高考化学 工艺流程专题复习 水污染及治理类工艺流程.doc

6水污染及治理类工艺流程污水的处理一般分为三级。一级处理：主要是用物理法或化学法，将污水中可沉降固体除去，然后加氯消毒即排入水体。一级处理只是去除污水中的飘浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节污水的pH值，减轻废水的腐蚀程度和减少后续处理负荷。二级处理：污水经一级处理后，再用生物化学方法除去污水中大量的有机物，使污水进一步净化的工艺过程。活性污泥处理法是二级处理的主要方法。三级处理：又称污水高级处理或深度处理。污水经过二级处理仍含有磷、氮、病原微生物、矿物质和难以生物降解的有机物等，需要进行三级处理，以便进一步除去上述污染物或回收利用有用物质，以便使污水经三级处理后再利用。污水处理常见有如下三种方法：一、氧化还原法处理废水废水中呈溶解状态的有机和无机污染物，在投加氧化剂或还原剂后，由于电子的转移而发生氧化或还原反应，使其转化为无害物质。在工业处理污水时，可用到的氧化剂有：O2、Cl2、O3、Ca(ClO)2、H2O2等，氧化还原法在污水处理中的实例有氧化发酵处理含有机物废水、空气氧化法处理含硫废水、碱性氯化法处理含氰污水、臭氧化法除臭、脱色、杀菌及除酚、氰、铁、锰，降低污水BOD与COD等均有显著效果。目前，还原法主要用于含氮废水的处理。[例1]某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NHeq\o\al(＋,4)和NH3·H2O的形式存在，该废水的处理流程如下：(1)过程Ⅰ：加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至30℃，通空气将氨赶出并回收。①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用：__________________________________________。②用化学平衡原理解释通空气的目的：__________________________________________。(2)过程Ⅱ：在微生物作用的条件下，NHeq\o\al(＋,4)经过两步反应被氧化成NOeq\o\al(－,3)。两步反应的能量变化示意图如下：①第一步反应是________反应(选填“放热”或“吸热”)，判断依据是_________________。②1molNHeq\o\al(＋,4)(aq)全部氧化成NOeq\o\al(－,3)(aq)的热化学方程式是___________________________。(3)过程Ⅲ：一定条件下，向废水中加入CH3OH，将HNO3还原成N2。若该反应消耗32gCH3OH转移6mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是________。解析(1)NHeq\o\al(＋,4)与OH－反应：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O，且NH3·H2O受热易分解，故升温时，NH3逸出。废水中的NH3能被空气带出，使NH3·H2ONH3＋H2O的平衡正向移动。(2)根据第一步反应的能量变化示意图可知反应物[NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋1.5O2(g)]总能量高于生成物[NOeq\o\al(－,2)(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)]总能量，故该反应为放热反应。根据盖斯定律知：NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋2O2(g)===NOeq\o\al(－,3)(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－(273＋73)kJ·mol－1＝－346kJ·mol－1。(3)根据得失电子守恒可得n(CH3OH)∶n(HNO3)＝1∶eq\f(6,5)＝5∶6。答案(1)①NHeq\o\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O②废水中的NH3被空气带走，使NH3·H2ONH3＋H2O的平衡向正反应方向移动，利于除氨(2)①放热ΔH＝－273kJ·mol－1<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量)②NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋2O2(g)===2H＋(aq)＋NOeq\o\al(－,3)(aq)＋H2O(l)ΔH＝－346kJ·mol－1(3)5∶6[精练1]地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。(1)实验前：①先用0.1mol·L－1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是________，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入________(写化学式)。(2)右图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式：__________________。t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH