鲁科版化学选修1《获取安全的饮用水》.docx

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鲁科版化学选修1《获取安全的饮用水》

课题1获取安全的饮用水

课型：

新授课设计人：

樊国清时间：

课题2

获取安全的饮用水

备注

教学目标

1.认识某些含氯化合物的杀菌消毒原理，明矾等净水剂的净水原理，盐能发生水解的原理，离子交换法、药剂法和加热法能够降低水硬度的原理以及污水治理的基本原理。

2.通过了解饮用水的净水过程中主要的化学知识内容，进一步运用化学必修课程中学习过的有关镁离子、钙离子、铝离子和二价铁离子、三价铁离子，碳酸氢钙、碳酸氢镁的性质等知识。

3.通过“观察”“思考”“活动·探究”等学习活动，方法和操作初步学习水处理中常用的沉降悬浮物、降低水的硬度等实验方法和操作技能。

4.通过本课题学习使学生认识化学在饮用水处理中的作用以及污水治理中化学知识的运用，增进学生保护水资源、防止水污染的意识，学会正确选择饮用水。

教学重点

纯净水的制取、明矾净水的原理及硬水的软化

教学难点

硬水的软化

教学设计

【引言】天然水、自来水、瓶装水、桶装水是我们日常生活中经常遇到的各种不同的水，根据生活饮用水标准，有些水可以直接引用，有些水净化后可以饮用，那么天然水是如何进行净化的，净化需要哪些步骤。

【讲述】天然水含有很多杂质如泥土、可溶性物质和致病细菌等，必须经过综合处理后才能达到饮用水标准。

【学生思考】用烧杯盛50mL的雨水，放置一段时间后，会出现什么现象？

【讲述】雨水放置一段时间后，会变澄清，上层有漂浮物，下层有沉淀出现。

学生讨论：

自来水与纯净水的差别？

【问题】玉树地震后，我们会看到大批的医务工作者在对周围的环境进行消毒；饮用水成了灾区人们最为严重的短缺物质之一。

为什么灾区的饮用水会如此紧张？

【讲述】国家对于生活饮用水有着严格的标准，地震发生后，即便是淡水也同样受到了污染，悬浮物增多，细菌、病毒滋生，容易大面积引起瘟疫等传染病，因此国家对于灾区要进行消毒，对饮用水进行严格控制。

一般要经过沉降悬浮物及杀菌、消毒等处理。

【学生动手实验】利用明矾进行净水？

P12页

【实验现象】浑浊的雨水变澄清，上层有飘浮物，下层有泥土沉淀。

【讲述】雨水静置一段时间后，不溶于水的且比水轻的物质会飘在水面，而比水重的物质会沉降到水底，使水变澄清。

在这个过程中，明矾起了沉降悬浮物的作用。

明矾在水中电离产生铝离子，铝离子水解生成的氢氧化铝为胶体，表面积大，它对水中细小的悬浮物有很强的吸附性，能沉降除去悬浮物，达到净水的目的。

【学生思考】加入絮凝剂变澄清的水是否就是符合标准的饮用水？

【讲述】生活饮用水标准中要求细菌学指标的细菌总数要小于100个·mL-1,大肠杆菌个数要小于3个·L-1。

沉降悬浮物后的水中仍然有许多的细菌或病毒，这样的水同样不能饮用。

因此还要对水进行杀菌、消毒处理。

细菌主要由蛋白质构成，杀菌的实质是用强氧化剂或在高温条件下使菌体蛋白质变性。

常用的杀菌消毒剂是氯气、漂白粉和二氧化氯。

就是利用它们的强氧化性进行杀菌消毒。

【学生阅读】P13页自来水的净化部分，回答下列问题。

自来水的处理过程需要几步，每一个步骤的作用是什么？

【教师小结】需要经过四个步骤，即沉淀、过滤、曝气和消毒。

学生结合自来水不能直接用来养金鱼及浇花的现实知道自来水中应该还有氯气。

判断这样的水同样不是饮用水。

常用的絮凝剂还有聚合铝、镁盐和有机絮凝剂等。

沉淀是加入絮凝剂，使水中的悬浮物沉淀到池底；过滤以除去沉淀和残留的悬浮物及异味；曝气是增加水氧的含量，以加速水中有机化合物的分解；消毒是加入杀菌消毒剂杀灭水中有害的微生物。

【思考】暖瓶中经常我们会看到有一层水垢出现，这是为什么？

它的成分是什么？

【讲述】暖瓶中的水垢的成分是碳酸钙与氢氧化镁。

它是溶解在水中的无机物在加热的条件下，发生了一系列的化学反应而生成的一些不溶于水的物质。

人们把溶有较多的Ca2+、Mg2+的水称为硬水，溶有较少量或不含Ca2+、Mg2+的水称为软水，水中Ca2+、Mg2+含量的高低，可用水的硬度来表示。

水的硬度越高，表示水中的Ca2+、Mg2+的含量越高。

反之，水的硬度越低。

由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的硬度叫做永久硬度。

由碳酸氢钙和碳酸氢镁引起的硬度叫做暂时硬度。

【活动探究】高硬度的水对生活和生产都有危害，不适宜应用于生产和生活。

请根据硬水的成分设计合理的方案对硬水进行软化。

教材P14学生完成如何软化硬水部分。

【讲述】在上述实验过程中我们降低暂时硬度可以用加热的方法，而降低永久硬度则可以用加入石灰或碳酸钠的方法。

我们现在常用的软化硬水的方法主要有加热法、药剂法和离子交换法。

加热法只能降低暂时硬度，而药剂法和离子交换法则可以同时降低暂时硬度和永久硬度。

练习：

学生写出三种不同的方法软化硬水的化学方程式。

1.加热法：

2.药剂法：

3.离子交换法：

【思考】软水是不是就是我们的日常生活用水，就可以直接饮用呢？

我们现在所喝的娃哈哈等瓶装水是怎么回事呢？

学生对照瓶装饮用纯净水的卫生标准，说明纯净水与自来水的区别。

【讲述】纯净水是以符合生活饮用水水质标准的水为原料，选用电渗析法、离子交换法、反渗透法、蒸馏法等加工方法制得的。

现在我们所常用的方法是离子交换法，就是用阳离子交换树脂上的H+交换水中的阳离子（如Ca2+、Mg2+），阴离子交换树脂上的OH-交换水中的阴离子（如Cl-等），达到净化水的目的。

这样得到的水经过活性炭后，再进行杀菌、消毒就得到纯净水。

【思考】人们越喝纯净水越健康吗？

学生阅读P17页生活指南。

【讲述】随着工业的发展，人们的物质生活水平也得到了极大的提高，但随之而来的是环境问题也日益严重。

污水处理是治理环境的有效手段之一。

【思考】结合生活实际，谈一谈我们周围污水的来源？

【讲述】人类造成的水污染主要包括工业废水、生活用水、农田排水、降水带来的大气污染物、及垃圾污染物冲入水中。

水的严重污染已影响到人类自身，污水治理也日益得到各个国家的重视。

【学生阅读】P18内容，明确城市污水处理的方法。

【讲述】污水处理的方法有物理方法、化学方法及生物方法。

化学方法包括中和法、氧化法、还原法、化学沉淀法等。

氧化法多使用空气氧化法、臭氧氧化法和氯氧化法。

还原法主要用于处理废水中的铬和汞等离子。

化学沉淀法的处理对象主要是重金属离子及水中的胶状物质。

而现在我们的多数城市污水处理的方法多采用活性污泥二级处理工艺。

对于电镀厂的废水通常用电解法进行处理。

【学生阅读】P14资料：

我国现行标准规定：

1L水含10mg氧化钙（以氧化钙计）称为1度（10表示），硬度在80以下的水称为软水，在80以上的水称为硬水。

硬度大于300的水称为最硬水。

展示几张被污染的水的图片

小结

1.天然水的净化步骤

2.纯净水制取的方法

3.硬水软化的原理及软化

作业

1.社会调查：

调查学校或当地污水排放和处理情况，撰写调查报告，提出改进建议。

2.在洪涝灾区，人们的生活用水会受到污染。

如果你是支援灾区的志愿者，请你设计方案使用廉价的化学试剂将被污染的水处理成能饮用的水。

提示：

需要除去水中的泥沙、县浮物、细菌，并尽量降低水的硬度。

教后记

板书设计：

获取安全的饮用水

一、天然水的净化

1.沉降悬浮物

2.杀菌消毒

3.自来水厂的净化过程：

沉淀、过滤、曝气、消毒

二、硬水的软化

1.硬水的定义

2.硬水的分类（永久硬度及暂时硬度）

3.硬水的软化

（1）加热法

（2）药剂法

（3）离子交换法

三、纯净水的制取方法（电渗析法、离子交换法、反渗透法、蒸馏法）

离子交换的原理：

四、污水治理与环境保护

1.污水来源：

工业废水、生活用水、农田排水及降水和垃圾入水

2.治理方法：

（1）活性污泥二级处理工艺

（2）电解法处理电镀废水

基础巩固

1.下列渠道不是饮用水来源的是（）

A.黄河B.淡水湖C.黄海D.浅层地下水

2.下列图案为国家节水标志的是（）

3.细菌主要由蛋白质构成，杀菌的实质是在一定条件下使蛋白质变性，下列物质中不能用来杀菌消毒的是（）

A.臭氧B.纯酒精C.碘酊D.漂白粉

4.下列有关硬水的说法不正确的是（）

A.溶有较多的Ca2+、Mg2+的水称为硬水，溶有少量或不含Ca2+、Mg2+的水称为软水。

B.高硬度的水对生产和生活都有害，洗涤时会浪费洗涤剂，且使衣物失去光泽。

C.除去水中Ca2+、Mg2+的过程叫做硬水的软化。

D.利用肥皂水可以签别硬水与软水。

5.加热法、药剂法和离子交换法是常用的软化硬水的方法。

下列化学方程式属于离子交换法的是（）

A.Ca（HCO3）2

CaCO3↓+CO2↑+H2O

B.Mg（HCO3）2+2Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+2CaCO3↓+2H2O

C.CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl

D.2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+

6.随着人们生活水平的提高，瓶装水越来越受到旅游爱好者的青睐，下列有关瓶装纯净水的说法正确的是（）

A.纯净水是不含任何离子的水

B.长期饮用纯净水会造成微量元素缺乏

C.生活饮用水与纯净水没有太大的差别

D.家庭中用水壶烧开的水就是纯净水

7.联合国人口基金的预测，2011年10月31日，世界人口达到70亿；人口的急剧增加，工业迅猛发展，使世界上许多地区面临淡水资源危机，同时严重的人为污染也在影响着人类赖以生存的水源。

人为的水污染除了降雨带来的大气污染物及地面垃圾冲入水引起处，还包括、、。

8.随着人们生活水平的提高，农村的饮用水也逐渐换成了自来水，自来水的处理，一般要经过、

、、四个步骤。

能力提升

9.明矾为什么能净水？

10.写出石灰纯碱法软化硬水的化学方程式？

参考答案

1.C2.B3.B4.C5.D6.B

7.工业废水、生活污水、农田排水

8.沉淀、过滤、曝气、消毒.

9.明矾溶于水电离出Al3+，Al3+能与水中的OH-结合成难电离的氢氧化铝，氢氧化铝在水中形成胶体，它对水中细小的悬浮物有很强的吸附性，能沉降除去悬浮物，达到净水的目的。

10.Ca（HCO3）2+Ca（OH）2=2CaCO3↓+2H2O

Mg（HCO3）2+Ca（OH）2=2Mg（OH）2↓+CaCO3↓+2H2O

MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2+CaCl2

CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl