人教版选修1 第四章第二节爱护水资源 学案

第二节爱护水资源

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知识梳理

1.水体污染的危害

（1）水体污染的危害的主要表现

①加剧______________________________________短缺。

②严重危害______________________________________。

③对水中_______________________和______________________等也会产生很大影响。

（2）水中污染物的种类

①

__________________________________________________________________________ ②

__________________________________________________________________________ ③

__________________________________________________________________________ （3）重金属污染

①水中重金属污染物主要包括___________________、______________、______________、_________________等，它们主要来_________________、________________、______________、__________________等行业排放的工业废水，它们能在生物体内积累，不易排出体外，因此危害很大。

②重金属污染物使人中毒的途径

水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富集，浓度逐级加大，而人正处于食物链的终端，通过食物或饮水，将这些重金属摄入体内，引起人体急性或慢性中毒。

水中的某些重金属污染物又可以被微生物转化为毒性更大的有机化合物。例如，水中的无机汞在微生物的作用下，会转变成有机汞。

HgCl+CH4====CH3HgCl+HCl

甲基氯化汞

CH3HgCl的毒性比HgCl2的更大，日本的水俣病就是无机汞转变为有机汞而引起的汞中毒事件。

（4）植物营养物质污染

①植物营养素是指__________________________,它们是植物生长、发育的养料。含N 的物质主要是__________________,含P的物质主要是_________________和_______________。

②水体的富营养化的形成过程

蛋白质在水中的分解过程是：蛋白质——氨基酸——氨。NH3在微生物作用下，可进一步被氧化成HNO2，进而氧化成HNO3，以硝酸盐的形式成为水生植物的养料。其过程为：2NH3+3O2====2HNO2+2H2O

2HNO2+O2====2HNO3

因此，含N、P的物质在分解过程中，大量消耗水中溶解的氧，并释放出养分，使藻类和其他浮游生物大量繁殖。由于占优势的浮游生物的颜色不同，使水面呈现蓝色、红色或棕色等。这种现象在江河、湖泊中出现称为“水华”，在海湾出现叫做“赤潮”。

2.改善水质

（1）防止水体污染，改善水质，最根本措施是_________________________________。

具体做法有：

①重复利用废水，回收废水中有用成分，减少废水的排放量。

②采用革新工艺，降低废水中污染物的浓度。

③加强污水处理，使污水达到国家规定的标准以后再排放。

④加强对水体及污染源的监测和管理等。

(2)处理污水的方法主要有_______________、________________、________________。

污水处理程度可分为________________、__________________、__________________，一般根据水质状况和处理后水的去向来确定污水处理程度。

（3）污水处理中的主要化学方法有_______________、_______________、_____________、________________________、__________________________。

①混凝法原理

废水中的某些污染物常以__________________的形式存在，很难用自然沉降法除去：如果向污水中加入__________________，就会使细小的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。

常用的混凝剂有明矾〔K2SO4·Al2(SO4)3〕、聚羟基氯化铝，以及有机高分子混凝剂如聚丙烯酰胺等。

例如，将明矾放入污水中，明矾中的Al2(SO4)3就发生反应，生成带正电的Al(OH)3胶体：

Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+

水中的悬浮颗粒大多带有负电,当带负电的悬浮颗粒遇到Al(OH)3胶体时，就会发生聚沉，达到净水的目的。

②中和法原理

对于______________废水和_____________废水，可以采用中和法进行处理。一般用中和剂如熟石灰〔Ca(OH)2〕来中和钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废水，用H2SO4或CO2来中和碱性废水。你能写出有关反应的化学方程式吗?

用Ca(OH)2中和酸性废水：____________________________________________________。

用H2SO4中和碱性废水：______________________________________________________。

对于高浓度的酸、碱废水，应优先考虑回收利用，如采用浓缩的方法回收酸、碱等。

③沉淀法原理

沉淀法就是利用某些化学物质作_________________________，与废水中污染物(主要是重金属离子)发生化学反应，生成难溶于水的沉淀析出，从废水中分离出去。利用沉淀反应是除去水中___________________离子常用的方法。

例如，向含有Hg2+的废水中加入Na2S，可以使Hg2+转变成HgS沉淀而除去：Hg2++S2－====HgS↓。用这种化学方法处理以后，污水中Hg2+的浓度可降到几乎对人体无毒。

④氧化还原法原理

利用_________________反应将废水中的有害物质转变为无毒物质、难溶物质或易除去的物质，这是废水处理中的重要方法之一。

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。

疑难突破

混凝法净水和氧化还原法净水的原理各是什么?这二者有什么区别?

