课题1　获取洁净的水教学教案设计

选修2 第二单元 化学与资源的开发利用 课题1 获取洁净的水

【导入新课】以一首宋代词人李之仪的词《卜算子》引入新课，长江水能直接饮用吗？

【生】不能

【师】我们知道天然水在自然循环过程中与大气和土壤不断地接触，必然会混入很多种杂质，为了获得符合不同标准的水，必须对水进行处理，以除掉水中的一些杂质。那么如何如何对水进行处理，如何获得符合所需标准的水，这将是这节课将要学习的内容——获取洁净的水。下面请看自来水厂净水的视频。

【问题讨论】自来水厂生产过程中为什么加入絮凝剂？

【师】天然水中常含有一些悬浮物和胶体，很难用自然沉降法除去。所以常用加入混凝剂的方法，使细小的悬浮物和胶体聚集成较大颗粒而沉淀，然后过滤除去。像这种除杂的方法就称之为混凝法。

【板书】一、天然水的净化

【板书】1.混凝法：

（1）原理：加入一种混凝剂（如：明矾、铁盐、亚铁盐等），使水中细小的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀，然后过滤除去。

【师】同学们还记得明矾净水的原理吗？

【生】明矾的主要成分是KAl(SO4)2，它是强电解质，在水溶液中发生完全电离，他的电+3+ 2-3+离方程式为：KAl(SO4)2 = K +Al+ 2SO4

，Al与水发生水解反应生成Al(OH)3，水解方程式为

Al+ 3H2O 3+ Al(OH)3 + 3H+ 【师】Al(OH)3在水中以絮状的胶体形式存在，由于水中的胶体杂质一般都带负电,而Al(OH)3胶体粒子带正电，通过电性吸引作用，破坏了天然水中胶体杂质的稳定性，并在分子引力作用下凝聚成大颗粒下沉。同时还能吸附一些悬浮物，这样就起到了净水的作用。

【师】近年来用含铝混凝剂处理饮用水的安全性不断受到质疑，世界卫生组织1989年就将铝作为有毒有害物质在食品领域加以控制了，我国卫生部2000年颁发的《生活饮用水卫生标准》中将铝列为饮用水水质控制指标之一。随着社会的进步，在处理饮用水时，美国、欧盟以及日本等发达国家已普遍改用三价铁混凝剂，而铝混凝剂逐渐被淘汰。那铁离子的净水效果如何呢？我们用三个小实验来验证下。

烧杯1 烧杯2 烧杯3 请各小组分别做这三个实验，并交流实验结果。

探讨实验现象和原因，分析。

【师】为什么会出现这样的结果呢？

3+铁盐的水解反应与铝盐的相似，你能写出 Fe

水解的离子方程式吗？

3+ + 【板书】净水原理:Fe+ 3H2O←→ Fe (OH)3 + 3H【师】为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的好？

加NaOH溶液，使pH=9，再加绿矾搅拌后静置

加入硫酸铁搅拌后静置

有沉淀析出

有沉淀析出

实验

加入绿矾搅拌后静置

现象

有少量胶状物出现

【师】从现象可以得出什么结论呢? 【学生讨论】为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的效果好？

它在水中的作用与铝盐相似，亚铁盐在水中水解后生成的Fe(OH)2溶解度较大，混凝效2＋3＋果不好。所以，实际应用时必须将Fe氧化成Fe，在溶液中生成Fe(OH)3，起到较好的混凝作用。

【师】在工业上常用FeSO4·7H2O作为混凝剂，因为它来源充足。在使用FeSO4·7H2O的时候一定要注意:1、必须将Fe2+转化为Fe3+ ,因为Fe(OH)3的净水效果要好些; 2＋3＋由于FeSO4·7H2O溶于水后显酸性，而Fe在碱性条件下更容易被氧化成Fe，所以要将pH调到9左右，变成效果更好的三价铁离子。

【师】请同学们分析生活用水的一般过程

混凝沉淀——过滤——杀菌

【师】请同学们思考几个问题

1. 天然水中含有细菌，其主要成分是蛋白质，如何在家中杀菌？

2. 简要说明城市自来水（天然水）的获得过程。

【师】讨论第三个问题

3.

从饮用水消毒剂和混凝剂来考虑，在采取化学方法处理生活中的问题时，一般要考虑哪些问题？

【师】前面我们学习了第一种净化水的方法，混凝法，接下来我们继续学习第二种方法化学软化法。先来了解下硬水和软水的定义。

【师】你会用生活常识区分硬水和软水吗？

【生】加热和肥皂水法。

【师】硬水究竟对人们的生活有什么影响呢？

请同学们阅读教材硬水的危害。

【师】那究竟多硬的水叫硬水呢？我们一起来看看硬水的定义。

【师】我们把硬水分为暂时硬水和永久硬水。那这两种硬水该怎样除去呢？下面我们继续学习硬水软化的方法，主要有3种，加热法，药剂法，离子交换法。

【师】暂时硬度的水可以用加热法除去，永久硬度的水可以用药剂法和离子交换法除去。

【师】药剂法就是加入适当的化学试剂使水软化，常用的药剂师碳酸钠和氧化钙。

【设计实验】一杯含有MgCl2和CaCl2的永久硬水,请你设计一个软化水的方案。供选药剂：氢氧化钙溶液、氢氧化钠溶液、饱和碳酸钠溶液、肥皂水。

学生思考，并以小组为单位设计实验方案。

【师】第三种方法叫做离子交换法，就是用离子交换剂软化水的方法。

2＋2＋离子交换剂中的阳离子与水中的Ca、Mg发生离子交换作用，使水得到软化。（现在常用作离子交换剂的离子交换树脂，是一类不溶于水但能与溶液中同电性离子进行交换的有机高分子电解质，常用NaR、HR等表示。）如果用NaR表示离子交换剂，你们可以用离子反应来表示离子交换法软化水的过程？

2＋＋【师】离子交换原理 2NaR+Ca=CaR2+2Na

2＋＋2NaR+Mg=MgR2+2Na

【过渡】下面来看一下离子交换法软化水示意图；接着看一下具体的交换过程

【思考】

这种离子交换是否可以无限进行？

+2＋2＋【师】交换并非是无止境的。交换进行到离子交换剂中的Na全部被Ca、Mg代替后，离子交换剂即失去软化硬水的能力，也就是说交换后的水不再符合软水的标准时，离子交换剂就失效了，此时必须使离子交换剂再生．

【提问】

什么是离子交换剂的再生？如何再生？

【讲解】常用5——8％NaCl溶液浸泡失去交换能力的离子交换剂，CaR2和MgR2跟Na发生交换作用重新生成NaR，从而又恢复了离子交换剂软化硬水的能力，这个过程叫再生．

+【板书】

再生原理：CaR2+2Na=2NaR+Ca【角色转换】假如你是一名化学工程师，请你设计一座自来水厂，让周围的居民能够喝到洁净、健康的水

【做题】

【课堂小结】请你以自来水厂净水的示意图为依据，讲述你本节课所学到的知识。

【课后作业】实践活动：

1.以学习小组为单位，自制离子交换柱，用离子交换法净化一杯河水。

2.洗衣间内自制节水装置

＋2＋