第三章水的化学处理

研究与实践了解水处理过程中的化学原理研究目的通过查阅资料或现场参观等，了解水处理过程中所涉及的化学原理，认识水溶液中的离子反应与平衡在生产、生活中的应用，提高安全用水的意识，体会化学的价值。

材料阅读材料一水硬度的分类，一般来说水的硬度是暂时硬度和永久硬度的总和。

水的暂时硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，这种水经过煮沸以后，水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的碳酸镁沉淀。

这些沉淀物析出，水的硬度就可以降低，从而使硬度较高的水得到软化。

水的永久硬度则是由钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的，永久硬度不能用加热的方法软化，一般有加入碳酸盐的沉淀法和离子交换法等。

材料二水垢(Water scale)俗称“水锈、水碱”，是指硬水煮沸后所含矿质附着在容器(如锅、壶等)内逐渐形成的白色块状或粉末状的物质，主要成分有碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、氯化钙、氯化镁等。

水垢的导热能力很差，如果锅炉内形成的水垢过厚则会导致锅炉效率降低，重则会引起锅炉爆管造成锅炉事故。

水垢的处理方法有许多，如：酸除水垢。

如烧水壶有了水垢，可将几勺醋(或柠檬片)放入水中，煮沸浸泡一段时间，水垢即除。

如水垢中的主要成分是硫酸钙，则可将纯碱溶液倒在水壶里烧煮，再加酸即可去垢。

其他还有离子交换，专用清洁剂等。

材料三 水的化学处理法是通过化学反应来分离、去除废水中的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。

常见的化学处理法：混洗方法，如明矾净水。

沉淀法，硫化物沉淀含汞、镉等废水。

氧化还原法，如氰化物等处理。

电解法(下一章会介绍)、中和法、离子交换等方法。

1．加热煮沸可使暂时硬水软化，分析其化学原理。

答案 暂时硬水中含有Ca(HCO 3)2、Mg(HCO 3)2Ca(HCO 3)2=====△CaCO 3↓＋H 2O ＋CO 2↑Mg(HCO 3)2=====△MgCO 3↓＋H 2O ＋CO 2↑MgCO 3＋H 2O===Mg(OH)2＋CO 2↑沉淀析出后，水的硬度降低。

第三章水环境化学一、填空题1、天然水体中常见的八大离子包括：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-。

2、天然水体中的碳酸平衡体系a0、a1、a2分别表示[H2CO3*]、[HCO3-]、[CO32-]的分配系数，其表达式分别为：（用pH\K1\K2表达）:a 0=[H2CO3*]/{[ H2CO3*]+[ HCO3-]+[ CO32-]}=[H+]2/{[H+]2+K1[H+]+K1K2}a 1=[ HCO3-] /{[ H2CO3*]+[ HCO3-]+[ CO32-]}= K1[H+]/{[H+]2+K1[H+]+K1K2}a 2=[ CO32-] /{[ H2CO3*]+[ HCO3-]+[ CO32-]}= K1K2/{[H+]2+K1[H+]+K1K2}。

(注：此三个公式前半段教材119-120页有错误！)a 0+a1+a2=13、根据溶液质子平衡条件得到酸度低表达式：总酸度=[H+]+2[ H2CO3*]+[HCO3-]-[OH-]；CO2酸度= [H+]+[H2CO3*]-[CO32-]-[OH-]（注：教材121此公式错误），无机酸度= [H+]-[HCO3-]-2[CO32-] -[OH-] 。

4、根据溶液质子平衡条件得到酸度低表达式：总碱度= [OH-] +2[CO32-]+[HCO3-]-[H+]；酚酞碱度= [OH-] +[CO32-]-[H+]-[ H2CO3*]；苛性碱度= [OH-] -2[ H2CO3*]-[HCO3-]-[H+]。

5、“骨痛病事件”的污染物是镉；水俣病的污染物是汞（或甲基汞）。

6、水体的富营养化程度一般可用总磷（TP）、总氮（TN）、叶绿素a、透明度等指标来衡量。

7、水环境中氧气充足的条件下有机物发生的生物降解称为有氧（或好氧）降解，最终产物主要为二氧化碳和水，有机氮转化为硝酸根，有机硫转化为硫酸根。

水中的有机物在无氧条件经微生物分解，称为厌氧降解，降解产物除二氧化碳和水外，还有小分子的醇、酮、醛、酸等，无机态氮主要以氨氮存在、硫主要以硫化物存在，水体发臭发黑。

