2023年学年鲁科版选修2主题2课题1海水淡化与现代水处理技术精品讲义.pdf

课题 1海水淡化与现代水处理技术课标要求知道化学在水处理中的应用。课标解读1.了解蒸馏法、电渗析法在海水淡化中的应用。2理解离子交换法、膜分离法在硬水软化中的应用。3了解污水处理的常用方法。教学地位海水资源非常丰富，为化工生产提供了廉价的原料。课程标准中明确要求：知道化学在水处理中的应用。天然水的净化、硬水的软化、污水的处理均是高考的热点，也是化工生产中“三废”中废水处理方法的重要内容。新课导入建议2013 年 3 月 22 日是第二十一届“世界水日”，3 月 22 28 日是第二十六届“中国水周”。联合国确定的“世界水日”主题是“水与粮食安全”。我国纪念“世界水日”和开展“中国水周”活动的宣传主题为“大力加强农田水利，保障国家粮食安全”。你节约用水了吗？教学流程设计课前预习安排：看教材P1924，填写 课前自主导学，并完成 思考交流。?步骤 1：导入新课，本课时教学地位分析。?步骤 2：建议对 思考交流 进行提问，反馈学生预习效果。?步骤 3：师生互动完成探究1，可利用 问题导思 的设问作为主线。?步骤 7：通过例 2和教材 P2122“离子交换法”的讲解研析，对“探究 2，硬水的软化”中注意的问题进行总结。?步骤 6：师生互动完成“探究2”。?步骤 5：指导学生自主完成变式训练 1和当堂双基达标 第 1 题。?步骤 4：通过 例 1 和教材 P1920“海水淡化”的讲解研析，对“探究1，海水淡化的方法”中注意的问题进行总结。?步骤 8：指导学生自主完成变式训练2和 当堂双基达标 中的第 2 题及 35 题。?步骤 9：引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照课堂小结。安排课下作业完成课后知能检测。课标解读重点难点1.认识海水淡化的重要意义，了解海水淡化的方法。2.了解离子交换法和膜分离法的原理和应用。3.了解水污染及其处理技术。4.培养节约用水、保护水资源的意识。1.天然水净化和污水处理的化学原理及工艺流程。(重点)2.硬水的软化。(重难点)3.中和法、沉淀法在污水处理中的应用。(难点)海水淡化1.蒸馏法是将水加热至105 C 蒸发汽化，然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水的方法。蒸馏法的特点是设备结构简单、易操作、淡水质量好，缺点是能耗大。2电渗析法是指利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，海水中溶解盐的离子转移到另一部分海水中使海水淡化的方法。1海水淡化的目的是什么？【提示】海水淡化的目的是利用物理或化学方法除去海水中的无机盐。纯水的制造1.水的硬度(1)硬水：溶有较多Ca2、Mg2的水。(2)水的硬度：以1 L 水中含 10_mg_CaO(或相当于10_mg_CaO)为 1 度来表示。2水处理技术(1)核心：减少或除去水中的各种杂质离子。(2)方法离子交换法是使离子交换树脂上的离子与水中的离子进行交换，以除去水中的阴、阳离子的方法。阳离子交换树脂(HR)与金属离子Mn的反应为：nHR MnMRn nH；阴离子交换树脂(ROH)与阴离子Ym的反应为：mROH YmRmY mOH；交换树脂用酸或碱处理可重新恢复交换能力，该过程叫做树脂的再生。膜分离法：包括电渗析和反渗透两种广泛应用的技术。2海水淡化因能耗大，成本高，不能形成规模化生产，此话对吗？【提示】不对，海水淡化耗能大，成本高，这是传统淡化法，现在研究出许多新的方法，如离子膜法、离子交换法等，耗能成本都大大降低，可以形成规模化生产。水污染和污水处理1.水污染废水的排放使自然水体中的污染物超过其自净能力时，就会引起自然水体发生物理性质和化学性质的变化，使水质变坏。2污水处理(1)物理法：主要利用物理原理和机械作用对废水进行治理，包括沉淀、均衡调节、过滤及离心分离等方法。(2)物理化学法：通过物理化学过程除去污染物的方法，包括吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤及超吸附等方法。(3)化学法：通过施用化学药剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法，如中和法、氧化法、还原法、离子交换法。(4)生物化学法：利用微生物的作用，除去废水中的溶胶物质及有机物质的方法，包括活性污泥法、生物滤池法及厌气处理法等。海水淡化的方法【问题导思】海水淡化的方法有哪些？【提示】蒸馏法、电渗析法、离子交换法、膜分离法。电渗析法淡化海水的原理是什么？【提示】电渗析法中阴离子交换膜只允许阴离子通过，阳离子交换膜只允许阳离子通过。在外加电场的作用下，阴离子透过阴离子交换膜迁移到阳极区，阳离子透过阳离子交换膜迁移到阴极区。1蒸馏法(1)原理：将水加热至105 蒸发汽化，然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水。(2)优点：设备结构简单、易操作、淡水质量好。(3)缺点：能耗大。2电渗析法(1)原理：利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，海水中溶解盐的离子转移到另一部分海水中使海水淡化的方法。(2)应用：海水淡化、污水处理等。3反渗透法(1)原理：在含盐浓度较大的溶液一侧施加压力，可以迫使水从浓溶液一侧向稀溶液一侧渗透，将水从浓盐溶液中排出而使盐分留下。(2)优点：可以大量、快速地生产淡水。(3)发展方向：寻找理想的渗透膜，提高海水的淡化效率。将海水淡化后作生活用水，以解决淡水资源匮乏的问题，下列淡化海水的方法中，在原理上完全不可行的是()A加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化B利用太阳能使海水蒸馏淡化C将海水缓慢降温凝固以获取淡化的饮用水D将海水通过离子交换树脂以除去所含离子【解析】明矾的成分是KAl(SO4)2 12H2O，加入到海水中只能除去悬浮杂质及OH或 Ba2等，对 Na、Cl、Mg2、Ca2等无影响，起不到淡化的作用。【答案】A