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自主探究精要解读第一单元水的净化与污水处理1．胶体的性质？提示①丁达尔效应②聚沉③电泳④渗析⑤吸附自主探究精要解读2．水解的含义？Al3＋、Fe3＋水解反应？提示水解是指弱酸阴离子或弱碱阳离子结合水电离出的H＋或OH－生成弱酸或弱碱促进了水的电离。Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋3．判断强弱电解质的依据？电解质在水溶液中的电离程度。完全电离的为强电解质，如CaCO3、NaCl等，不完全电离的为弱电解质，如HClO、Al(OH)3等。提示自主探究精要解读1．了解水是宝贵的自然资源，知道自然界中没有纯水，知道天然水中所含的主要杂质。2．知道生活用水、工业用水对水质有一定的要求，了解水处理的主要环节，认识化学沉淀剂、氯水、臭氧、二氧化氯、活性炭在水处理中的作用。3．知道明矾的净水原理，知道污水中的主要污染物及污水处理的主要方法——生物化学方法。4．充分认识水资源保护的重要性。自主探究精要解读天然水中杂质含量超过一定标准时会影响水体的作用，需要后才能使用。生活用水的净化途径主要包括除去水中的和，，除去水中的异味等。1．混凝法除天然水中固体杂质和悬浮物(1)混凝法就是在天然水中加入，使细小的悬浮物和胶体聚集成较大的颗粒而沉淀，然后除去的方法。人工净化固体杂质悬浮物消毒混凝剂自净过滤自主探究精要解读(2)混凝剂，又叫做，可以除去水中的悬浮物质。常见的混凝剂有，有时还常用“聚合铝”，即由碱式氯化铝聚合而成的化合物聚氯化铝。(3)铝盐净水的原理：铝盐是强电解质，溶于水后完全电离出，水解生成可以吸附形成沉淀，使之从水中分离出来。原理为氢氧化铝胶体因吸附溶液中的阳离子而带正电荷。天然水中的杂质大多为，因此，带电荷的能吸附水中的胶粒，并使这些杂质与氢氧化铝胶体一起。其他如、、、也有相同功效。化学沉降剂铝盐(硫酸铝、明矾、碱式氯化铝等)Al3＋Al3＋氢氧化铝胶体悬浮于水中的杂质带负电荷的胶粒氢氧化铝带负电荷凝聚而沉降硫酸铝硫酸亚铁氯化铁碱式氯化铝正自主探究精要解读2．水的消毒常用消毒剂有、、、等。利用的是这些物质的，将细菌和病毒杀死而起到消毒效果。3．除水的异味活性炭颗粒的大，能力强。让水通过由细小的活性炭颗粒组成的滤床可去除水中的异味。氯气漂白粉、漂白精臭氧二氧化氯比表面积吸附强氧化性自主探究精要解读1.污水中的污染物污水中的主要污染物有、、、、、、等，也可能会因情况不同而含有不同成分。2．污水处理的主要方法——生物化学方法(1)生物化学方法的定义：通常使用含有的活性污泥，在强力通入空气(曝气)的条件下，微生物以水中的为养料生长繁殖，将有机物分解为、等无机物，从而达到的目的。(2)生物化学方法的关键：培养好活性污泥中的，并提高处理过程的曝气效率，使需氧微生物获得足够的。需氧废物传染性物质植物养料有机物质其他矿物及化学物质由土壤冲刷带来的沉积物放射性物质大量需氧微生物有机废物有机废物水微生物氧气净水自主探究精要解读3．水的DO与BOD(1)DO表示。(2)BOD指分解所需的氧气量。污水中，越高，水的富营养化程度。4．城市污水的再利用城市污水中约占70%，其次是。工业污水中含有某些宝贵的资源，可。生活污水中含有，是宝贵的肥源。城市污水经处理后成为，可供之用。在我国缺水严重的大连、青岛等城市，缓解了水资源的短缺。水中的溶解氧量水中有机物经微生物有机物的含量越大BOD越高工业污水生活污水回收再利用丰富的植物营养素能二次利用的“中水”农林灌溉、洒水、消防、冲洗厕所“中水”自主探究精要解读【慎思1】提示不是。澄清的水只是没有固体杂质和悬浮物，可能含有大量的细菌、病毒等微生物，需继续消毒杀菌才能变成干净的水。澄清的水是干净的吗？为什么？自主探究精要解读【慎思2】提示(1)筛滤：用筛子对水进行筛滤，滤去较大的悬浮物。(2)沉淀：加入混凝剂静置，将水中的悬浮物沉淀到池底部。(3)过滤：使水通过细沙，以除去沉淀和残留的悬浮物。