第三章 水化学重要概念1.稀溶液定律（依数性定律）：由难挥发的非电解质所形成的稀溶液的性质，溶液的蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降和溶液渗透压与一定量溶剂中所溶剂溶质的数量（物质的量）成正比，而与溶质本身的性质无关，故称依数性。

2.蒸气压：在一定条件下，液体内部那些能量较大的分子会克服液体分子间的引力从液体表面逸出，成为蒸气分子，这个过程称为蒸发或者气化，此过程吸热。

相反蒸发出来的蒸气分子也可能撞到液面，为液体分子所吸引，而重新进入液体中，此过程称为液化，此过程放热。

随着蒸发的进行，蒸气浓度逐渐增大，凝聚的速度也就随之增大，当凝聚的速度和蒸发的速度达到相等时，液体和它的蒸气就达到了平衡状态。

此时蒸气所具有的压力叫做该温度下液体的饱和蒸气压。

3.蒸气压下降：向溶剂（如水）中加入难挥发的溶质，使它溶解成为溶液时，可以测得溶剂的蒸气压下降。

同一温度下，纯溶剂蒸气压与溶液蒸气压之差叫做溶液的蒸气压下降。

4.在一定的温度下，难挥发的非电解质稀溶液中溶剂的蒸气压下降（p ∆）与溶质的摩尔分数成正比：A B A B p x p nn p =⨯=∆ 。

5.溶液的沸点上升和凝固点下降：当某一液体的蒸气压等于外界压力时（无特殊说明外界压力均指101.325kPa ），液体就会沸腾，此时温度称为液体的沸点。

表示为bp T 。

6.凝固点：该物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时的温度。

表示为fp T 。

7.一般由于溶质的加入会使溶剂的凝固点下降，溶液的沸点上升，而且溶液越浓，凝固点和沸点改变越大。

8.难挥发的非电解质稀溶液的沸点上升和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比（所谓的质量摩尔浓度指1kg 溶剂中所含溶质的物质的量）。

用公式表示为：m K mk fp fp bp =∆=∆T T bp 式中fp bp K K 和分别称为溶剂的摩尔沸点上升常数，和溶剂的摩尔凝固点下降常数，单位为1mol kg K -⋅⋅。

9.渗透压：是维持被半透膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力。

初中化学水处理技术教案教学内容：水的净化和处理技术教学目标：1. 了解水的净化和处理的重要性。

2. 掌握水的净化方法和水处理技术的原理。

3. 能够分析和评价不同的水处理技术的优缺点。

教学重点：1. 水的净化和处理的原理。

2. 常见的水处理技术及其应用。

教学难点：1. 不同水处理技术的比较和选择。

2. 理解水的净化和处理的工程原理。

教学准备：1. 多媒体教学设备。

2. 实验室设备和化学试剂。

教学过程：一、引入教师通过引入实际生活中的水污染问题，让学生认识到水的净化和处理的重要性，引发学生的学习兴趣。

二、水的净化与处理1. 澄清水：通过过滤和沉淀等方法去除水中的杂质。

2. 消毒：使用氯气、臭氧等消毒剂杀死水中的细菌和病毒。

3. 软化水：通过交换树脂或加入石灰来去除水中的硬度物质。

4. 去除重金属：使用化学方法或生物方法去除水中的重金属物质。

三、常见的水处理技术1. 植物净化技术：利用水生植物吸收水中的有害物质并还原水体的自净能力。

2. 膜分离技术：利用不同孔径的膜过滤水中的杂质。

3. 臭氧氧化技术：利用臭氧氧化水中的有机物质。

4. 活性炭吸附技术：利用活性炭吸附水中的有机物质。

四、实验演示教师可以设计简单的实验演示，让学生亲自操作水处理技术，加深他们对水的净化和处理原理的理解。

五、讨论学生讨论并比较不同的水处理技术的优缺点，思考如何选择适合的水处理技术解决现实生活中的水污染问题。

六、作业要求学生总结常见的水处理技术，并思考如何在日常生活中节约用水和保护水资源。

七、小结教师对本节课的内容进行小结，并强调水的净化和处理技术对于人类生活的重要性。

教学反馈：通过课堂讨论和作业的手段，了解学生对水处理技术的掌握情况，并及时进行指导和辅导。

教学反思：针对学生的掌握情况和反馈意见，教师可以调整教学内容和方法，进一步提高教学效果。