2019-2020年人教版高中化学选修一教学案：第四章 第二节 爱护水资源(含答案).doc

2019-2020年人教版高中化学选修一教学案：第四章 第二节 爱护水资源(含答案)水体污染的危害自读教材夯基础1水体污染的危害(1)加剧水资源的短缺。(2)严重危害人体健康。(3)破坏水中生态系统平衡。(4)对工业、农业和渔业产生很大的影响。2水体污染的种类(1)重金属污染。主要污染物：汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)和铬(Cr)等，主要来源：化工、冶金、电子和电镀等行业排放的工业废水。中毒原理：重金属污染物在生物体内积累，不易排出体外，因此危害很大。a重金属通过水中食物链被富集，浓度逐级增大，处于食物链终端的人通过食物或水，将其摄入体内，引起急性或慢性中毒。b某些重金属污染物通过微生物转化为毒性更大的有机物。如无机汞转为有机汞：HgCl2CH4CH3HgClHCl。(2)植物营养物质污染。植物营养素来源：N主要来自于蛋白质，P主要来自于含磷的洗涤剂和磷肥。水体富营养化的形成过程：蛋白质分解过程：蛋白质氨基酸氨HNO2HNO3硝酸盐(水生植物的养料)。在分解过程中大量消耗水中溶解的氧，并释放出养分，而使藻类和其他浮游生物大量繁殖。在江河湖泊中出现称为“水华”，在海湾出现叫做“赤潮”。(3)其他污染。石油泄漏、农药的广泛使用，工业废水中的酸、碱、盐等。跟随名师解疑难水体污染的原因：(1)工厂排出的废水；(2)农业上化肥、农药的不合理施用；(3)生活污水的任意排放；(4)石油泄漏造成的海水污染；(5)放射性污染。剖析典例探技法例1近年来赤潮在我国时有发生，当赤潮发生时，海水中的某些微小浮游生物大量繁殖，使水体呈红、紫等颜色，并对生物造成危害。取水样分析发现：含氧量明显偏低，浑浊度增加，藻类含量比正常情况下偏高很多。(1)造成赤潮现象最可能的原因是_。A水土流失B有毒废水大量排入江河C农业生产中长期使用农药D生活废水大量排入江河，使水质富营养化(2)无机氮、无机磷的化合物大量排入近海地区，会引起哪些后果？_。(3)如果需要在短时间内大量减少藻类植物，采取下列哪一措施最为有效_。A大量引入肉食性鱼类B完全除去肉食性鱼类C大量引入吃浮游动物的鱼类D完全除去吃浮游动物的鱼类(4)你认为治理水域污染应采取哪些措施？_。名师解析(1)B、C二项会使水体污染，但不会使水体富营养化。生活污水中含较多的N、P营养素使水质富营养化。(2)无机氮、无机磷的化合物排入海中，会使水质富营养化，浮游生物大量繁殖，水中缺氧使鱼类死亡；赤潮；饮用水水质变坏等。(3)浮游生物分浮游植物和浮游动物两类，浮游动物以浮游植物(如藻类)为食。(4)治理水污染关键是提高人类保护环境的意识，控制污水排放，有效治理污染水域。答案(1)D(2)浮游生物大量繁殖，水中缺氧使鱼类死亡；发生赤潮现象；富营养化加快了湖泊的消亡速度，使饮用水水质变坏，危害人类健康。(3)D(4)加强法制观念，坚持以法治污；强化人地协调发展的意识，提高人们对环境的认识；采取有效措施治污，工业废水和生活污水应达标排放。名师点睛当水体发生富营养化时，由于缺氧，致使大多数水生动植物不能生存，致死的动植物遗骸在水底腐烂沉积，使水质不断恶化，影响渔业生产，并通过食物链危害人体健康。改 善 水 质自读教材夯基础1根本措施控制工业废水和生活污水的排放。2污水处理方法分类污水处理一般可归纳为物理法、生物法和化学法等。根据污水处理程度可分为一级、二级和三级。3污水处理的主要化学方法(1)混凝法：含义：向污水中加入混凝剂，使难以自然沉降的细小悬浮颗粒聚集成较大的颗粒而沉淀，与水分离，从而除去水中的悬浮物。