂处理后，仍含有可溶性杂质和细菌，还不能满足人们日常生活用水的要求，需要作进一步的净化处理。

第3步例证——典例印证，思维深化
城市由天然水获取自来水的一般步骤为( )
【解析】天然水变为自来水应先自然沉降和加絮凝剂沉降，使水中的固体杂质沉淀出，然后通过细砂、活性炭过滤，再曝气增加溶氧量，氧化、消除有机质，最后消毒成为自来水。

【答案】 C
原水中含有泥沙，同时还含有Ca 2＋
、Mg 2＋
、HCO －
3等杂质。

由于原水接触岩石、土壤等物质，所以还含有细菌等。

由于加入混凝剂后也会生成难溶物，所以应先加混凝剂，后过滤，再消毒，最后加活性炭。

第4步运用——精选习题，落实强化
1．向浑浊的水中加入适量的FeCl 3·6H 2O 并搅拌，水便由浑浊变得澄清。

在此过程中发生的主要变化( )
A ．是纯化学变化
B ．是纯物理变化
C ．既有化学变化又有物理变化
D ．不能确定是化学变化还是物理变化
【解析】 由Fe 3＋
水解为Fe(OH)3胶体属于化学变化，Fe(OH)3胶体粒子吸附水中悬浮物共同沉淀属于物理变化。

【答案】 C
第11．硬水中CaSO 4可用加热法软化吗？
【提示】 不能，因为加热煮沸CaSO 4不分解，无变化。

2．“磺化煤属于阴离子交换树脂，”这句话对吗？ 【提示】 错误，磺化煤属于阳离子交换树脂。

第2步阐述——要点归纳，深化知识 1．有关硬水的概念
硬水：含有较多钙、镁离子的水； 软水：不含或含较少钙、镁离子的水；
永久硬度：由Ca 2＋
、Mg 2＋
与SO 2－
4、Cl －
相对应的盐引起的水的硬度； 暂时硬度：由Ca 2＋
、Mg 2＋
与HCO －
3相对应的盐引起的水的硬度。

2．硬水的软化
(1)除去或减少天然水中的Ca 2＋
、Mg 2＋
的过程，叫做硬水的软化。

常用的硬水软化方法有加热法、药剂法和离子交换法等。

(2)加热法能降低水的暂时硬度，反应原理： Ca(HCO 3)2=====△
CaCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O
Mg(HCO 3)2=====△
MgCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O MgCO 3＋H 2O=====△
Mg(OH)2＋CO 2↑ (3)离子交换法
离子交换法就是通过加入离子交换剂降低水中Ca 2＋
、Mg 2＋
含量的方法。

离子交换法常用于工业锅炉用水的软化。

离子交换剂有多种多样，磺化煤是一种阳离子交换剂，并且可以再生。

其净水和再生的原理是：
磺化煤软化硬水 2NaR ＋Ca 2＋
===CaR 2＋2Na ＋
2NaR ＋Mg 2＋
===MgR 2＋2Na ＋
磺化煤再生
CaR 2＋2Na ＋
===2NaR ＋Ca 2＋
MgR 2＋2Na ＋
===2NaR ＋Mg 2＋
第3步例证——典例印证，思维深化
下列有关硬水及其软化的说法中错误的是( ) A ．离子交换法可以软化硬水 B ．硬水中含有较多Ca 2＋
、Mg 2＋
C ．生产、生活使用的天然水必须经过软化
D ．加热可使暂时硬水中的Ca 2＋
生成CaCO 3沉淀
【解析】 A 、B 、D 是一些常识，C 中生活使用的硬水不是“必须”经软化后再使用。

【答案】 C
第4步运用——精选习题，落实强化 2．下列说法正确的是( ) A ．加热法可软化各种硬度的硬水 B ．软水是配制AgNO 3溶液的最好用水
C ．反应2NaR ＋Ca 2＋
===CaR 2＋2Na ＋的逆反应在一定条件下也能发生 D ．硬水软化就是除净水中所有的Ca 2＋
和Mg 2＋
【解析】 加热法只能软化具有暂时硬度的硬水[因为Ca(HCO 3)2、Mg(HCO 3)2受热可分解为CaCO 3、Mg(OH)2而除去]，不能软化永久硬水；软水中仍含有Cl －
、CO 2－
3、SO 2－
4等离子，遇到AgNO 3会产生AgCl 、Ag 2CO 3等沉淀，故软水不能用于配制AgNO 3溶液，应用蒸馏水；硬水软化是指减少或除去水中的Ca 2＋
和Mg 2＋
，不一定除净，故A 、B 、D 项均不正确。

