高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題講座九 水污染及治理課件

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1、專題講座九水污染及治理一、一、氧化還原法處理廢水氧化還原法處理廢水二、二、沉淀法處理廢水沉淀法處理廢水三、三、中和法處理廢水中和法處理廢水2012年1月廣西河池市龍江鎘污染事件，2011年9月云南曲靖市的南盤江鉻污染事件都說明了水污染已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一大瓶頸。水是生命之源，有關(guān)水污染及其治理已成為近年來高考的熱點(diǎn)。目前污水的處理一般分為三級(jí)。一級(jí)處理：主要是用物理法或化學(xué)法，將污水中可沉降固體除去，然后加氯消毒即排入水體。一級(jí)處理只是去除污水中的飄浮物和部分懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，調(diào)節(jié)污水的pH值，減輕廢水的腐蝕程度和減少后續(xù)處理負(fù)荷。二級(jí)處理：污水經(jīng)一級(jí)處理后，再用生物化學(xué)方法除去污水中大

2、量的有機(jī)物，使污水進(jìn)一步凈化的工藝過程。活性污泥處理法是二級(jí)處理的主要方法。三級(jí)處理：又稱污水高級(jí)處理或深度處理。污水經(jīng)過二級(jí)處理仍含有磷、氮、病原微生物、礦物質(zhì)和難以生物降解的有機(jī)物等，需要進(jìn)行三級(jí)處理，以便進(jìn)一步除去上述污染物或回收利用有用物質(zhì)，以便使污水經(jīng)三級(jí)處理后再利用。污水處理常見有如下三種方法：一、氧化還原法處理廢水廢水中呈溶解狀態(tài)的有機(jī)和無機(jī)污染物，在投加氧化劑或還原劑后，由于電子的轉(zhuǎn)移而發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。在工業(yè)處理污水時(shí)，可用到的氧化劑有：O2、Cl2、O3、Ca(ClO)2、H2O2等，氧化還原法在污水處理中的實(shí)例有氧化發(fā)酵處理含有機(jī)物廢水、空氣氧化法處

3、理含硫廢水、堿性氯化法處理含氰污水、臭氧化法除臭、脫色、殺菌及除酚、氰、鐵、錳，降低污水BOD與COD等均有顯著效果。目前，還原法主要用于含氮廢水的處理。例例1某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以NH 和NH3H2O的形式存在，該廢水的處理流程如下：(1)過程：加NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至9后，升溫至30 ，通空氣將氨趕出并回收。用離子方程式表示加NaOH溶液的作用：_。用化學(xué)平衡原理解釋通空氣的目的：_。答案答案NH OH=NH3H2O廢水中的NH3被空氣帶走，使NH3H2ONH3H2O的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，利于除氨第一步反應(yīng)是_反應(yīng)(選填“放熱”或“吸熱”)，判斷依據(jù)是_。1 mol NH (a

4、q)全部氧化成 NO (aq)的熱化學(xué)方程式是_。答案答案放熱H273 kJmol10(或反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量)NH (aq)2O2(g)=2H(aq)NO (aq)H2O(l)H346 kJmol1(3)過程：一定條件下，向廢水中加入CH3OH，將HNO3還原成N2。若該反應(yīng)消耗32 g CH3OH轉(zhuǎn)移6 mol電子，則參加反應(yīng)的還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比是_。解析解析根據(jù)得失電子守恒可得n(CH3OH)n(HNO3)1 56。56精練精練1地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問題。文獻(xiàn)報(bào)道某課題組模擬地下水脫氮過程，利用Fe粉和KNO3溶液反應(yīng)，探究脫氮原理及相關(guān)

5、因素對(duì)脫氮速率的影響。(1)實(shí)驗(yàn)前：先用0.1 molL1H2SO4洗滌Fe粉，其目的是_，然后用蒸餾水洗滌至中性；將KNO3溶液的pH調(diào)至2.5；為防止空氣中的O2對(duì)脫氮的影響，應(yīng)向KNO3溶液中通入_(寫化學(xué)式)。解析解析用稀H2SO4洗滌Fe粉的目的是去除Fe粉表面的氧化物等雜質(zhì)，中為防止空氣中的O2對(duì)脫氮的影響，向KNO3溶液中通入N2。答案答案去除鐵粉表面的氧化物等雜質(zhì)N2(2)右圖表示足量Fe粉還原上述KNO3溶液過程中，測(cè)出的溶液中相關(guān)離子濃度、pH隨時(shí)間的變化關(guān)系(部分副反應(yīng)產(chǎn)物曲線略去)。請(qǐng)根據(jù)圖中信息寫出t1時(shí)刻前該反應(yīng)的離子方程式：_。t1時(shí)刻后，該反應(yīng)仍在進(jìn)行，溶液中N

6、H 的濃度在增大，F(xiàn)e2的濃度卻沒有增大，可能的原因是_。(3)該課題組對(duì)影響脫氮速率的因素提出了如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三：假設(shè)一：溶液的pH；假設(shè)二：_；假設(shè)三：_；解析解析從外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響因素來看，溫度和鐵粉的表面積都會(huì)對(duì)脫氮的速率產(chǎn)生影響。溫度鐵粉顆粒大小(4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，寫出實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論。(已知：溶液中的NO 濃度可用離子色譜儀測(cè)定)實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論： 分別取等體積、等濃度的KNO3溶液于不同的試管中；調(diào)節(jié)溶液呈酸性且pH各不相同，并通入N2；分別向上述溶液中加入足量等質(zhì)量的同種鐵粉；用離子色譜儀測(cè)定相同反應(yīng)時(shí)間時(shí)各溶液中NO 的濃度。若pH不同的KN

7、O3溶液中，測(cè)出的NO 濃度不同，表明pH對(duì)脫氮速率有影響，否則無影響。(本題屬于開放性試題，答案合理即可)二、沉淀法處理廢水沉淀法處理廢水是污水處理的一種重要方法，主要是通過氧化還原反應(yīng)或電解使易溶于水的含有重金屬元素的離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，目前此法主要用于含6價(jià)Cr廢水的處理。此外，對(duì)于Hg2、Cu2等重金屬離子的污染，可直接加入沉淀劑(如Na2S)使之轉(zhuǎn)化為沉淀而除去。(1)若平衡體系的pH2，該溶液顯_色。橙c(3)第步中，還原1 mol Cr2O ，需要_mol FeSO47H2O。6(4)第步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3(aq)3OH

8、(aq)常溫下，Cr(OH)3的溶度積Kspc(Cr3)c3(OH)1032，要使c(Cr3)降至105 molL1，溶液的pH應(yīng)調(diào)至_。5方法2：電解法該法用Fe作電極電解含Cr2O 的酸性廢水，隨著電解進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。(5)用Fe作電極的原因?yàn)?_。解析解析鐵作陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：Fe2e=Fe2，產(chǎn)生還原劑Fe2，可使Cr2O 還原成Cr3，最終生成Cr(OH)3沉淀。陽(yáng)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，提供還原劑Fe2(6)在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)_，溶液中同時(shí)生成的沉淀還有_。解析解析陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2，溶液中c(H)降低，溶

9、液的pH升高。由于Fe(OH)2極易被氧化生成Fe(OH)3，故溶液中還生成Fe(OH)3沉淀。 2H2e=H2Fe(OH)3精練精練2六價(jià)鉻對(duì)人體有害，含鉻廢水要經(jīng)化學(xué)處理后才能排放，方法是用綠礬(FeSO47H2O)把廢水中的六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻離子，再加入過量的石灰水，使鉻離子轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸tCr(OH)3沉淀。其主要反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：H2Cr2O76FeSO46H2SO4=3Fe2(SO4)3Cr2(SO4)37H2O現(xiàn)用上述方法處理1104 L含鉻(6價(jià))78 mgL1的廢水(Cr的相對(duì)原子質(zhì)量為52)，試回答：(1)處理后，沉淀物中除Cr(OH)3外，還有_、_(用化學(xué)式表示)。解

10、析解析加入石灰水后，Cr3、Fe3分別生成難溶于水的Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀，SO 生成微溶于水的CaSO4沉淀。Fe(OH)3CaSO4(2)需用綠礬多少千克？解析解析1104 L廢水中含Cr的質(zhì)量為1104 L7.8105 kgL17.8101 kg由H2Cr2O76FeSO46H2SO4=3Fe2(SO4)3Cr2(SO4)37H2O和綠礬的化學(xué)式FeSO47H2O可知，Cr與FeSO47H2O之間的關(guān)系為Cr3FeSO47H2O。設(shè)所需綠礬的質(zhì)量為x。Cr3FeSO47H2O528347.8101 kg x答案答案12.51 kg精練精練3判斷下列說法是否正確，正確的劃“”，

11、錯(cuò)誤的劃“”用Na2S除去廢水中的Hg2：Hg2S2=HgS( )三、中和法處理廢水“中和法”用于處理酸性廢水及堿性廢水。向酸性廢水中投加堿性物質(zhì)如石灰、氫氧化鈉等進(jìn)行中和，向堿性廢水中吹入含CO2的煙道氣或其它酸性物質(zhì)進(jìn)行中和。例例3某造紙廠排放的廢燒堿水(內(nèi)含Na2CO3)流量是100 mLs1，為了測(cè)定廢水中燒堿的濃度，某環(huán)保小組取樣250 mL廢燒堿水，稀釋10倍后再取50 mL，平均分成2份，分別用0.120 0 molL1鹽酸滴定。第一份采用甲基橙作指示劑，耗去鹽酸24.20 mL；第二份用酚酞作指示劑，耗去鹽酸17.40 mL。試計(jì)算：(1)廢燒堿水中NaOH和Na2CO3的物質(zhì)

12、的量濃度各是多少？(保留四位小數(shù))解析解析設(shè)稀釋后每份溶液中(25 mL)含NaOH的物質(zhì)的量為x、Na2CO3的物質(zhì)的量為y。當(dāng)用甲基橙作指示劑時(shí)有NaOHHCl=NaClH2ONa2CO32HCl=2NaClCO2H2Ox2y24.20103 L0.120 0 molL1當(dāng)用酚酞作指示劑時(shí)有NaOHHCl=NaClH2ONa2CO3HCl=NaHCO3NaClxy17.40103 L0.120 0 molL1聯(lián)立方程、可得：x1.272103 moly8.160104 mol原廢燒堿溶液中：答案答案NaOH的物質(zhì)的量濃度為0.508 8 molL1，Na2CO3的物質(zhì)的量濃度為0.326 4 molL1(2)該環(huán)保小組想用1.2 molL1的廢鹽酸來中和上述廢燒堿液，理論上鹽酸的注入流量應(yīng)為多少？(保留1位小數(shù))答案答案96.8 mLs1