常用的混凝剂：明矾、聚羟基氯化铝，以及有机高分子混凝剂如聚丙烯酰胺等。(2)中和法：含义：通过加酸中和碱或加碱中和酸的污水处理法。试剂：酸性废水中加熟石灰Ca(OH)2；碱性废水中加H2SO4或CO2。(3)沉淀法：利用某些化学物质作沉淀剂，与废水中的污染物(主要是重金属离子)发生化学反应，生成难溶物，从废水中分离除去。如，除去废水中的Hg2，反应原理为Hg2S2=HgS。(4)其他氧化还原法。跟随名师解疑难(1)在明矾净水的过程中，Al(OH)3胶体形成的过程是化学变化，Al(OH)3胶体粒子与水中的悬浮颗粒共同沉淀的过程是物理变化。(2)除了铝的化合物外，还有硫酸亚铁(FeSO4)、氯化铁(FeCl3)可以作混凝剂。(3)用中和法处理废水时，若废水中酸或碱的浓度较高，应优先考虑回收利用。如采用浓缩的方法回收。(4)各种污水处理法都有其特点和适用范围，实际处理中往往需要配合使用才能达到要求。剖析典例探技法例2如图是某污水处理厂的工艺流程示意图(1)污水处理的主要方法有：中和法；化学沉淀法；氧化还原法；过滤法。其中属于化学方法的有_。ABC D(2)常用的混凝剂可以是_(任填一种混凝剂的名称)。(3)加入熟石灰的目的是_，写出有关反应的化学方程式：_。(4)加入Na2S的作用是_。写出有关的离子方程式：_。名师解析过滤法属于物理方法；常用的混凝剂有明矾、硫酸铝、聚羟基氯化铝及有机离子混凝剂等，除去沉降物后，由于溶液中含H，加入熟石灰Ca(OH)2用中和法除去H，然后加Na2S将Hg2转化为HgS沉淀。答案(1)A(2)明矾(3)中和酸性废水Ca(OH)22HCl=CaCl22H2O(4)除去Hg2Hg2S2=HgS互动探究明矾为什么能够净化水？提示：明矾电离出的Al3水解生成Al(OH)3胶体，Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H。Al(OH)3胶粒带正电荷具有很强的吸附能力，可以吸附水里带负电荷的悬浮杂质并形成沉淀。1水的污染物及危害种类污染物危害有毒物质酚、有机农药、汞、砷、铅、铬、镉、氰化物、氟化物、一些芳香族化合物使人慢性中毒，破坏人体的正常生理过程，有的有致癌作用植物营养物质化肥、饲料、合成洗涤剂的一些添加剂能使一些藻类疯长，危害鱼类、恶化水质耗氧物质生活污水、造纸工业废水和一些无机还原性物质在生物分解和氧化时，大量消耗水中溶解的氧气，使水质变黑、发臭石油石油及其炼制残渣石油污染，在水面形成薄膜，使水中溶解的氧气量减少，恶化水质，危害水生动物，尤其是鱼类、海鸟类无机物一些碱、酸、盐类和矿物质恶化水质，危害水生生物，危害农业热污染热电厂和工业冷却水使水体温度变化无常、破坏生态系统放射性物质大气中核爆炸的溅落物、原子核反应堆的放射性废物影响鱼类生长、同时传导到食物链导致基因突变2水的处理方法方法试剂或用品目的沉淀铁盐或铝盐除去水中的悬浮物过滤细沙除去沉淀和残存的悬浮物曝气空气增加水中含氧量，加速水中有机物的分解消毒漂白粉、ClO2、O3等杀死水中有害的微生物软化石灰、纯碱或磺化煤除去或减少水中Ca2、Mg2，减少水的硬度，达到饮用水的质量标准去离子离子交换树脂除去水中某些离子，如Na、Cl等，制得纯净水污水的处理方法氧化还原法氧化还原法是利用氧化还原反应除去水中的有毒物质的污水处理方法。氧化还原法是污水处理中的重要方法之一，在用这种方法处理污水的过程中，废水中的有害物质能转化为无毒物质或难溶物质、易通过其他方法除去的物质。例如，氯氧化法处理含氰(CN)废水是废水处理的一个典型实例。