水污染及防治.docx

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1、水污染及防治乐观者在一个灾难中看到一个盼望。英国谚语【考纲要求】了解一些生活用水的净化及工业污水的处理方法。【教学重点】水污染的计算【教学过程】什么是水体污染？地球上大约有13. 9亿立方千米的水，其中97.2%在海洋中，2.15%是冰山和冰川，人们可以采 用的淡水只约占0. 65%o人类就是依靠这些水来维持生命和从事生产的。在这些自然 水中含有K Na Ca2 Mg、Cl. S042 HCCV、C032-等离子。假如使不属于水体的物质进入水体，而且进入的数量已经 到达破坏水体原有用途的程度，就叫水污染。造成水污染的缘由是多方面的。依据污染源可分为城市生活废水污染、工业废水污染、农田流水 污染

2、（喷洒的农药、施用的化肥被雨水冲刷流入水体）、固体废物污染（工业废渣中的有毒物质，经水 溶解后进入水体）及工业烟尘废气污染（烟尘废气落入水体或被雨水淋洗流入水体）等。污染水体的物质一般可分为以下几类：1 .无机污染物 包括酸、碱、无机盐等。2 .有机污染物 包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、碳氢化合物、合成洗涤剂等。3 .有毒物质包括重金属（铅、格、汞、镉等）盐类、氤化物、氟化物、碑化物、酚类、多环 芳烧、多氯联苯、有机农药等。4 .致病微生物 包括各种病毒、细菌、原生物等。5 .耗氧污染物 有些有机物和无机物，能消耗水中溶解的氧气，使水发黑变臭，危害水生生物的 生存。6 .植物养分物质有些物质中

3、含有植物生长所需要的氮、磷、钾等养分元素（如含磷洗衣粉、化 肥、饲料等），这些物质能促使水中藻类疯长，从而消耗水中的氧气，危害鱼类的生长，造成水质恶化。此外，还有石油工业带来的油污染、热电厂造成的热污染、核电厂带来的放射 性污染等，不仅污染水体，危及水生动物，还会危害人体健康。诲水中为何消失“赤潮” ？近年来，我们国家渤海湾等近海海疆中，曾消失大面积的红色潮水，人们称这种现 象为“赤 潮”。赤潮不是潮汐现象，也不像“黑潮”那样是海流运动，而是海洋中一种红色的浮游生物在特定条 件下过度繁殖的生物现象。为什么浮游生物能过度繁殖呢？原来大量涌进海洋中的废水、废渣以及经大气交换进入海洋的物 质中，有些

4、含有氮、磷等元素，属于植物生长必需的养分素。因此浮游生物大量急剧繁殖，就使大海穿 上了 “红装”。为了预防海洋赤潮现象，应当掌握含氮、磷等废物，例如含磷洗衣粉的废水等向海洋中 排放，以保持海洋中的生态平衡。【样板题】 看看以前是怎样考的例1化学需氧量（COD）是水体质量的掌握工程之一，它是量度水中还原性污染 物的重要指标。COD是指用强氧化剂（我们国家采纳K2O2O7）处理肯定量水样时的消耗 的氧化剂的量，并换算成以02作为氧化剂时1L水样所消耗02的质量（mg/L）。现有20.00mL某废水样品，向其中加入KzCrz。溶液，并加入适量的酸和催化剂， 加热2h在指示剂存在下用12.00mL（M

5、000mol/LFe（NH4）2（SO4）2溶液滴定。（1）长2。2。7在酸性溶液中作氧化剂时被还原成Cr3+, Fe2+被氧化成Fe3+。写 出冷。2。7与Fe（NH4）2（SC）4）2在H2s。4存在下反响的化学方程式。（2）计算20.00mL废水所消耗的K2Cr2O7的物质的量。（3）计算该废水样品的COD。(4)在锻造、机械、印染、造纸、电镀、蓄电池等工厂所排放的污水中，COD值 特殊高的是 o (1999年上海市一般高校招收保送生综合力量测试题)解析：要挖掘的信息点有：COD的涵义；2加2。7和。2的互换关系，从Cr207T2 Cr3+,得电子的物质的量=6n(K2Cr2()7),从

