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高中化学人教版选修2教案 获取洁净的水(第1课时)

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时间:2021-06-08

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获取洁净的水第一课时教学目的:1.知道化学在水处理中的应用。2.了解化学在水污染处理中的具体应用,认识化学与社会发展的关系;教学重点、难点:化学在水处理中的应用。探究建议:参观当地大型企业水处理厂;查阅有关水处理的最新科技文章。课时划分:两课时教学过程:第一课时[引课]从现实水的污染、水资源浪费导入。[板书]一、天然水的净化[演示实验]在一杯浑浊的黄河水中撒入一药匙明矾粉末,观察现象。写出有关的离子方程式。[投影]KAl(SO4)2= Al3+ +K++2 SO42-Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+[板书]1、混凝法胶体性质 Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+[分组实验 2-1]学生根据课本所术动手实验[汇报]结论:绿矾净水效果不如明矾。[讲解] 绿矾溶于水呈酸性,但碱性条件下更易氧化,使用时将 PH 调至 9,变成效果更好的三价铁离子。[小结]水中呈胶体状态的污染物质,通常都带有负电荷,若向水中投加带相反电荷的电解质(混凝剂),可是污水中的胶体颗粒失去稳定性,并在分子引力作用下凝聚成大颗粒而下沉。通过混凝法可除去污水中细分散固体颗粒、乳状油及胶状物质。目前常用的混凝剂有:明矾、碱式氯化铝、铁盐等。注意:含铝混凝剂处理饮用水的安全性。[导课] 简述水对人类的生活及工农业生产的意义.指出由于水是一良好的溶剂,故天然水跟空气、岩石和土壤等接触,常溶解许多物质,如:无机盐类、某些可溶性有机物及气体等.水质的好坏直接影响人们的生活和生产.下面我们分来学习有关硬水及其软化的知识.[板书]2、化学软化  (1)软水和硬水[设问] 什么是硬水?什么是软水?(通过阅读回答)通过提问进行小结并板书:[板书] 硬水:溶有较多量的 Ca2+和 Mg2+的水.  软水:只溶有少量或不含有 Ca2+和 Mg2+的水.[指示] 硬水中溶有 Ca2+、Mg2+的多少常用水的硬度来表示.要求同学阅读课本有关硬度的小字内容.[过渡] 通常根据引起水的硬度的物质是否含 HCO3-把水的硬度分为暂时硬度和永久硬度.引导同学回忆学过的关于 Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2 和 CaCO3、MgCO3 相互转变的反应,及其对石灰岩地貌的影响.[演示实验 ] 在含 CaCO3 或 MgCO3 沉淀的水中通入过量 CO2 引导同学观察 CaCO3 或MgCO3 沉淀溶解的现象.[提问] 为什么 CaCO3 或 MgCO3 沉淀溶解了?(因为 CaCO3 或 MgCO3 跟过量溶于水中的CO2 发生了化学反应生成了可溶于水的 Ca(HCO3)2 或 Mg(HCO3)2)[演示实验] 取两支试管分别加入 3——5mL 含 Ca(HCO3)2、或 Mg(HCO3)2 的硬水及不含(HCO3-)的硬水,分别用试管夹夹好放在酒精灯上加热,观察现象.[提问] 在两支试管中加热后各出现什么现象?(请一位同学回答:Ca(HCO3)2 或 Mg(HCO3)2的水加热后生成沉淀,另一支无现象)[追问] 这是什么原因?(前者加热时发生了化学反应 Ca(HCO3)2 或 Mg(HCO3)2→CaCO3↓或MgCO3↓[板演] 请两位同学上讲台在黑板上写出化学方程式:Ca(HCO3)2 CaCO3↓+H2O+CO2↑Mg(HCO3)2 MgCO3↓+H2O+CO2↑[设问] 如继续加热煮沸会有什么反应发生?[自答] 如继续加热煮沸时 MgCO3 就跟水发生反应生成更难溶的 Mg(OH)2 沉淀[资料:在 18℃时 MgCO3 溶解度为 0.011g,相当于 110mg/L;18℃时 Mg(OH)2 的溶解度为0.00084g,相当于 8.4mg/L.而 Ca(OH)2 在 20℃溶解度为 0.173g,CaCO3 在 20℃溶解度约为0.009327g/L,故加热时 CaCO3 沉淀不会转化为 Ca(OH)2][小结 ] 由 Ca(HCO3)或 Mg(HCO3)2 引起的硬度,在加热煮沸时,因转变为 CaCO3 或MgCO3(后者进一步转变为 Mg(OH)2)沉淀,而使溶液中 Ca2+、Mg2+含量减小,因而硬度减小.[板书](2)暂时硬度:水的硬度由 Ca(HCO3)2 或 Mg(HCO3)2 引起的(加热时由于生成 CaCO3 或Mg(OH)2 沉淀而使硬度减小)称暂时硬度.(3)永久硬度:水的硬度由钙、镁的硫酸盐、氯化物引起的(加热时水的硬度不发生变化的).[指出] 一般天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度,因此,一般所说的硬度是泛指两种硬度的总和.[过渡] 为什么要研究硬水呢?(自答:因为硬水有许多危害.)硬水有哪些危害?[板书](4)硬水的危害[问题]1.什么叫硬水的软化?2.硬水软化的方法——离子交换法等.[指出] 软化硬水的方法有多种,通常有使用石灰和纯碱的药剂法及离子交换法,这里只介绍离子交换法.[设问] 什么是离子交换剂?磺化煤使硬水软化的原理是什么?[学生阅读教材] 要求学生阅读课本硬水软化的方法相关内容.[提问] 在上述实验里硬水中的 Ca2+、Mg2+是如何除去的?(请一位同学回答)[讲解] 硬水中 Ca2+、Mg2+通过磺化煤跟其进行离子交换而除去的.[提问] 如何表示上述的离子交换反应?(请一位同学上讲台在黑板上板演)[板书] (4)离子交换原理2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+[指出] 其中磺化煤称为离子交换剂.[转折] 这种离子交换是否可以无限进行?不是的.交换进行到磺化煤中的 Na+全部被 Ca2+、Mg2+代替后,磺化煤即失去软化硬水的能力,此时必须使磺化煤再生.[提问] 什么是磺化煤的再生?如何再生?(请一位同学回答)[讲解] 常用 8——10%NaCl 溶液浸泡磺化煤(失去交换能力的磺化煤),CaR2 和 MgR2 跟 Na+发生交换作用重新生成 NaR,从而又恢复了磺化煤软化硬水的能力,这个过程叫再生.[板书] 再生原理:CaR2+2Na+=2NaR+Ca2+[小结]略。[作业]P45-46 1、2、6

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