在碱性条件下，Cl2可将废水中的CN氧化成无毒的N2和CO2等，使水质得到净化：2CN8OH5Cl2=2CO2N210Cl4H2OCO2与碱反应生成CO和H2O。又如，在酸性条件下，向含铬废水中加入FeSO4，可将Cr2O还原为Cr3：Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O然后再加入熟石灰调节溶液的pH，使Cr3转变为Cr(OH)3沉淀而从废水中除去。1下列说法正确的是()A水俣病是因为长期食用富含汞的鱼和贝类而造成的慢性汞中毒B水俣病是因长期食用含镉的污水灌溉的水稻造成C日本的水俣病是无机汞引起的汞中毒D深海的生物对重金属离子的富集浓度大解析：B项中食用含镉水稻引起的是“痛痛病”。水俣病是由有机汞引起的。水中的重金属污染物通过食物链被富集，深海的生物对重金属离子的富集浓度应该是最小。答案：A2要防止水体污染，改善水质，最根本的措施是()A控制工业废水的排放B对河水进行消毒处理C控制农田排水D减少用水量解析：水体污染最主要的原因是工业废水的排放。因此控制工业废水的排放是防止水体污染、改善水质最根本的措施。答案：A3饮用水的消毒剂有多种，其中杀菌能力强，又不影响水质的理想消毒剂是()A臭氧(O3)B漂白粉CFeCl3D氯气解析：臭氧消毒不会产生有毒物质，漂白粉、氯气会生成有机氯化物对人体有害，FeCl3是一种混凝剂，不能消毒。答案：A4工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法类别都正确的是()选项污染物处理措施方法类别A废酸加生石灰中和物理法BCu2等重金属离子加硫酸盐沉降化学法C含苯废水用活性炭吸附物理法D含纯碱的废水加石灰水反应化学法解析：处理酸性污水，应用生石灰中和，属于化学方法，A项错误；处理含Cu2等重金属离子污水，一般加S2生成沉淀属于化学方法，B项错误；处理含苯废水，用活性炭吸附，属于物理方法，C项正确；处理含纯碱的废水，应加入适量的酸处理，属于化学方法，D项错误。答案：C5为了获取大量的生活饮用水，自来水厂需要用适宜、高效的方法和流程将天然水悬浮物、致病细菌等有害成分降低到规定的含量。(1)要达到上述目的，一般要经过的基本步骤是：沉降、_、曝气、_。“曝气”的主要目的是_。(2)在第步中，下列物质可以使用的是_(用符号填空)。A明矾B聚丙烯酸胺C烧碱(3)在将天然水制成生活饮用水的过程中，水中不需要除去的成分是_(至少答出一项)。(4)在经过上述四个步骤的处理之后，如果水中Ca2、Mg2的含量超标，还要将水进行_。解析：在沉降之后必然是过滤。加消毒剂也是必不可少的步骤。“曝气”就是使水暴露在空气中，使水与空气接触的面积增大，增加水中的含氧量，以加速水中有机物的分解。明矾、聚丙烯酰胺都可作水的混凝剂。对人体有益的矿物质等最好不要除去。降低水中Ca2、Mg2含量的过程叫做硬水的软化。答案：(1)过滤消毒增加水中的含氧量，加速水中有机物的分解(2)AB(3)对人体有益的矿物质等(4)软化三年高考感悟1(xx北京高考)下列与处理方法对应的反应方程式不正确的是()A用Na2S去除废水中的Hg2：Hg2S2=HgSB用催化法处理汽车尾气中的CO和NO：CONOCNO2C向污水中投放明矾，生成能凝聚悬浮物的胶体：Al33H2O=Al(OH)3(胶体)3HD. 用高温催化氧化法去除烃类废气(CxHy)：CxHy(x)O2xCO2H2O解析：本题考查化学反应原理，意在考查考生熟练运用所学化学原理解决实际问题的能力。一氧化碳和一氧化氮在催化剂作用下反应生成不污染环境的氮气和二氧化碳。