6、02T2H2O,得电子的物质的量=4n(02)依据(CrzCb 和。2得电子数相等，4n (O2) = 6n (K2Cr207);由LMCh和Fe(NH4)2(S(h)2反响生成Cr*和 Fe*推知，反响产物是Cr2(S04)3 (NH4)2S04 K2s0八Fe?(SO。3和正0;题给数据是四位有 效数字；印染厂大量使用还原剂，如NaNOz等，造纸厂大量使用还原性漂白剂，如Na2s。3 等，同体积废水样品含还原剂越多，化合价变化值越大，COD值越高，此外，这两厂比其 他厂排放废气浓度大。(1) K2Cr207+6Fe (NH4) 2 (S04) 2+7H2S04=3Fe2 (S04) 3+6

7、 (NH4) 2S04+Cr2 (S04) 3+K2SO4+7H2O(2) Fe (NH4) 2 (SO4) 2 的 总 的 物 质 的 量 =0.10OOmo I /L X (12. 00mL/1000mL/1) =1.200 X10-3mo I , K2Cr207 的总物 质的量 =0. 04000mol/LX (10. 00mL/1000mL/1)=0. 4000X10-3moI, Fe (NH4)2(S04)25肖耗 K2Cr207的物 质的量=1 /6 X1 . 200 义 10-3mo I =0. 2000 X10-3mo I 。20mL 该废水样品中还原剂消耗 K2Cr207的物

8、质的量 =0. 4000 X10-3mo I-0. 2000 X10-3mo I =0. 2000 X10-3mo I。(3) 0. 2000X10 rnoI LC%。7相当于氧气的物质的量，n(02) =6/4n (K2Cr207)=6/4 X 0. 2000 X10-3mo I =0. 3000 X10-3mo In (O2) = 0. 3000 X103mo I X 32. OOg/mo I =9. 600 X10-3g=9. 600mgoC0D=9. 600mg X (1000mL/20mL)=480. 0mg/Lo (4)印染、造纸。例2 铁酸钠(NazFeCU)是水处理过程中使用的

9、一种新型净水剂，它的氧化性比高 锦酸钾更强，本身在反响中还原成Fe3+。(中学化孽02/3-27 )(1)铁酸钠之所以能净水，除能消毒杀菌外，另一个缘由是 o _(2) C1O2也是一种新型的消毒杀菌剂，它与铁酸钠一样，都是通过氧化作用杀菌， 试计算等质量时C1O2的消毒杀菌力量是Na2FeO4的 倍。(3) C1O2是一种黄绿色有刺激性所味的气体，其熔点为-59C,沸点为11.0C,易溶 于水。C1O2可以看作是亚氯酸(HC102)和氯酸的混合酸酎，工业上用稍加潮湿的KC103和 草酸(H2c2。4)在60反响制得。某同学用如图装置模拟工业制取及收集C1O2，其中A为C1O2的发生装置，B为

10、C1O2的凝集装置。C为尾气汲取装置。请问:A、B局部还应分别补充什么装置？C中所装的药品为ABC解析：(1)由题意知，Na2Fe(h的还原产物是Fe*, Fe3+在溶液中会发生反响：Fe3+H20 Fe(OH)3(胶 体)+3H+, Fe(OH)3胶体因有巨大的比外表积，可以吸 附水中的悬浮物，这是Na2FeO4净水的另一个重要缘由。(2)用C1O2和Na2Fe(h的消毒杀菌都是通过氧化作用实现的，故等质量C1O2和Na2FeO4的杀菌力量之比等于它们在反响中得到电子的个数 之比。即m(C102)/67.5g/molx5mol:m(Na2Fe04)/166g/molx3mol=4.1(3)从

11、有关C1O2性质及其制备方法的介绍中可以提取出以下信息：C1O2是一种熔、沸点低的有毒气体；制备C1O2应掌握在60左右；C1O2是 一种混合酸肝。依据信息，不难查知，A局部缺乏温控装置，在等于或高于100的状况，试验室 可采纳水浴加热的方法确保反响所需温度。欲使生成的CKh气体分散于B中，由信息 知，应在B局部添加冰水 冷凝装置。尾气中的主要成分是CCh(2KC1O3+H2C2O4=2C1O2 T+CO2T+K2CO3+H2O)及少量末分散的CIO2,它们都属于酸肝，故可用NaOH溶液汲 取(依信息2 ao2+2NaOH=NaClO2+NaCKh+H2O),以防止环境污染。水消毒用的KzFe

