第二节　资源综合利用　环境保护多媒体教案及点评

第四章

化学与自然资源的开放利用

环境保护与绿色化学

【教学目标】

知识与技能

1、了解几种常见水体污染的来源、危害。

2、了解几种常见的水质检测的方法

3、了解化学在污水处理中的应用。

4、了解绿色化学的基本含义。

过程与方法

1、通过几种常见水体污染的来源、危害的探究，培养学生自主学习能力。

2、通过对水体污染的学习，学会调查与分析、理论与实践相结合的方法。

情感、态度与价值观

1、

通过对典型的水水污染造成的危害，认识爱护水资源、珍惜水资源的重要性和迫切性。

2、

认识化学在环境保护中的作用，树立绿色化学的观念。

3、

培养学生关心社会，为社会做贡献的社会责任感。

【教学重点】

水体污染的形式和危害。

了解几种主要的污水处理中的应用。

【教学难点】

了解几种主要的污水处理中的应用。

【教学过程】

【引入】同学们，生存和发展是人类社会最基本的主题，千百年来，人类与环境一直不断地相互影响和作用着。环境问题伴随着人类的活动而产生，由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成了生态环境破坏，工农业生产和人类生活造成了环境污染，今天，我们一起来讨论有关水污染的问题。

【板书】环境保护与绿色化学

【学生活动】讨论：地球上70％以上面积覆盖着水，“水球”缺水吗？为什么？

1、淡水资源比较少（能直接饮用的仅占水资源的0.769％）；

2、工农业生产的迅速发展和人口的急剧增长，用水量增多；

3、淡水资源分布不均匀；

4、工农业生产排放废水增多，水资源被污染。

【讲述】水的重要性不言而喻。我们再通过二个视频来了解下，我们的生命之源—水。

【视频】1.生命之源

2.水污染的现状

3.水污染的主要来源

【学生活动】借助视频和总结性图片，归纳水污染的主要来源和主要污染物。

【展示】学生学案的图片

【归纳】水污染的来源与主要污染物

水污染主要可分化学性污染、物理性污染和生物性污染三大方面。

【板书】一、水污染的主要来源及污染物

化学性污染

物理性污染

生物性污染

【投影】化学性污染。

1.无机物质主要为酸、碱和一些无机盐类。

2.无机有毒物质，主要是重金属等有潜在长期影响的有毒物质，其中汞、镉、铅等危害性较大，其它还有砷（特别是三价）、钡、铬（六价）、硒（四价、六价）、钒、氟化物、氰化物等。

3.有机有毒物质。主要是各种有机农药、多环芳烃、酚类等。

4.需氧污染物质，生活污水、牲畜污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素和酚等有机物质可在微生物的生物化学作用下进行分解。在其分解过程中需要消耗氧气，故称之为需氧污染物质。

5.植物营养物质，生活污水及某些工业废水中经常含有一定量的磷、氮等植物营养物质。施用磷肥和氮肥的农田排水中也会有残留的磷和氮。

6.油类污染物质，随着石油事业的发展，油类物质对水体的污染已日益增多。

物理性污染

1.悬浮物质污染：悬浮物质是指水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫等。

2.来自热电厂、原子能发电站及各种工业过程中的冷却水，若不采取措施，直接排入水体，可能引起水温升高，溶解氧含量降低。

3.放射性污染：大多数水体（特别是海洋）中在自然状态下都含有极微量的天然放射性物质，如钾40、铷87、铀238以及镭、氡等。

生物性污染

生活污水，特别是医院污水，和某些工业废水污染水体后，往往可带入一些病原微生物。

【过渡】水体的污染究竟会给我们带来怎样的危害了？据调查，在发展中国家，各类疾病有80%是因为饮用了不卫生的水而传播的。水体污还影响工农业生产。请同学们看看这几个实例。

【学生活动】谈重大水污染事件

案例一：1953～1956年日本水俣事件

时间 1953～1956年

过程

在日本南部九州湾有一个叫水俣的小镇，这里居住着4万居民，以渔业为生。1939年开始，日本氮肥公司的合成醋酸厂开始生产氯乙烯，工厂的生产废水一直排放入水俣湾。

危害 1972年据环境厅统计，水俣镇共患水俣病180人，死亡50多人，就在新线县阿赫野川亦发现100多水俣病患者，8人死亡。据报到，患者人数远不止此，仅水俣镇的受害居民，即达万余人。

