高中化学 《课题一 获取洁净的水》第二课时污水处理与海水淡化 同步导学课件 （新人教版选修2）.ppt

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1、第二课时污水处理与海水淡化第二课时污水处理与海水淡化1了解了解污污水中一些离子及有机物的危害。水中一些离子及有机物的危害。2了解了解污污水水处处理的几种常理的几种常见见方法。方法。3了解海水淡化的方法和意了解海水淡化的方法和意义义。一、一、污污水水处处理理污污水水处处理理的的技技术术很很多多，可可分分为为 、和和 等。根据等。根据污污水水处处理的程度又分理的程度又分为为 、。1污水处理的常用方法污水处理的常用方法常常见见方法有方法有 法、法、法等。法等。(1)中和法中和法对对酸酸性性或或碱碱性性废废水水，可可用用 法法处处理理。常常用用 处处理酸性理酸性废废水；用水；用 处处理碱性理碱性废废水

2、。水。高高浓浓度度的的酸酸、碱碱废废水水，应应先先 ，如如 回回收收其中的酸或碱，再用其中的酸或碱，再用 处处理理较较少量的酸或碱。少量的酸或碱。物理法物理法生物法生物法化学法化学法一一级级二二级级三三级级酸碱中和酸碱中和重金属离子沉淀重金属离子沉淀中和中和熟石灰熟石灰硫酸或硫酸或CO2回收利用回收利用浓缩浓缩法法中和法中和法(2)沉淀法沉淀法对对于含重金属离子的工于含重金属离子的工业废业废水，可以利用水，可以利用。2污水处理流程污水处理流程一一级级处处理理通通常常采采用用 ，即即用用格格栅栅间间，沉沉淀淀池池等等除除去去污污水中水中 的的污污染物。染物。二二级处级处理采用生物方法及某些化学方

3、法，除去水中的理采用生物方法及某些化学方法，除去水中的 和和。三三级级处处理理主主要要采采用用 、和和 等，等，对污对污水水进进行深度行深度处处理和理和净净化。化。某些化学物某些化学物质质做做沉淀沉淀剂剂，与重金属离子反，与重金属离子反应应生成沉淀析出生成沉淀析出物理法物理法不溶解不溶解可降可降解有机物解有机物部分胶体部分胶体化学沉淀法化学沉淀法 氧化氧化还还原法原法离子交离子交换换法法反渗透法反渗透法二、海水淡化二、海水淡化1海水淡化主要有海水淡化主要有 和和 。2电电渗渗析析是是指指利利用用 对对水水中中阴阴、阳阳离离子子的的，在在外外加加 作作用用下下，使使水水中中的的一一部部分分离离子

4、子转转移移到另一部分水中而达到到另一部分水中而达到 目的的方法。目的的方法。蒸蒸馏馏法法电电渗析法渗析法离子交离子交换换法法选择选择透透过过性性电场电场淡水和淡水和浓缩浓缩海水分离海水分离一、一、污污水水处处理理 什么是水体什么是水体污污染？其主要来源有哪些？染？其主要来源有哪些？师生互动师生互动【提提示示】(1)水水体体污污染染：是是指指大大量量污污染染物物质质排排入入水水体体，超超过过水水体体的的自自净净能能力力使使水水质质恶恶化化，水水体体及及周周围围的的生生态态平平衡衡遭遭到到破破坏坏，对对人人类类健健康康、生生活活和和生生产产活活动动等等造造成成损损失失和和威威胁胁的的情情况。况。(

5、2)水体污染的主要来源：水体污染的主要来源：工工业业污污染染：工工厂厂的的“三三废废”(废废气气、废废渣渣、废废液液)倒倒入入江江河河、地地下，污染江河和地下水。下，污染江河和地下水。农业污染：农药、化肥的不合理使用，也易造成水的污染。农业污染：农药、化肥的不合理使用，也易造成水的污染。生生活活污污染染：生生活活污污水水及及生生活活垃垃圾圾的的任任意意排排放放，造造成成水水的的污污染。染。其其他他污污染染：A.病病原原微微生生物物污污染染；B.需需氧氧有有机机物物污污染染；C.富富营营养养化化污污染染(赤赤潮潮)；D.恶恶臭臭物物污污染染；E.地地下下水水硬硬度度升升高高；F.重重金金属属离离