12、CU可用以下反响制备，请配平： Fe2O3+ 3KNO3+ 4KOH= K2FeO4+ KNO2+ H20 (1、3、4=2、3、2)用铁酸钠(KzFeCU)处理来自河流湖泊的水，以作为人们生活的饮用水，是一项较新 的技术。以下表达中正确的选项是K2FeO4溶液有强酸性；K2FeO4溶液有强氧化性；KzFeCU可使水软化；该过 程中水被消毒和净化A.B.C.D.解析：QFeCU为紫色物，溶于水呈紫红色。在一般状况下，FeCU2一的浓碱中稳定， 在中性或酸性中快速分解(2FeO42 + 10H+=2Fe +5H20+3/202)。FeCV一是强氧化剂， 它能将Cr (III)氧化成Cr (VI)

13、,也能氧化细菌(消毒)，自身转化为Fe (OH) 3沉淀。 此题的答案为D。例3排放的污水含氨量过高也会造成水体污染，使水中藻类大量繁殖，耗掉水溶氧, 形成“死水”。某废水处理站用甲醇处理含氨34.0 mg/L的废水，其原理如下：(1)在细菌作用下，通空气氧化废水中的氨，使其生成NO。其离子方程式为： (2)在酸性条件下，甲醇与N03-作用生成N2和C02,其离子方程式为假设反响(1)中氨的转化率为95%,反响(2)中NO3-的转化率为86%,那么每天处理 500m3这种废水，需要甲醇多少kg?思路：(1) NH3+202+0HN03 +2H20(2) 6N03-+5CH30H+6H+=3N2

14、+5C02+13H20关系式 6NH3 5CH30H6X17g5X32g5.00x 103Lx34.0x 10 3g/Lx95.0 % x86.0 % x x=21.8kg答：需要甲醇21787g即21.8kg【拓展练习】 一不留神就把这局部内容把握了1 .不能自然净化，即水中溶有的02能把有机污染物自发地转变为简洁的无机物，此 过程可简洁地表示为(CH2O)+O2-CO2+H2O。1L水中含有的有机物转化为无机物所需02的量（mg/L）称为生化需氧量（BOD）o假设水中溶有的O2比BOD小，水就发臭，鱼等淡 水生物就不能生存。某化工厂将生产过程中含有机物（用C6H10O5）表示的废水排入河水

15、 中，经测定该河段的水中含C6Hio052X10-6a （质量分数分i.0ixl（）5pa,下,（）2在 水中的溶解度，折算成标准状况下为aX lOq/L。（1）该段河水的生化需氧量（BOD）为（2）鱼虾等在此段河水中能否生存？答案：（1） 2MnO4+5C2O42+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O（2） 240mg/L（3）不能2 .为了度量水中有机物等还原性污染物的含量，通常把1L水样与强氧化剂完全作用 时消耗氧化剂时的质量，折算成以氧气为氧化剂时的质量，（即Ozmg/L）来表示，称为该 水样的化学耗氧量（COD）。我们国家关于这类污染物最高容许排放浓度（mg/L）规定如 下：一级

16、标准二级标准三级标准化学耗氧量（COD）150200500为了测定某工业废水的CODo试验如下：量取废水样品20.00mL ,加入 O.lOOOmol/LKMnCU溶液10.00mL和适量稀硫酸，在肯定条件下充分反响后，再用 0.2000mol/L的草酸钠（Na2C2O4）溶液滴定过度的KMnO4,到达终点时消耗草酸钠溶液 11.00mL o（1）写出在酸性介质中KMnO4 （还原产物为Mn2+）与Na2c2O4 （氧化产物CO2）反 应的离子方程式（2）计算该工业废水的COD（3）为了保证废水排放到达一级标准，该工业废水能否直接排放？ 【基础练习】 百看不如一练！1 .饮用水的消毒剂有多种，

17、其中杀菌力量强且又不会影响水质的抱负消毒剂是CA.液氯B.漂白粉C.臭氧D.熟石灰2 .洪涝地区欲将江河水转化为可饮用的水，以下处理挨次较合理的是C化学沉降（用明矶）；消毒杀菌（用漂白粉）；自然沉降；加热煮沸A.B.C.D.农用化肥和城市粪便的排放，会使地下水中含氮量增高，其中对人体有害的含氮污染物主要形态是BA.NO3-B.NO2-C.NH4+D.有机氮A.B.C.D.A.B.C.D.A.B.C.D.在一条鱼、虾绝迹的小河边。如下图有甲、乙、丙、丁四座工 厂，每厂排放的废液中含有纯碱溶液、FeCb、Ca（OH）2、稀盐酸中的 一种。某中学环保小组对河水监测时觉察：甲处河水呈白色；乙 处河水呈

18、红褐色；丙处河水由浑浊变清；丁处产生气泡，河水变 清。请推断：(1)甲、乙、丙、丁四厂排放的废液中含有的污染物依次是(2)在M处取出的河水中，确定含有的离子是(3)小河中鱼、虾几乎绝迹的缘由是解析：(3)由于此河流中含有大量的有害化学药品，它们直接危害着鱼、虾等生物 的生存，可导致河中生物的死亡。有些化学药品是不易分解的化合物，被生物体汲取后， 会在生物体内不断积累，致使这类有害物质在生物体的含量远远超过在外界环境中的含 量，这种现象称为生物富集作用。生物富集作用随着食物链的延长而加强，最终导致生物 死亡。这条河中局部地区呈酸性，局部地区呈碱性，这种酸化或碱化可以河中和河边的植 物死亡，直接威

19、逼着河内鱼、虾的生存，从而破坏湖泊中的食物链，最终会使河流变成“死 河”。答案：(1) Ca(OH)2 FeCb HC1 Na2CO3 (2)Na+ Ca2+ Fe3+ H+ CF (3)河水 中的酸碱性及有害化学药品的富集作用等缘由直接危害鱼、虾等生物的生长，因而此河中 鱼、虾几乎绝迹。在电镀厂排出的污水中,CN是主要的污染物之一，不但有剧毒，而且会引起水体的 BOD(生物化学耗氧量)的上升.BOD是水质污染程度的重要指标之一,它是指水中的有机物 分解时，所消耗的溶解在水中的氧的量,单位是mgCb.dm-L现有某河沿岸电镀厂，不遵守环保 法规，每周向河中排放一次含氧(CN-)废水，使近岸河水

20、含CN-的浓度达7.5 X 10-5moL.dm-3,CN-与Ch作用生成、等.请完成以下各题：(化学教育01/7. 858)(1)配平化学方程式： CN-+ O2+ 丁= CO2+ N2+ H2O(2)试计算此电镀厂排放一次废水将使近岸河水的BOD增大值为.在世纪交际之时，罗马尼亚国炼金废水泄池入尼罗河，导致大量鱼类等水生生物死亡, 沿河居民长时期停止使用此水源，酿成世界级污染大事。炼金废水中含有络离子 Au(CN)汀，其电离出的CN-有毒，当与H+结合生成HCN时，其毒性更强。回答以下问题:(1)剧毒物HCN的结构式为,其水溶液酸性很弱，可知NaCN溶液pH7 (埴、=或)(2)与弱电解质

21、碳酸的电离方式相像，Au(CN)2了也存在着两步电离，其一级电离方 程式为(3)处理这种废水时是在碱性条件下NaClO将CM氧化为CO3?-和N2,其离子方程 式为。在酸性条件下，C1CT也能氧化CN-,但实际 处理废水时却不在酸性条件进行的主要缘由是答案：(1) H-C三N (2) Au(CN)21一AuCN+CN-(3) 5C1O +2CN +2OH-=2CO32+N2 f +5C1+H2O 生成剧毒 HCN,对人体有毒。巢湖是安徽省最大的湖，由于藻类生物(特殊是蓝藻)疯狂繁殖，水质受到严峻污染。(1)藻类的狂长，说明湖水 元素含量超标，这些元素主要来源是（2）水质污染程度的重要指标之一为BOD （生物化学耗氧量），它是指由于水中好 氧微生物的繁殖或呼吸作用，或水中有机物分解时所消耗的溶解氧的量，单位为mg/dm汽 巢湖沿岸某电镀厂，不遵守环境法规，每周向湖中排放一次含氟废水，使近岸湖水含 CN的浓度7.5xl（y5mo/dm-3, CN-与O2的作用生成CO2、N?等。写出氧化钾与氧气在酸性 条件下反响的离子方程式：,此电镀厂每排放一次废 水将使近岸湖水的BOD增大值为 mg/dm-3o答案：（1） N、P等 生活污水、含氮、磷农肥、农药的过度使用；（2） 4CN-+5O2+4H+ =4CO2+2N2+2H2O, 3.0