答案：B2(xx天津高考，有改动)工业废水中常含有一定量的Cr2O和CrO，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理，常用的处理方法之一为还原沉淀法。该法的工艺流程为：CrOCr2OCr3Cr(OH)3其中第步存在平衡：2CrO(黄色)2HCr2O(橙色)H2O(1)若平衡体系的 pH 2，该溶液显_色。(2)第步中，还原 1 mol Cr2O 离子，需要_mol的FeSO47H2O。解析：(1)pH 2 时，反应正向进行的速率较大，溶液呈橙色。(2)根据反应前后 Cr 和 Fe 元素的化合价变化，可确定还原 1 mol Cr2O需 6 mol FeSO47H2O。答案：(1)橙(2)63(xx安徽高考)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和 KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。(1)实验前：先用0.1 molL1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是_，然后用蒸馏水洗涤至中性；将KNO3溶液的pH调至2.5；为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入_(写化学式)。(2)如下图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式_。解析：(1)用稀H2SO4洗涤Fe粉的目的是去除Fe粉表面的氧化物杂质，中为防止空气中的O2对脱氮的影响，向KNO3溶液中通入N2。(2)由图中各离子浓度的变化得t1时刻前反应的离子方程式为4FeNO10H=4Fe2NH3H2O。答案：(1)去除铁粉表面的氧化物等杂质N2(2)4FeNO10H=4Fe2NH3H2O课时跟踪训练一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1“纯净水”“太空水”“蒸馏水”等商品已成为日常饮料水。上述饮料水因缺少某些成分而不利于少年儿童身体健康，你认为在制备上述饮料时至少还需要添加的微量化学物质是()A钙和镁的碳酸氢盐B加碘盐C小苏打 D漂白粉等消毒剂解析：过于纯净的水会导致人体内无机盐的流失，应加入适量的钙和镁的碳酸氢盐，以减少人体内无机盐的流失，故答案为A项。答案：A2“水为发展服务”是第10个世界水日的主题。下列有关水的说法不正确的是()A要节约用水B合理调整用水结构，使之利用效果最佳C禁止使用水库中的储备水D实现低污染或零污染排放解析：对水的使用要注意节约用水、控制污染和污染处理三个方面的有机结合。对水应该是合理利用，而不是不能利用。水的污染主要来自工业生产中废气、废水、废渣的排放，城市生活污水的大量排放，农业生产中农药、化肥使用不当等。答案：C3下列不是自来水处理中必须的一步是()A消毒 B软化C过滤 D曝气解析：自来水处理必须经过：沉淀、过滤、曝气和消毒四步。经过以上处理的水基本上可以达到饮用水的质量标准。但某些地区的水由于含有过多的Ca2、Mg2使其硬度过大，仍然不适于饮用，还需要进一步对其进行软化处理，但并不是都必须经过的步骤。答案：B4下列污染都对人类的健康构成巨大的威胁，其中一般不被称作环境污染的是()A地下水被污染B医疗用血被污染C粮食蔬菜被农药污染D大量使用修正液造成教室内空气污染解析：医疗用血被污染属于血液污染，不属于环境污染。答案：B5水是人类生存和发展的宝贵自然资源。下列有关水资源保护的说法中，不正确的是()A重金属离子有毒危害人体健康，可采用沉淀反应除去B化肥中含有植物营养素，可大量使用以改善水环境C轧钢厂排出的含盐酸的废水，可用熟石灰中和处理D天然水中的细小悬浮颗粒，可用明矾等混凝剂净化解析：化肥中含有N、P等植物营养素，会导致水体富营养化，故不能大量使用。答案：B6“混凝法”是通过加入混凝剂来沉降水中悬浮物的污水处理方法。下列物质中不可用作混凝剂的是()A聚丙烯酰胺 B硫酸铵C明矾 D六水合氯化铁解析：聚丙烯酰胺可用作混凝剂；六水合氯化铁(FeCl36H2O)和明矾在水中发生化学反应，生成Fe(OH)3和Al(OH)3胶体，Fe(OH)3和Al(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮物而共同沉淀，使水得到净化；硫酸铵不能作混凝剂。答案：B7下列所述情况可能引起污染的是()城市生活污水的任意排放农业生产中农药、化肥使用不当海上油轮石油泄漏工业生产中废液、废渣、废气的排放ABCD解析：生活污水、农药、化肥、海上石油泄漏、废液、废水、废渣的排放，都可能造成水体的污染。答案：D8水中的某些重金属污染物又可以被微生物转化为新的重金属化合物，使水的污染程度发生变化。例如，水中的汞会发生如下变化：HgCl2CH4CH3HgClHCl下列说法中不正确的是()AHgCl2转化为CH3HgCl的反应属于取代反应B在池沼的水中HgCl2更容易转化为CH3HgClCHgCl2比CH3HgCl毒性小DHgCl2比CH3HgCl毒性大解析：在池沼的水中，CH4、微生物的浓度较高，有利于HgCl2向CH3HgCl转化。CH3HgCl比HgCl2的毒性更大，所以该过程会使水的污染程度加深。答案：D9下列物质可用于水体杀菌消毒的是()AFe2(SO4)3BClO2CKAl(SO4)212H2O DF2解析：Fe3虽具有氧化性，但尚不足以杀菌消毒。ClO2是世界卫生组织推荐的一种杀菌消毒剂。KAl(SO4)212H2O只能用于水体净化，不能用于杀菌消毒。并非具有强氧化性的物质，都可用于水体杀菌消毒，F2通入水中与水反应剧烈：2F22H2O=4HFO2，产生的HF有毒。符合题意的是ClO2。答案：B10重金属离子Cu2、Ba2等均有毒。实验室有甲、乙两种废液，均有一定毒性。甲废液经化验呈碱性，主要有毒离子为Ba2。如将甲、乙两废液按一定比例混合，毒性明显降低。乙废液中可能含有的离子是()ACu2、ClBCu2、SOCNa、SODAg、NO解析：甲废液呈碱性有Ba2，甲、乙两废液混合毒性降低，说明乙废液中有Cu2和SO，混合后可分别生成Cu(OH)2和BaSO4沉淀。答案：B二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11(9分)据中国环境报报道，某化工厂排放的污水，使某市一条长约50千米的河水受到严重污染，对工农业生产及人民的生活造成严重危害。经环保部门测定，被污染的河水pH在14之间，其他水质指标也严重超标。2002年6月1日，国家环境保护总局发布的地表水环境质量标准，对地表水质量作了明确规定，部分指标如下(除pH外，各项目的单位：mg/L)：水质分类项目及标准 类类类类类磷(P)0.020.10.20.30.4氮(N)0.20.51.01.52.0锌(Zn)0.051.01.02.02.0铅(Pb)0.010.010.050.050.1pH6969696969(1)如让你测定河水样的酸碱度，可选用_。A石蕊试液 B酚酞试液CpH试纸 D碳酸钠溶液(2)材料中所指出的“氮”“磷”“锌”“铅”，是指_。A单质 B元素C离子 D分子(3)经测定，该化工厂排放的污水中铅的质量分数为(1105)%。