(4)曝气：把水暴露在空气中，使水与空气的接触面增大，增加水中氧的含量，以加速水中有机物的分解。(5)消毒：加入杀菌消毒剂杀灭水中的有害微生物。自来水厂处理水的过程是什么？自主探究精要解读【慎思3】提示不同。FeCl3水解生成Fe(OH)3胶体只能起到净水作用。而Na2FeO4具有强氧化性，可以杀菌消毒还原为Fe3＋后再水解为Fe(OH)3胶体又可起到净水作用。FeCl3与Na2FeO4在净水中的作用相同吗？为什么？自主探究精要解读现代水处理工艺为混凝→沉淀→过滤→消毒。1．混凝剂可加入铝盐或铁盐，现代技术常用聚合氯化铝和聚合硫酸铁作为混凝剂。2．混凝剂的净水原理是Al3＋或Fe3＋与水中的OH－结合成胶体，胶体能吸附水中的悬浮物质而沉降。3．盐类水解：在水溶液中，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。自主探究精要解读获得饮用水，凝聚过程中除去其中的悬浮物，常加入的净水剂是()。A．明矾B．NaClC．Ca(ClO)2D．FeCl3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，铝盐和铁盐形成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AD【例1】自主探究精要解读混凝剂必须能够发生水解生成胶体，明矾KAl(SO4)2·12H2O中含有Al3＋，Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。自主探究精要解读天然水到饮用水净化一般需要经过的步骤除沉降悬浮物外，还需要()。A．煮沸B．过滤C．杀菌消毒D．蒸馏解析天然水含有很多杂质如泥土、难溶性无机盐、可溶性无机盐，微小的固体物质和致病菌等，必须经过综合处理才能达到饮用标准，一般必须经过沉降悬浮物、杀菌消毒等步骤。答案C【体验1】自主探究精要解读1．液氯消毒在我国，用液氯做消毒剂对自来水消毒，是很普遍的。因为用液氯成本低、材料来源方便，设备也简单，易于操作，消毒效果良好，且积累了丰富的经验。但是，当水源污染较严重时，有机物的含量往往较高，若采用液氯消毒(特别是为了保证水质进行预氯化处理时)，易导致许多有机卤化物的产生。有些有机卤化物危害人体健康，会诱发癌症的产生。为此，现在国内外普遍关注自来水的消毒处理问题，尤其对直接饮用的自来水，许多国家的有关部门专门规定了饮用水中的有机卤化物指标(如三氯甲烷等)。自主探究精要解读这样，用液氯消毒就受到了限制。但是，限于我国自来水行业的现状，自来水用液氯消毒仍会继续。鉴于上述原因，改善目前加氯消毒工艺，研究最佳氯化条件，实施投氯自动化，做到科学合理地加氯，对降低饮用水的有害物质含量，具有重要意义。自主探究精要解读2．二氧化氯消毒二氧化氯消毒剂对水中各种细菌、病毒和真菌等都有很强的灭活能力，且有除味、除Fe2＋、除Mn2＋、脱色、控制卤代烃的形成等优点，公认是替代液氯消毒的可靠途径。但因其难储存，只能在现场制备使用，加之药品费用昂贵、检测技术复杂、产生消毒副产物(DBPS)——亚氯酸根(ClO－2)和氯酸根(ClO－3)，仍有人提出疑义。二氧化氯制备方法有以下两种：①电解法：用氯酸钠、亚氯酸钠和氯化钠作电解质均可制取二氧化氯。由于亚氯酸钠较贵，氯酸钠电解法电耗太高，故一般采用电解食盐法。自主探究精要解读该装置以食盐水为电解质，电解后阴极室得到烧碱溶液，阳极室可得到含有氯、二氧化氯、过氧化氢和臭氧的混合消毒剂。故有的厂家将这种生产装置称为“二氧化氯协同发生器”。混合消毒气体中二氧化氯的含量不高，但合理地选择电解槽中的材料，恰当地控制电极电位和电解条件，可提高二氧化氯的含量。②化学法：由亚氯酸钠作原料，应用较多的反应方法是亚氯酸钠自氧化法和氯气氧化法，反应方程式分别如下：5NaClO2＋4HCl===4ClO2＋5NaCl＋2H2O(亚氯酸钠自氧化法)；2NaClO2＋Cl2===2ClO2＋2NaCl(氯气氧化法)；从反应式可以看出，通过精确控制反应器中反应物的投加量，可以得到较纯净的ClO2，且转化率较高。