【授课】第二单元 化学与资源开发利用

第二章化学与资源开发利用
第一节 《获取洁净的水 》
2、你认为水污染还有其它原因吗？
一、天然水的净化
实验：在一杯浑浊的黄河水中撒入一药 匙明矾粉末，观察现象。写出有关的离 子方程式。
KAl（SO4）2= Al3+ +K++2 SO42Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+
分组实验2-1 结论：绿矾净水效果不如明矾
就让我们接着学习硬水软化的方法吧！
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硬水软化的方法
煮沸法
离子交换法
石灰-纯碱法 其他方法
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煮沸法(复习)
煮沸暂时硬水时的反应：
MgCO3 ＋H2O
=
Mg(OH)2 +CO2 +H2O＋CO2 +H2O＋CO2
Ca(HCO3)2 ＝CaCO3 Mg(HCO3)2 ＝MgCO3
再生剂消耗大。 优点：质量高，占地小，设备简单，操 离子交换树脂 用途：纯水制取（H型＋OH型）硬水软化， 离子交换树脂 作方便。
交换基团 原料提纯，有机合成等。（OH型） 阴离子交换树脂 交换容量和原水硬度以及再生水平 缺点：原水硬度和碱度高时，经济效益不 有关，影响因素较多。 好。
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石灰—纯碱法
高中《化学》新人教版 选修2
化学与技术
第二单元 《化学与资源开发 利用》
教学目标



1.知道化学在水处理中的应用。 2.了解化学在水污染处理中的具体应用，认识化学 与社会发展的关系； ３．掌握氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学 原理； ４．了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自 然资源利用的作用。 ５.掌握煤、石油和天然气等综合利用中基本的化 学原理。 ６.通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的 最新进展。７.了解我国基本化工的生产资源、基 本化工产品的主要种类和发展概况。
仅仅适用于软化 暂时性 硬水
返 回
离子交换法
无机离子交换剂（例如沸石） 离子交换剂 有机离子交换剂
碳质离子交换剂
离子交换树脂
——磺化煤（黑色颗粒，不溶于酸碱）
碳质离子交换剂：磺化煤 NaR 烟煤和褐煤用发烟硫或 浓硫酸处理后的产物 钠离子可以交换水中的钙镁离子
交换

交换： 2NaR+Ca2+=CaR2+2Na＋
工业上也用化学药剂来软化硬水。 CaO白色粉末 CaO+H2O=Ca(OH)2 (避免用简易净水器 的工作原理。 2、利用滤纸、木炭粉、 细沙、沙砾、碎石、棉花 等物品制作简易过滤器。
。
家用简易净水器
每一层分别放上： 滤纸、木炭粉、 细沙、沙砾、碎 石、棉花等
阳离子有：Ca2+ ,Mg2+ 等