6、子子污污染染(水水俣俣病病)；J.石石油油泄泄露露造造成成的的海海水水污污染染；H.热热污污染；染；I.放射性水污染。放射性水污染。处处理理污污水的方法概括起来主要有哪些？水的方法概括起来主要有哪些？学生交流学生交流【提示提示】污水处理的方法污水处理的方法污污水水的的悬悬浮浮物物可可用用混混凝凝法法除除去去；对对其其他他溶溶解解在在水水中中的的污污染染物物，则则应应据据其其化化学学性性质质有有针针对对性性地地处处理理。常常见见方方法法有有酸酸碱碱中中和法、重金属离子沉淀法等。和法、重金属离子沉淀法等。(2009年安徽理年安徽理综综)某厂某厂废废水中含水中含5.00103molL1的的Cr2O7

7、2，其毒性，其毒性较较大。某研究性学大。某研究性学习习小小组为组为了了变废为变废为宝，宝，将将废废水水处处理得到磁性材料理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次的化合价依次为为3、2)，设计设计了如下了如下实验实验流程：流程：(1)第第步反步反应应的离子方程式是的离子方程式是_ _。(2)第第步中用步中用pH试纸测试纸测定溶液定溶液pH的操作是：的操作是：_ _。(3)第第步步过过滤滤得得到到的的滤滤渣渣中中主主要要成成分分除除Cr(OH)3外外，还还有有_。(4)欲欲使使1 L该该废废水水中中的的Cr2O72完完全全转转化化为为Cr0.5Fe1.5FeO4，理理论论上需要

8、加入上需要加入_g FeSO47H2O。【解解析析】(1)Cr2O72有有较较强强氧氧化化性性，FeSO47H2O中中Fe2有有一一定定的的还还原原性性，在在酸酸性性介介质质中中发发生生氧氧化化还还原原反反应应，Cr2O72转化为转化为Cr3，Fe2转化为转化为Fe3。Cr2O7214H6Fe2=2Cr36Fe37H2O。(2)应应将将pH试试纸纸展展放放在在表表面面皿皿上上，用用玻玻璃璃棒棒蘸蘸取取待待测测液液滴滴在在试纸中部，再与标准比色卡对照得出试纸中部，再与标准比色卡对照得出pH。(3)由由题题给给实实验验流流程程可可知知：Fe2过过量量，加加NaOH时时，产产生生Cr(OH)3、Fe

9、(OH)3和和Fe(OH)2三种沉淀物。三种沉淀物。(4)1 L废水中含废水中含n(Cr2O72)5.00103mol。由题意得：由题意得：Cr2O724Cr0.5Fe1.5FeO410FeSO47H2O，所以理论上所以理论上n(FeSO47H2O)10n(Cr2O72)0.05 mol。m(FeSO47H2O)0.05 mol278 gmol113.9 g。【答答案案】(1)Cr2O726Fe214H=2Cr36Fe37H2O(2)将将一一小小片片pH试试纸纸放放在在表表面面皿皿上上，用用玻玻璃璃棒棒蘸蘸取取少少量量待待测测液液，点点在在pH试试纸纸上上，再再与与标标准准比比色色卡卡对对照照

10、(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2(4)13.9【点评点评】本题考查了氧化还原反应、离子方程式书写、本题考查了氧化还原反应、离子方程式书写、pH试纸的使用，利用元素守恒进行计算等知识，着重考查试纸的使用，利用元素守恒进行计算等知识，着重考查了考生用所学知识解决或解释新情境下新问题的能力及综合了考生用所学知识解决或解释新情境下新问题的能力及综合分析能力。分析能力。1.污污水水处处理理的的主主要要方方法法有有：中中和和法法；化化学学沉沉淀淀法法；氧化氧化还还原法；原法；过滤过滤法。其中属于化学方法的有法。其中属于化学方法的有()ABC D【解解析析】本本题题考考查查了了物物质质分分离离的的方方法

11、法。中中和和法法、化化学学沉沉淀淀法法(加加入入化化学学试试剂剂形形成成沉沉淀淀)和和氧氧化化还还原原法法均均属属于于化化学学方方法法，而而过过滤滤法法是是分分离离难难溶溶性性固固体体和和液液体体的的混混合合物物的的方方法法，为为基基本本实验操作，所以选实验操作，所以选A。【答案答案】A二、海水淡化二、海水淡化 全全世世界界水水资资源源总总量量为为14亿亿立立方方米米，而而其其中中只只有有2.5%是是可可饮饮用用的的淡淡水水。这这其其中中70%又又被被用用于于农农田田灌灌溉溉。那那么么海海水水为为什么不能直接什么不能直接饮饮用？用？学生交流学生交流【提提示示】因因为为海海水水中中含含有有许许多

12、多化化学学物物质质，有有的的浓浓度度过过高高对动、植体有害，故不能直接饮用。对动、植体有害，故不能直接饮用。电电渗析淡化海水的原理如何？渗析淡化海水的原理如何？师生互动师生互动【提提示示】是是使使用用一一种种特特别别制制造造的的薄薄膜膜实实现现的的。在在电电力力作作用用下下，海海水水中中盐盐类类的的阳阳离离子子穿穿过过阳阳膜膜跑跑向向阴阴极极方方向向，不不能能穿穿过过阴阴膜膜而而留留下下来来；阴阴离离子子穿穿过过阴阴膜膜跑跑向向阳阳极极方方向向，不不能能穿穿过过阳阳膜膜而而留留下下来来。这这样样，盐盐类类离离子子被被交交换换走走的的管管道道中中的的海海水水就就成成了了淡淡水水，而而盐盐类类离离

13、子子留留下下来来的的管管道道里里的的海海水水就就成成了了被被浓浓缩缩了的卤水。了的卤水。多多级级闪闪急急蒸蒸馏馏海海水水的的流流程程怎怎样样？参参考考教教材材P30图图24简简述。述。师生互动师生互动【提提示示】在在一一定定的的压压力力下下，把把经经过过预预热热的的海海水水加加热热至至某某一一温温度度，引引入入第第一一个个闪闪蒸蒸室室，降降压压使使海海水水蒸蒸发发，产产生生的的蒸蒸汽汽在在热热交交换换管管外外冷冷凝凝而而成成淡淡水水，而而留留下下的的海海水水，温温度度降降到到相相应应的的饱饱和和温温度度。依依次次将将浓浓缩缩海海水水引引入入以以后后各各闪闪蒸蒸室室逐逐级级降降压压，使使其其蒸蒸

14、发发，再再冷冷凝凝而而得得到到淡淡水水。闪闪蒸蒸室室的的个个数数，称称为为级级数数，最常见的装置有最常见的装置有2030级，有些装置可达级，有些装置可达40级以上。级以上。以以下下是是有有关关海海水水淡淡化化的的叙叙述述，其其中中不不正正确确的的是是()A蒸蒸馏馏法比法比电电渗析法渗析法获获得的淡水得的淡水纯纯度高度高B蒸蒸馏馏法比法比电电渗析法渗析法获获得的淡水得的淡水纯纯度低度低C电电渗析法所形成的渗析法所形成的浓浓水属于水属于纯纯无用之水无用之水D电电渗析法所形成的渗析法所形成的浓浓水可以再利用水可以再利用【解解析析】由由于于海海水水中中的的盐盐类类沸沸点点都都很很高高，电电渗渗析析时时

15、离离子子的的移移动动是是有有自自由由性性的的，所所以以蒸蒸馏馏法法比比电电渗渗析析法法获获得得的的淡淡水水纯纯度度高高。电电渗渗析析法法所所形形成成的的浓浓水水又又叫叫卤卤水水，可可从从其其中中提提取取多多种种化工原料。化工原料。【答案答案】BC【点评点评】用蒸馏法使海水淡化是将海水加热，使其变为用蒸馏法使海水淡化是将海水加热，使其变为蒸汽，再冷凝得到蒸馏水。其特点是设备简单，易操作，淡蒸汽，再冷凝得到蒸馏水。其特点是设备简单，易操作，淡水质量好，但耗能大，今后发展的趋向是将工业余热用于海水质量好，但耗能大，今后发展的趋向是将工业余热用于海水淡化，这是经济合理的途径。水淡化，这是经济合理的途径

16、。(1)现现有有氢氢型型阳阳离离子子交交换换树树脂脂(HR)和和羟羟型型阴阴离离子子交交换换树树脂脂(ROH)，则则图图中中离离子子交交换换柱柱中中分分别别装装入入的的离离子子交交换换树树脂脂(填填代代表式表式)：A柱是柱是_；B柱是柱是_。2磺磺化化煤煤(代代表表式式NaR)是是一一种种钠钠型型离离子子交交换换剂剂，它它能能使使硬硬水水中中的的Ca2、Mg2通通过过交交换换树树脂脂被被除除去去而而软软化化。现现代代海海水水(已已知知海海水水中中含含Na、Ca2、Mg2)的的淡淡化化方方法法是是使使海海水水按按顺顺序序通通过过两两种种离离子子交交换换树树脂脂，其其流流程程如如右右图图所示。所示

17、。(2)按上述按上述顺顺序装柱的理由是序装柱的理由是_。【解解析析】要要使使海海水水淡淡化化，必必须须借借离离子子交交换换树树脂脂的的作作用用除除去去海海水水中中Na、Ca2、Mg2及及Cl等等离离子子，但但若若先先将将海海水水通通过过ROH树树脂脂，溶溶液液中中会会生生成成较较多多的的OH使使Mg2转转化化成成Mg(OH)2沉淀而堵塞交换柱，故必须先将海水通过沉淀而堵塞交换柱，故必须先将海水通过HR树脂。树脂。【答答案案】(1)HRROH(2)若若使使海海水水先先通通过过ROH树树脂脂，溶溶液液中中会会有有较较多多的的OH，这这样样使使海海水水中中Mg2转转化化为为Mg(OH)2沉淀，造成交

18、沉淀，造成交换换柱堵塞而使海水淡化失柱堵塞而使海水淡化失败败早在早在16世世纪时纪时，英国女王曾，英国女王曾颁颁布布过过一道命令：一道命令：对发对发明廉价明廉价淡化海水方法者淡化海水方法者给给予一万英予一万英镑镑的的奖奖金。当金。当时时的一万英的一万英镑镑可不可不是一笔小数目，大是一笔小数目，大约约折合今天的折合今天的700多万元人民多万元人民币币。有趣的是，。有趣的是，400年以来竟没有哪位科学家年以来竟没有哪位科学家夺夺得得这这笔笔奖奖金，至今，英国政府金，至今，英国政府宣布女王当年的宣布女王当年的悬赏悬赏仍然有效。可仍然有效。可见见廉价淡化海水之廉价淡化海水之难难。随着世界随着世界经济经

19、济和人口的和人口的发发展，各国展，各国对对淡水的需求缺口越来淡水的需求缺口越来越大，以至有越大，以至有28个国家已个国家已经经被列被列为为缺水国或缺水国或严严重缺水国重缺水国(我国我国就在其中就在其中)。为为解决淡水解决淡水问题问题，各国想尽了，各国想尽了办办法，如跨流域法，如跨流域调调水、水、节约节约用水、用水、污污水水净净化再利用等。然而化再利用等。然而这这只是水只是水资资源的源的时时空位移，并不能增加淡水空位移，并不能增加淡水资资源的源的总总量。于是，人量。于是，人们们再次将目再次将目光投向汪洋大海，希望将那取之不尽的苦光投向汪洋大海，希望将那取之不尽的苦涩涩海水海水变变成可以成可以饮饮

20、用和可以使用的淡水。用和可以使用的淡水。研究性学研究性学习习反渗透法淡化海水的原理探究反渗透法淡化海水的原理探究纯纯水水制制造造工工业业中中应应用用最最广广泛泛的的膜膜分分离离技技术术有有电电渗渗析析法法和和反反渗渗透透法法。若若用用半半透透膜膜把把含含盐盐浓浓度度不不同同的的两两种种水水分分开开后后，低低浓浓度度溶溶液液中中的的水水会会自自动动通通过过膜膜渗渗透透到到高高浓浓度度溶溶液液中中，这这样样两两溶溶液液高高度度改改变变形形成成的的压压强强差差即即渗渗透透压压。若若在在含含盐盐高高的的一一侧侧外外加加一一压压力，力，则则可迫使水向相反方向渗透，将水排出而使可迫使水向相反方向渗透，将水

21、排出而使盐盐留下。留下。1下列有关下列有关环环境保境保护护的的说说法中法中错误错误的是的是()A含含氮氮、磷磷化化合合物物的的生生活活污污水水大大量量排排放放可可使使水水体体富富营营养养化，使自然水域化，使自然水域产产生生“水水华华”现现象象B为为防防止止全全球球气气候候变变暖暖的的进进一一步步恶恶化化，联联合合国国环环保保组组织织要要求各国大量减少二氧化硫的工求各国大量减少二氧化硫的工业业排放量排放量C甲甲醛醛、苯苯及及其其同同系系物物、氨氨气气、氡氡气气等等是是劣劣质质建建筑筑材材料料和装修材料和装修材料释释放出的常放出的常见污见污染物，染物，对对人体有害人体有害D废废旧旧电电池池的的集集