自主探究精要解读3．臭氧(O3)消毒臭氧是强氧化剂，氧化产物中毒副产物很少，作为消毒剂，具有广谱的消毒效果，对水中的Fe2＋、Mn2＋、嗅和色等有很好的去除作用。但O3需现场制备，现场使用。还由于臭氧是由臭氧发生器以电作动力制备，发生器设备昂贵，运转费用高，消毒后难以在水中维持一定的残余量以控制水的再污染等因素，制约了臭氧在饮用水消毒中的推广作用。自主探究精要解读下列方法不能用于对饮用水进行杀菌消毒的是()。A．加热煮沸B．加入Ca(ClO)2C．加入纯碱D．加入ClO2解析细菌主要由蛋白质构成，杀菌的实质是用强氧化剂或在高温条件下使菌体蛋白质变性，对少量水通常使用加热煮沸法来杀菌消毒，对大量水多用氧化剂来杀菌消毒，故C不正确。答案C【例2】自主探究精要解读蛋白质是生命活动的物质基础，蛋白质失去生理活性。那么，生物就失去生命而死亡，蛋白质变性后不再有生理活性，强氧化剂、酒精、加热、紫外线、重金属离子等都可引起蛋白质变性。自主探究精要解读下列物质可以代替漂白精的是()。A．浓氨水B．Na2CO3C．Na2FeO4D．NaOH解析漂白精主要成分Ca(ClO)2具有强氧化性，可用于杀菌消毒，四个选项中具有强氧化性的物质是Na2FeO4，因为Fe元素为＋6价。答案C【体验2】自主探究精要解读污水处理时，污水中的悬浮物可用混凝法除去；对其他溶解在水中的污染物，则要根据其化学性质采用有针对性的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法等。自主探究精要解读1．中和法对于酸性废水和碱性废水，可以用中和法进行处理。如用熟石灰或生石灰来中和钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废水；用H2SO4或CO2中和造纸厂等产生的碱性废水等。反应的离子方程式分别为2H＋＋Ca(OH)2===Ca2＋＋2H2O,2H＋＋CaO===Ca2＋＋H2O；OH－＋H＋===H2O,2OH－＋CO2===CO2－3＋H2O或OH－＋CO2===HCO－3。对于高浓度的酸、碱性废水，应优先考虑回收利用的问题，如可用浓缩法回收其中的酸或碱。自主探究精要解读2．沉淀法对于含有重金属离子的工业废水，可以利用某些化学物质作为沉淀剂，与金属离子反应生成沉淀而析出，从废水中分离。例如，对于含有Hg2＋的废水，可向其中加入Na2S，使Hg2＋转化为HgS沉淀而除去：Hg2＋＋S2－===HgS↓。由于HgS在水中的溶解度极小，当S2－过量时，Hg2＋的浓度可降至极低。用这种处理方法，也能同时将水中所含的Pb2＋、Cu2＋等重金属离子除去，所以，经过处理的水成为不含重金属类污染物的水。自主探究精要解读3．处理工业废水还有其他方法，如氧化还原法等。在实际处理工业废水时，根据污染物组成和回收用水水质要求的不同，经常需要采用多种技术分步处理，才能达到排放标准或复用指标。自主探究精要解读污水处理的主要方法有：①中和法；②化学沉淀法；③氧化还原法；④过滤法。其中属于化学方法的有()。A．①②③B．①②④C．②③④D．①②③④解析本题考查了物质分离的方法。中和法、化学沉淀法(加入化学试剂形成沉淀)和氧化还原法均属于化学方法，而过滤法是分离难溶性固体和液体分离的方法，属于物理方法。答案A【例3】自主探究精要解读化学法包含有化学反应，而物理法不包含有化学反应。自主探究精要解读【体验3】(江苏南通)下表列出了某冷轧厂排放的废水中各成分的含量及国家环保标准值的有关数据：冷轧含锌废水水质经处理后的水国家环保标准值Zn2＋浓度mg·L－1≤800≤3.9pH1～56～9SO2－4浓度mg·L－1≤23000≤150某科研机构为该厂量身定做，设计了如下废水处理系统，不但节约大量工业用水，而且大大降低了生产成本。自主探究精要解读请回答下列问题：(1)向中和反应池中通入压缩空气的作用是____________。(2)若废水中细菌含量较高，往往用漂白粉代替石灰乳沉淀Zn2＋，漂白粉沉淀Zn2＋的离子方程式是______________________________