硬水和软水
硬水：硬度大于8度的水 ？ 如何区分蒸馏水，暂时硬水 和永久硬水（不止一种方法） 软水：硬度小于8度的水
自然界中只有雨水、雪水这样的结晶水才是 纯软水。
蒸馏水
暂时硬水
煮沸
永久硬水
蒸馏水和永久硬水
肥皂水
暂时硬水
蒸馏水
永久硬水
你还能想出其他方 法来吗？
定义：由Ca（HCO3)2和Mg（ HCO3)2引 起的硬度 思考：暂时硬度可以用什么
方法消除？
煮沸暂时硬水时的反应：
Ca(HCO3)2 ＝CaCO3 +H2O＋CO2 Mg(HCO3)2 ＝MgCO3 +H2O＋CO2 MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 +CO2 请翻看书后的溶解度附表， CaCO3不溶， MgCO3 微溶 说出CaCO3 和MgCO3 溶解 实验二 度的差别。
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所以：
水中相当于含有钙离子的质量： 题3
3.有一最硬水，硬度是由碳酸氢镁引起的， m=30度*10毫克/度=300毫克 测定硬度为30度。取一升这种水，常压 下加热蒸发，最后得到残渣多少克？ 钙离子看成是以氧化钙的形式，所以钙离子的物
【分析】
质的量为
n=300/56 毫摩尔
硬度的计算是把镁离子折算成氧化钙， 一个钙离子由一个镁离子折算得到，所以 只含有碳酸氢镁的暂时硬水加热煮沸，最 n镁离子=n钙离子=300/56毫摩尔=0.3/56摩尔 后得到的残渣是氢氧化镁。
一、海水中盐的开发与利用
蒸发池
结晶池
盐是人类日常生活中的必需品，也是很多工业部门的原料之一，而海 盐又是盐的主要来源之一。 海水制盐的方法主要有三种，即：盐田法、电渗析法和冷冻法。盐田 法历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法，现在还在广泛采用。
2、食盐资源的利用
氯碱工业
以食盐为原料制取NaOH Cl2 H2 再进一步生产 一系列的化工产品的工业
H+
阴 极 碳钢网
金属钛网
OH—
精制饱和 NaCl溶液
离子交换膜
H2O（含少量NaOH）
1、生产设备名称：离子交换膜电解槽 阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物) 阴极：碳钢网(有镍涂层) 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解 槽隔成阴极室和阳极室。 2、离子交换膜的作用： (1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸 (2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠 影响氢氧化钠的产量
比如说：假如氯化镁加热煮沸能反应的话， 生成什么物质？可能吗？ 定义：
由钙镁硫酸盐和氯化物引起的，不能 用煮沸法消除的硬度叫做永久硬度。
水的硬度
水的硬度往往是暂时硬度和永久硬度 看课本：水中有哪些阴离子？哪些阳 阴离子有：HCO3-，CO32-，Cl-，SO42-，NO3- 等 的总和。 离子？
第二章化学与资源开发利用
第二节 《获取洁净的水 》
浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库，它不仅孕育着无数 的生命，还孕育着丰富的矿产，而海水本身含有大量的 化学物质，又是宝贵的化学资源
海水中储有大量的化学 物质，储量可观的就有80多 种化学元素，其中70多种可 以被人类提取利用，海洋是地 球上最大的矿产资源库。全世 界每年都要从海洋中提取大量 的食盐、镁、溴、碘、钾等有 用物质，海水素有“液体工业 原料”之美誉。
最后镁离子转化为氢氧化镁，质量为：
0.32/56*58=0.31克
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硬水的危害
原来钙和镁都是生命必需元素中的宏量金属元素 硬水与人体健康 硬水对我们的生产和生活也有很大的危害
长期饮用硬度过高的水对人体健康不利 科学和医学家们还调查发现，人的某些心血管疾 那么硬水毫无是处了吗？ 洗涤———浪费肥皂 病，如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率，与 高硬度水中与结合SO４２－有苦涩味，还会使 饮水的硬度成反比，水质硬度低，死亡率反而高。 人的肠胃功能紊乱，出现站是性的腹胀，排气多， 不对，否则怎么会有 腹泻等现象。久居南方的人初到北方，开始一段 锅炉———结成水垢，危害生产 那么多的人要买矿泉 长期饮用过硬或者过软的水都不利与人体健康。 时间会出现“水土不服”的现象，是因为北方不 水喝呢？ 少地方饮用硬度比较高的地下水，而时间长了， 我国规定：饮用水的硬度不得超过25度 所以，我们必须将硬水进行软化。那么， 胃肠逐渐适应后，这种现象就会随之消失。
效 更绿 果 易矾 更 氧溶 好 化于 的 ，水 三 使呈 价 用酸 铁 时性 离 将， 子 但 调碱 至性 条 ，件 变下 成
PH 9
2、化学软化
硬水和软水
1实验
矿泉水和蒸馏水 有什么区别？

硬水 溶有较多量的钙离子，镁离子的水。 如矿泉水，自来水，以及自然界中 的地面水和地 下水等。 软水 只溶有少量或者不含钙离子，镁离子 的水。 返回 如雨水，雪水，纯净水等。
思考？上述装置的弱点：
1.H2和Cl2 混合不安全
2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯
思考：
1．离子交换膜 电解槽的简单 构造如何? 2．离子交换膜 的作用是什么? 3．工业制碱的 简单生产流程 怎样?
(2)离子交换膜法制烧碱
Cl2 +
H2 － NaOH溶液
淡盐水
阳 极
Cl2 Na+ Cl—
氢氧化钠 漂白剂 造纸、玻璃、 肥皂、纺织等
冶炼金属等
合成农药等
电解饱和食盐水反应原理
阴极： 2H+ + 2e- = H2↑
阳极： 2Cl- -2e- = Cl2↑ 电解 总反应： 2H O + 2Cl- = H ↑ + Cl ↑ + 2OH2 2 2
电解 2H2O + 2NaCl = H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH
所以水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2 ， 可以用稀盐酸洗，但是为了防止腐蚀设备， 需要加入合适的缓蚀剂。
所以碳酸镁在进一步加热的条件下 还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁。
永久硬度
？思考：可以也象暂时硬水那样煮沸消除吗？ ？思考：钙和镁形成的可溶性盐还有哪些？
提示： 用反证法思考 还有：硫酸钙 硫酸镁 氯化钙 硝酸钙 硝酸镁
动手、动脑：分析图2-9所示实验， 溶液中离子的运动，两极的电极反 应式
（1）电解饱和食盐水反应原理
阴极： 2H+ + 2e- = H2↑ 阳极： 2Cl- -2e- = Cl2↑ 总反应： 电解 2H2O + 2Cl- = H2↑ + Cl2↑ + 2OH电解 2H2O + 2NaCl = H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH
硬度
硬度
最初硬度是指水能溶解肥皂的程度
现在主要指水中含钙离子镁离子的浓度
☆硬度定义 1升水中含有10mmgCaO 。 或者相当于10mmgCaO)称为1度（1 )

暂时硬度
硬度的种类
桂林地区有很多的溶洞，是怎么形成的？ 溶洞中和附近的水有什么特点？