原因

该公司在生产氯乙烯和醋酸乙烯时，使用了含汞的催化剂，使废水中含有大量的汞。这种汞在水体中，被水中的鱼食用，在鱼体内转化成有毒的甲基汞。人食用鱼后，汞在人体内聚集从而产生一种怪病：患者开始时，只是口齿不清，步履蹒跚，继而面部痴呆，全身麻木，耳聋眼瞎，最后变成神经失常，直至躬身狂叫而死。

案例二：1955年～1963年神东川的骨痛病

时间 1955年～1963年

过程

在日本富川平原上有一条河叫神东川。多年来，两岸人民用河水灌溉农田，使万亩稻田飘香。自从三井矿业公司在神东川上游开设了炼锌厂后，发现有死草现象。1955年以后就流行一种不同于水俣病的怪病：对死者解剖发现全身多处骨折，有的达73处，身长也缩短了30厘米。这种起初不明病因的疾病就是骨痛病。

危害

有报道说，到1972年3月，骨痛病患者已达到230人，死亡34人，并有一部分人出现可疑症状。

原因

直到1963年，方才查明，骨痛病于三井矿业公司炼锌厂的废水有关。原来，炼锌厂成年累月向神东川排放的废水中含有金属镉，农民引河水灌溉，便把废水中的镉转到土壤和稻谷中，两岸农民饮用含镉之水，食用含镉之米，便使镉在体内积存，最终导致骨痛病。

案例三：海湾战争油污染事件

据估计，1990年8月2日至1991年2月28日海湾战争期间，先后泄入海湾的石油达150万吨。1991年多国部队对伊拉克空袭后，科威特油田到处起火。1月22日科威特南部的瓦夫腊油田被炸，浓烟蔽日，原油顺海岸流入波斯湾。随后，伊拉克占领的科威特米纳艾哈麦迪开闸放油入海。科南部的输油管也到处破裂，原油滔滔入海。1月25日，科接近沙特的海面上形成长16公里，宽3公里的油带，每天以24公里的速度向南扩展，部分油膜起火燃烧黑烟遮没阳光，伊朗南部降了“粘糊糊的黑雨”。至2月2日，油膜展宽16公里，长90公里，逼近巴林，危及沙特。迫使两国架设浮拦，保护海水淡化厂水源。

案例四：2018年6月，发生在我国福建的赤潮事件。

【过渡】日趋加剧的水污染，已对人类的生存构成了重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。面对如此严峻的污染现状和影响极大的危害，我们能干什么？

【学生活动】角色扮演：你若是一名环保人员，你能干什么？

你若是一名化工生产者，你能干什么？

你若是一名学生，你能干什么？

【归纳】我们的任务：对水体监测、对废水进行处理、寻找源头治理污染的工艺·····

【板书】二、水体监测

【讲解】水的监测指标：

①一般指标：水温、电导、氧化还原电位、溶解氧、浊度、悬浮物等。

②水质的污染度指标：BOD、COD、TOC、TOD、UV吸收等。

③水质的污染成分：金属离子、氰化物、酚、农药等。

④水质的生物指标：大肠杆菌、细菌总数等。

【投影】水的监测的仪器。

【过渡】各种监测方法都是存在一定的化学原理的，如下面这个练习。

【练习】(2017·全国卷Ⅱ节选)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：

Ⅰ.取样、氧的固定

用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。

Ⅱ.酸化、滴定

－2＋将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2被I还原为Mn，在暗处静置5 min，然后用标准Na2S2O32－－2－溶液滴定生成的I2(2S2O3＋I2===2I＋S4O6)。

回答下列问题：

(1)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为________________________________。

－1(2)取100.00 mL水样经固氧、酸化后，用a

mol·L Na2S2O3溶液滴定，消耗Na2S2O3－1溶液的体积为b mL，则水样中溶解氧的含量为________mg·L。

【过渡】有监测无处理方法是无意义的，那么你了解的污水处理方法有哪些了？

【板书】三、污水处理的方法

【动画】观看污水处理的一般流程

【板书】物理法、生物法和化学法等。

【过渡】

那么，在目前究竟有哪些化学方法用以污水的处理了

【讲解】常见的化学处理方法有化学混凝沉淀法、中和法（轧钢厂、造纸厂中的废水处理）、化学沉淀法（废水中重金属离子的处理）、氧化还原法（氰化物、硫化物的处理）、电解法（电渗析法

）等。

【投影】1.化学混凝沉淀法是通过加入混凝剂使难以陈降的悬浮物沉淀的污水处理方法.常用的混凝剂有：明矾和聚羟基氯化铝等。

明矾净水的主要原理是:明矾溶于水后发生反应,产生带正电的氢氧化铝胶体, 而水中的悬浮颗粒大多数都是带负电,当带负电的悬浮颗粒遇到正电的氢氧化铝胶体时会凝聚,而达到净水的效果.。

2.中和法

通过加碱中和酸或加酸中和碱的污水处理方法.常用的碱是熟石灰,常用的酸是硫酸和二氧化碳方程式如下: Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O, H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 对于高浓度的酸,碱废水,应先考虑回收利用,如采用浓缩的方法回收酸碱,节省资源,又保护环境。

3.沉淀法

加沉淀剂使金属离子形成沉淀的污水处理方法。

在废水中加入沉淀剂,使其与污水中的污染物(主要为重金属离子)发生化学反应,形成难溶于水的沉淀析出,从废水中分离出去。例如:在含汞离子的水中加入硫化钠就可以使汞离子2+2-转化为硫化汞沉淀除去:Hg+S=HgS↓这种化学方法处理后的污水,水中的汞离子几乎可以降到对人体无毒。 4.氧化还原法

利用氧化还原反应出去水中有毒物质的处理方法,用这种方法处理污水的过程中,废水的有害物质能转化为无毒物质或难溶物质,易通过其他方法除去的物质。

【过渡】这些方法往往成为了高考中命题的素材。

【练习】水是人类生存和发展的宝贵资源，而水质的污染问题却越来越严重。目前，世界各国已高度重视这个问题，并积极采取措施进行治理。根据废水中所含有害物质的不同，工业上有多种废水的处理方法。

(1)工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法都正确的是__________(填字母)。 选项

A

B

C

2+污染物

废酸

Cu等重金属离子

含纯碱的废水

处理措施

加生石灰中和

加硫化物沉降

加石灰水反应

方法类别

物理法

化学法

化学法

(2)①废水Ⅰ若采用CO2处理，离子方程式是 ___________________。 (3)下图是某市污水处理的工艺流程示意图：

下列物质中不可以作为混凝剂(沉降剂)使用的是______(填字母)。 A.偏铝酸钠 B.氧化铝 C.碱式氯化铝 D.氯化铁

（4）废水Ⅲ中汞元素存在如下转化(在空格上填化学式)： 2＋＋Hg＋____=CH3Hg＋___。 2＋－12＋我国规定，Hg的排放标准不能超过0.05 mg·L。对于含Hg的污水，可加入沉淀剂2＋_____(填写化学式)，使Hg除去，降低污染。 －－（5）废水Ⅳ常用Cl2氧化CN成CO2和N2，若参加反应的Cl2与CN的物质的量之比为5∶2，则该反应的离子方程式为____________________________________________。 【学生活动】我们的饮用水安全吗？如何处理的？

【动画】自来水厂制水流程

【了解】常见的消毒剂

【总结】我们的愿望：与其大力“治”，不如消其“源”，实现绿色化学。利用化学原理从源头上减少和消除工农业生产对环境造成的污染。用科学改变反应历程，从源头上消除污染，从一开始就避免污染物的产生，并要合理利用资源和能源，尽可能将反应物原子全部转化为最终的期望产物，提高原子利用率，降低生产成本。

【结束语】有人说，如果人类不从现在节约水资源，保护水资源，人类看到的最后一滴水将是自己的眼泪，请我们每个人都珍惜每一滴水吧！

【作业】完成课后练习。