【答案】 C
1．天然水中的三类杂质：
悬浮物质、胶体物质、溶解物质
2．常见的两种混凝剂：
KAl(SO4)2·12H2O、FeCl3
3．原水转化为自来水的三步处理：
混凝→消毒→去除异味
4．常见的两种硬水软化方法：
加热煮沸法、离子交换法
1．为保证青少年和儿童的健康成长，每天饮用的水应含有一定量的钙、镁等离子。

目
前市售的“蒸馏水”“纯净水”因不含有钙、镁离子，不宜长期、大量饮用。

为保证青少年
儿童的健康成长，这些饮用水应添加一些化学物质。

这些微量添加物应该是( ) A．精盐
B．石灰石粉
C．可溶的钙和镁的碳酸氢盐
D．胆矾
【解析】纯净水等缺少钙、镁离子，因此应加入可溶性的钙、镁盐。

显然A、D项不
合理，B项石灰石粉不溶于水。

【答案】 C
2．下列说法中正确的是( )
A．纯净水就是纯的水
B．与普通可饮用水相比，纯净水作为饮用水一定对人体更有利
C．与纯净水相比，蒸馏水作为饮用水对人体更有利
D．瓶装纯净水可开瓶即喝
【解析】人体所需要的矿物质和微量元素许多是从饮用水中获取的。

蒸馏水是纯净的
水，不能用作饮用水。

【答案】 D
3．水体污染是一种严重的环境问题，下列哪些措施可以减少水污染( )
①控制工业生产中废水和城市污水的排放②减少有机农药的使用③多种植树木
④减少SO2等气体排放⑤减少水生动植物的繁殖
A．①②③④⑤B．①②⑤
C．③④⑤ D．①②③
【解析】采取①②⑤措施，可减少水体污染物的含量，减少水污染。

③④为减少大气污染。

【答案】 B
4．下列操作不属于硬水软化方法的是( )
A．将硬水加热煮沸
B．往硬水中加入少量Na2CO3，将Ca2＋、Mg2＋沉淀
C．让硬水通过磺化煤
D．往硬水中加入少量液氯
【解析】往硬水中加入少量液氯是为了杀菌消毒，而不是软化硬水。

【答案】 D
5．近期在西非国家爆发的埃博拉疫情呈加速蔓延之势，已知该病毒对化学药品敏感，乙醇、酸性高锰酸钾溶液、次氯酸钠溶液、双氧水等消毒剂可以完全灭活病毒感染性。

下列有关说法正确的是( )
A．乙醇、次氯酸钠溶液均可以将病毒氧化而达到消毒的目的
B．酸性高锰酸钾溶液和双氧水的消毒原理相同
C．双氧水具有较强的腐蚀性，不能用于皮肤的消毒
D．在次氯酸钠溶液中通入少量二氧化硫可得到亚硫酸钠和次氯酸
【解析】A．乙醇使蛋白质变性并非是将病毒氧化，错误；B.酸性高锰酸钾溶液和双氧水的消毒原理相同，都是利用二者的强氧化性，正确；C.双氧水具有较强的氧化性，稀溶液能用于皮肤的消毒，错误；D.次氯酸钠溶液中通入少量二氧化硫，二者发生氧化还原反应生成硫酸根离子和氯离子，错误。

【答案】 B
6．下列有关硬水、软水及硬水软化的说法，正确的在题后的括号里画“√”，错误的在括号里画“×”。

(1)Ca2＋、Mg2＋含量较多的水叫永久硬水。

( )
(2)雨水中Ca2＋、Mg2＋含量很少，因此雨水是软水。

( )
(3)硬水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。

( )
(4)用硬水洗衣服，肥皂不易起泡而且会产生胶状沉淀。

( )
(5)硬水煮沸后，Ca2＋、Mg2＋就消失变成软水。

( )
(6)溶有Ca2＋、Mg2＋、HCO－3的水，加热煮沸后就有白色沉淀生成。

( )
(7)具有暂时硬度或永久硬度的水都可以用磺化煤(NaR)软化。

( )
(8)用蒸馏法不能使永久硬度的水软化。

( )
【解析】水的暂时硬度和永久硬度是按溶解的Ca2＋、Mg2＋盐的种类(酸式碳酸盐还是
硫酸盐或氯化物)区分的。

暂时硬度的水煮沸后即可使Ca2＋、Mg2＋分别形成CaCO3、Mg(OH)2沉淀出来，从而得到软化。

永久硬度的水则不能用加热煮沸的方法软化。

水在蒸馏时，水蒸发而后冷凝，Ca2＋、Mg2＋则不会随水蒸气逸出，所以蒸馏水是软水。

【答案】(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×
(6)√(7)√(8)×。