第二章自然界的物质.ppt

第二章 自然界的物質 哪些物質與人類關係最密切？ 水 人體中約含有體重70％的水分 食物：農業、畜牧業 工業：冷卻、動力、原料 大氣 保護地球：調空溫度、防止紫外線及隕石侵襲 氣候變化 土壤 地表約30％覆蓋岩石或土壤 人類活動大都在土壤表面進行 2-1 水 2-1A 自然水及其處理法 2-1B 海水資源及其化學處理 2-1C 污染及其防治 2-1A 自然水及其處理法 純水的物理性質 常溫、常壓下，純水為無色、無臭、無味之液體 1大氣壓(atm)下 ? 沸點(b.p.)：100℃ 熔點(m.p.)：0℃，亦稱冰點、凝固點 可調節氣溫，其原因為 ? 高汽化熱：540 (卡/克) 高比熱：1 (卡/克?℃) 4℃時 ? 體積最小，密度最大：1 (g/cm3) 上述特性使水能上下對流，冬季時保持結冰的水面下為4℃，水中生物可生存 純水的化學性質 純水為極弱的電解質 室溫下(25℃)，純水為中性，酸鹼值pH = 7 與活潑金屬(例：鹼金屬、Ca、Sr、Ba)反應，生成氫氧化物與氫氣 2 Na + 2 H2O ? 2 NaOH + H2 Ca + 2 H2O ? Ca(OH)2 + H2 金屬氧化物 溶於水 ? 鹼性 ? 例：Na2O、CaO、… 不溶於水 ? 中性 ? 例：CuO、Fe2O3、… 非金屬氧化物 溶於水 ? 酸性 ? 例：CO2、SO2、… 不溶於水 ? 中性 ? 例：CO、SiO2、… 水的三相圖 二氧化碳的三相圖 2-1A 水的淨化 硬水軟化 硬水的定義 含有Ca2+、Mg2+的水 暫時硬水 陽離子： Ca2+、Mg2+ 陰離子：HCO3－ 永久硬水 陽離子： Ca2+、Mg2+ 陰離子：Cl－、SO42－ 硬水缺點 硬水軟化法 硬水軟化-石灰蘇打法 石灰-蘇打 (CaO-Na2CO3) 軟化硬水 ? 產生CaCO3?、Mg(OH)2? 硬水軟化-陽離子交換法 陽離子交換法：交換硬水中的Ca2+、Mg2+ M2+(aq) + 2NaZ(s) ? MZ2(s) + 2Na+(aq) (M＝Ca、Mg ，Z＝沸石或樹脂) 再生：加濃食鹽水使其還原 MZ2(s) + 2Na+(aq) ? M2+(aq) + 2NaZ(s) 例題 2-1 前面曾介紹以「凝聚法」來淨化自然水，試問 何謂凝聚法？ 練習 2-1 在自然水處理過程中，哪些屬於化學變化？ 2-1B 海水資源及其化學處理 海水中重要物質的提煉 (1) 海水中重要物質的提煉 (3) 氯化鎂電解及產物用途 陰極產物 ? 鎂(Mg) 質硬、密度小 ? 飛機及飛彈外殼 燃燒發出強光 ? 鎂光燈 陽極產物 ? 氯氣(Cl2) 水的消毒 氧化Br－，得到紅棕色刺激性Br2(l) 例題 2-2 氫氧化鎂與鹽酸作用可得氯化鎂，請寫出此反應的化學反應式？ 海水淡化法 (2) 練習 2-2 本節課文中提到電解濃食鹽水可以得到氯氣和氫氧化鈉，請寫出此電解方程式？ 水污染種類 (1)：熱污染 來源： 發電廠、工廠的冷卻水 過程： 廢熱排入水中，水溫?，溶氧量? ? 破壞生態 影響： 熱污染 ? 珊瑚白化 水污染種類 (2)：需氧廢料 來源： 生活廢水、農業/畜牧廢水、工業有機廢水 影響： 水中溶氧量? 檢測： 細菌分解需氧廢料，會耗去水中溶氧，因此可以用BOD及COD作為有機污染程度的指標 生化需氧量 (BOD)： 20℃/ 5天?細菌分解污水中需氧廢料所消耗O2總質量 化學需氧量 (COD)： 以化學藥品(如:K2Cr2O7)氧化污水全部有機廢料所需O2的總質量 單位：ppm = 毫克/公升 BOD?，污染愈嚴重 COD≧BOD 細菌若能完全分解需氧廢料，則COD = BOD 水污染種類 (3)：合成清潔劑 來源： 生活及工業廢水 影響： 泡沫污染、溶氧量? 清潔劑成分：烷苯磺酸鹽 硬性清潔劑：分枝結構，細菌無法分解 ? 泡沫污染、溶氧量? 軟性清潔劑：長鏈結構，細菌可以分解 ? 溶氧量? 水污染種類 (4)：無機化學品 水污染種類 (5)：植物營養素 來源： 肥料(含氮、磷、鉀)、含磷清潔劑 過程： 含氮、磷物質是藻類養分，排入水中造成大量藻類成長? 溶氧量? ?魚貝類死亡 ?淨水發臭 影響： 水質優養化 水污染防治 例題 2-3 廢水的二級處理通常採用活性汙泥法來完成。何謂活性汙泥法？ 練習 2-3 在標準的廢水處理法中，一級和二級處理能不能除去清潔劑中的含磷物質呢？ 2-2 大氣 2-2A 大氣的組成 2-2B 大氣污染及防治 2-2A 大氣的組成 大氣的組成、溫度及特色 (1) 大氣的組成、溫度及特色 (2) 大氣的組成、溫度及特色(3)-空氣的組成 大氣循環(1)：氮循環 大氣循環(2)/(3)：氧循環/水循環 例題 2-4