剖析：混凝法净水是水解原理,是利用了Al 3++3H 2O

Al(OH)3(胶体)+3H +，Al(OH)3(

胶体)有吸附作用,从而达到净水的目的,而氧化还原法是利用一些氧化性或还原性物质把水中的有毒物质除去,其原理是：2CN -+8OH -+5Cl 2====2CO 2↑+N 2↑+10Cl -+4H 2O 。酸性条件下将含铬废水加入FeSO 4，将-272O Cr 还原为Cr 3+：-272O Cr +6Fe 2++14H +====2Cr 3++6Fe 3++7H 2O 。

问题探究

问题1：有人预言，21世纪水对人类的重要性，将同20世纪的石油一样，成为一种决定国家富裕程度的珍贵商品，你知道是由哪些原因造成的？请进行探究。

探究：从水对人类生存、生产生活的作用及其再生性分析。

（1）水是生命之源，是人类生存的基本条件之一。

（2）水是生产生活不可缺少的物质基础。

（3）淡水是一种可再生资源。

但它的再生性取决于地球的水循环。随着工业的发展，人口的增加，大量水体被污染；为抽取河水，许多国家在河流上游建造水坝，改变了水流情况，使水的循环、自净受到了严重的影响。

问题2：据报道，赤潮在我国近海近年来频频发生，这是为什么？你能否探究发生这种现象的原因。

探究：从居民生活水平的提高、工农业的发展及世界航运业的不断发展等方面分析。

（1）居民生活水平的提高，造成生活污水的排量增加。

（2）工农业的发展也造成大量的工业废水的排放。

（3）世界航运业的不断发展，促进了赤潮藻种在全球范围内的分布。

问题精讲

【例1】 下列对使用水的说法，不正确的是( )

A.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

思路解析：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、废液、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：C

【例2】 随着上海工农业生产的发展和城市居民生活水平的提高，环境污染日趋严重。每天有大量的工业废水和生活污水排入黄浦江，农村养殖、耕作方式发生了改变，猪饲料由“水花生”等天然饲料转变为人工复合饲料。农作物施肥由人畜粪尿变成以施化肥为主，而大量的人畜粪尿也被倒入河流，造成黄浦江水体严重污染，生态平衡严重失调。据报道：1999年黄浦江水域的“水花生”等水草大量生长繁殖，给黄浦江的航道运输造成了严重的影响。为了清除这些航道障碍，环保工人每天的打捞量比1998年同期增加了7—8倍。持续打捞时间比1998年延长了1个多月。请就以上资料分析：

(1)造成黄浦江水污染的主要原因是________________________________________________。

（2）造成黄浦江水域“水花生”大量生长繁殖的原凶是①________________________________和②_____________________________________。(3)控制黄浦江水体污染的根本措施是______________________________________________。

思路解析：由于工业废水和生活污水的排放，造成水体富营养化，从而破坏了生态平衡，要想改变这一状态，必须控制废水、污水的排放。

答案：(1)工业废水和生活污水的排放

(2)①排入黄浦江的工业废水、生产污水和人畜粪尿中富含氮、磷等养料，造成水体的富营养化

②因改变饲养饲料，破坏了“水花生”——猪这条食物链，使“水花生”等大量生长繁殖

(3)控制工业废水和城市生活污水的排放

SO。试设计一个实验方案，回【例3】有一工业废水，其中含有少量Fe2+、Ag+、Na+和 2

4

收Ag并获得FeSO

思路解析：既要回收Ag，又要得到FeSO4·7H2O,加入的还原剂应该是Fe。

答案：（1）取废水溶液，加入过量铁粉Fe+2Ag+====Fe2++2Ag(3)将过滤所得固体（铁粉和银粉）放在适量稀H2SO4中Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑(4)过滤，得银和滤液（6）过滤，得FeSO4·7H2O晶体，弃去滤液

知识导学

水体污染包括自然因素造成的污染和人为因素造成的污染。

水体污染是由于人类生活及生产排放的污染物排入水中的数量超过了该物质在水体中的水底含量和环境容量，使水体和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值。

重金属污染：

自然界中存在很多重金属，这些重金属同样存在于人体内，是人体的必需元素，但一旦超过正常的量，必然给环境或人体造成不良影响。重金属通过大气、水、吃的食物进入人体。

我们常说的重金属污染指的就是因人类活动导致环境中的重金属含量增加，超出正常范围，并导致环境质量恶化。

假如我们吃的食物重金属含量超标，而我们又经常吃这些食物，那么食物内的大量重金属进入人体消化系统后不能被排出，它们就会在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，危害人体健康。

植物营养物质污染：

生活污水和某些工业废水中，经常含有一定量的氮和磷等植物营养物质；施用磷肥、氮肥的农田水中，常含有磷和氮；含洗涤剂的污水中也有不少磷。水体中过量的磷和氮，成为微生物和藻类的营养，使得蓝绿藻和红藻迅速生长，它们的繁殖、生长、腐败，引起水中氧气大量减少，导致鱼、虾等水生生物死亡，使水质恶化。

防治水体污染，应从整体出发，走综合防治的道路。综合防治就是以一个水域、水系或城市水环境作为污染防治对象，运用行政管理、法制、经济和工程技术等多种措施进行防治，使其恢复和保持良好的水质及正常使用价值。

a.推行清洁生产

通过调整工业结构和改善工业布局等调控措施，提高资源利用率和生产效率，减少污染源的排放，不仅提高经济效益，而且更有效达到环境治理的目标。

b.回收有用物质

c.发展节水型工业

污水处理中的主要化学方法和原理：

（1）混凝法

向污水中加入混凝剂，会使细小的悬浮颗粒聚集成大的颗粒而沉淀，与水分离，从而除去水中悬浮物。

水中若有很细小的淤泥及其他污染物粒子存在，这些粒子的表面往往由于吸附离子而带电荷，彼此间相互排斥而形成胶体，用一般沉淀法不能除去，通常是向废水中加入混凝剂，使其沉降。

(2)中和法

酸性废水用熟石灰中和，碱性废水用H2SO4或CO2来中和。反应为：

H++OH-====H2O

中和法就是在酸性或碱性废水中加入相当量的碱或酸，适合造纸或某些食品及化工业废水，通常这类废水中其他杂质较少。

(3)沉淀法

加入某沉淀剂利用沉淀反应除去水中重金属离子。

在废液呈碱性时，使其成为不溶性的氢氧化物沉淀、碳酸盐沉淀或硫化物沉淀。通常，往酸性废水中加入氧化钙，使废水呈碱性，并形成氢氧化物沉淀。

（4）氧化还原法

氧化还原法是加入化学氧化剂或还原剂，有选择地改变废水中有毒物质的性质，使之变成无毒或微毒的物质。

疑难导析

要说明混凝法净水的原理，先要清楚混凝剂是怎样产生的，是利用混凝剂的什么性质达到净水目的的。

要说明氧化还原法净水的原理，先要明确利用了所选用的物质的性质，与水中什么物质反应达到净水目的的。

问题导思

要弄清水对人的生命、对人类生存有何意义，水在生产生活中起什么作用，淡水是否是可再生资源。

还要说明地球的水循环随着工业的发展与水的再生性有何关系，水体的状况、水流情况是什么原因造成的，水的循环、自净的情况。

要说明赤潮在我国近海近年来频频发生，要弄清居民生活水平是否提高，生活污水的排量有何变化；工农业的发展对工业废水的排放有何影响；世界航运业的发展状况，赤潮藻种的分布情况。

典题导考

绿色通道：节约用水是解决水危机的主要对策之一。节约用水不仅可以缓解缺水的矛盾,而且可以相应地减小污水的排放量。

【典题变式1】下列所述情况可能引起污染的是( )

①城市生活污水的任意排放

②农业生产中农药、化肥使用不当

③海上油轮石油泄漏④工业生产中废液、废渣、废气的排放

A.①②

B.①④

C.②④

D.①②③④

绿色通道：水体中氮、磷等植物营养物质含量过多，使得水中藻类等浮游生物旺盛增殖，从而破坏了水体的生态平衡，使得水体失去原有的价值。

【典题变式2】

1.由于水土流失和生活污水的排入，含磷物质进入江河、湖泊和海洋，使水富营养化，引发 ___________________现象。最终造成水中缺少_________________，使鱼类等生物无法生存。

2.假设某藻类的实验式为C 106H 263N 16P ，排入水中含磷物质以P 2O 5计算，若有10 t 的P 2O 5排入水中，其中有80%被转化为藻类。则将有_____________吨的藻类生成。

3.下列情况可能引起水污染的是( )

①农业生产中农药、化肥使用不当

②生活中大量使用含磷洗涤剂③工业生产中废气、废液、废渣排放不当④生活污水的任意排放

⑤石油运输过程中因泄漏流入江河⑥原子核反应的残留物随意排放

A.①③⑤⑥

B.①③④⑤

C.①②③⑥

D.①②③④⑤⑥

绿色通道：本题主要考查污水处理问题,污水处理问题中可选用的方法比较多，同一种方法中又有不同的选择范围,尤其是氧化还原法,还涉及分别选取氧化剂和还原剂的问题,沉淀法也有不同沉淀剂选取的问题,在做题时一定要掌握基本化学原理。

【典题变式3】 某化工厂排出的废水中含有Cl 2和H 2SO 4，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Na 2CO 3溶液和Na 2SO 3溶液。试完成下列问题：

(1)应先向废水中加入______________溶液。离子方程式为_____________________________。

(2)然后向废水加入_______________溶液，离子方程式为______________________________。

典题变式答案

【典题变式1】 D

【典题变式2】 1.赤潮 O 2 2.20.2 3.D

【典题变式3】 (1)Na 2SO 3 Cl 2+-23SO +H 2O====2H ++-

24SO +2Cl -

(2)Na 2CO 3 -23CO +2H +====CO 2↑+H 2O