则该污水的水质属于(设该污水的密度为1 gcm3)_。A类 B类C类 D类解析：(1)测定河水样的酸碱度最好用pH试纸。(2)材料中所指出的“氮”“磷”“锌”“铅”，应是元素。(3)1 L溶液中铅的质量1 000 mL1 gcm31 000 mg/g(1105)%0.1 mg。答案：(1)C(2)B(3)D12(12分)某化工厂排出的废水中含有Cl2和H2SO4，为除去此废水中的游离氯，并使废水变为中性，供使用的试剂有Na2CO3溶液和Na2SO3溶液。试回答：(1)应先向废水中加入_溶液，离子方程式为_。(2)然后向废水中加入_溶液，离子方程式为_。解析：Cl2有氧化性，应用Na2SO3除去，反应的化学方程式为：Na2SO3Cl2H2O=Na2SO42HCl，由于Cl2与Na2SO3反应时有HCl生成，故应先加入Na2SO3，除去Cl2，再加入Na2CO3除去H2SO4和上步反应生成的HCl，反应的离子方程式为：CO2H=CO2H2O。答案：(1)Na2SO3SOCl2H2O=SO2H(2)Na2CO3CO2H=CO2H2O13(15分)以下是原水处理成自来水的工艺流程示意图。(1)原水中含Ca2、Mg2、HCO、Cl等，加入石灰后生成Ca(OH)2，进而发生若干复分解反应，写出其中一个离子方程式：_。(2)凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程_。只是物理过程只是化学过程是物理和化学过程FeSO47H2O是常用的凝聚剂，它在水中最终生成_沉淀。(3)通入二氧化碳的目的是_和_。(4)气体A的作用是_。这种作用是基于气体A和水反应的产物具有_性。(5)下列物质中，_可以作为气体A的代用品。Ca(ClO)2浓氨水K2FeO4SO2解析：(1)原水中的离子可以组合成CaCl2、Ca(HCO3)2、MgCl2、Mg(HCO3)2等物质，加入石灰的目的是降低水的硬度。可发生下列反应：Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2OMgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(HCO3)22Ca(OH)2=Mg(OH)22CaCO32H2O(2)加入凝聚剂目的是除去水中悬浮物，利用了Fe(OH)3胶体与泥沙胶体胶粒带电相反而发生沉降的性质。(3)通入CO2是为了除去加入的过量的石灰。(4)气体A应为Cl2，其作用是对自来水进行杀菌消毒。(5)应选具有强氧化性的消毒剂。其中FeO除杀菌消毒外，其还原产物是Fe3，同时起净水作用。答案：(1)Ca2HCOOH=CaCO3H2OMg22OH=Mg(OH)2Mg22HCO2Ca24OH=Mg(OH)22CaCO32H2O(任选其一，其他合理答案也可)(2)胶状Fe(OH)3(3)除去Ca2调节pH(4)杀菌消毒强氧化(5)14(14分)有一工业废水，其中含有少量Fe2、Ag、Na和SO。试设计一个实验方案，回收Ag并获得FeSO47H2O。请填写下表。实验步骤主要操作过程离子方程式(1)(2)过滤，得到不溶物和滤液(3)(4)(5)将滤液合并，蒸发浓缩，析出晶体(6)解析：既要回收Ag，又要得到FeSO47H2O，加入的还原剂应该是Fe。向废水中加入铁粉，其反应为2AgFe=2AgFe2。答案：(1)取废水溶液，加入过量铁粉Fe2Ag=Fe22Ag(3)将过滤所得的固体(铁粉和银粉)放在适量的稀H2SO4中FeH2SO4=FeSO4H2(4)过滤，得银和滤液(6)过滤，得FeSO47H2O晶体，弃去滤液