22、中中处处理理是是为为了了防防止止其其中中的的重重金金属属离离子子对对土壤和水源造成土壤和水源造成污污染染【解解析析】氮氮、磷磷元元素素是是植植物物生生长长的的营营养养元元素素，能能使使水水体体富富营营养养化化，使使自自然然水水域域产产生生“水水华华”现现象象或或使使海海水水发发生生“赤赤潮潮”等等；二二氧氧化化碳碳的的过过量量排排放放才才是是造造成成温温室室效效应应的的罪罪魁魁祸祸首首，二二氧氧化化硫硫的的过过度度排排放放是是形形成成酸酸雨雨的的主主要要原原因因；建建筑筑材材料料和和装装修修材材料料释释放放出出的的甲甲醛醛、苯苯及及其其同同系系物物、氨氨气气、氡氡气气等等是是室室内内的的主主要

23、要污污染染物物，因因此此新新装装修修的的房房子子要要加加强强通通风风；废废旧旧电电池池中中的的汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。【答案答案】B2我我们们饮饮用用的的水水是是由由源源水水净净化化所所得得。已已知知，明明矾矾能能将将水水中中的的悬悬浮浮物物凝凝聚聚而而沉沉淀淀，氯氯气气可可杀杀菌菌。家家庭庭饮饮用用水水的的净净化化过过程程正确的是正确的是()A源水源水过滤过滤加加氯氯气气加明加明矾矾沉淀沉淀净净水水B源水源水加加氯氯气气过滤过滤加明加明矾矾沉淀沉淀净净水水C源水源水加明加明矾矾加加氯氯气气过滤过滤沉淀沉淀净净水水D源水源水加

24、明加明矾矾沉淀沉淀过滤过滤加加氯氯气气净净水水【解解析析】应应将将源源水水中中大大量量悬悬浮浮杂杂质质用用净净水水剂剂(明明矾矾)除除去去，再用杀菌消毒剂再用杀菌消毒剂(氯气氯气)将微生物等细菌除去。将微生物等细菌除去。【答案答案】D3若若实实行行海海水水淡淡化化供供应应饮饮用用水水，下下列列方方法法在在原原理理上上完完全全不不可行的是可行的是()A用明用明矾矾使海水中的使海水中的盐盐分沉淀而淡化分沉淀而淡化B利用太阳能使海水蒸利用太阳能使海水蒸馏馏而淡化而淡化C将海水将海水缓缓慢凝固以慢凝固以获获取淡化的取淡化的饮饮用水用水D将海水通将海水通过过离子交离子交换树换树脂，以除去所含脂，以除去所

25、含盐盐分的离子分的离子【解解析析】海海水水淡淡化化的的方方法法：蒸蒸馏馏法法、电电渗渗析析法法、离离子子交交换换法法。选选项项A，明明矾矾的的主主要要成成分分是是KAl(SO4)212H2O，不不能能使使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。【答案答案】A4科科学学评评出出2004年年10大大科科技技突突破破，其其中中“火火星星上上找找到到水的影子水的影子”名列第一。下列关于水的名列第一。下列关于水的说说法中法中错误错误的是的是()A用膜分离的方法可以使海水淡化用膜分离的方法可以使海水淡化B高效催化高效催化剂剂可使水分解，同可使水分解，同时释时释放能量

26、放能量C密度小于密度小于1 g/cm3的溶液，的溶液，浓浓度越大，密度越小度越大，密度越小D金属的金属的电电化学腐化学腐蚀蚀中，水参与了正极反中，水参与了正极反应应【解解析析】膜膜分分离离法法是是海海水水淡淡化化的的其其中中一一种种方方法法，A项项正正确确；催催化化剂剂可可以以加加快快化化学学反反应应速速率率，但但不不能能改改变变反反应应的的方方向向和和热热效效应应，B项项错错误误；C项项正正确确，如如常常见见的的氨氨水水、乙乙醇醇溶溶液液等等均均如如此此；金金属属的的电电化化学学腐腐蚀蚀主主要要是是吸吸氧氧腐腐蚀蚀，电电极极反反应应式式为为2H2OO24e=4OH，D项正确。项正确。【答案答

27、案】B5观观察下察下图图，回答下列，回答下列问题问题：(1)图图中所表中所表现现的景象是水循的景象是水循环过环过程中的程中的_环节环节，图图中景象与自然中景象与自然过过程相比，程相比，显显著不同之著不同之处处在于在于_。(2)图图中中污污水水处处理理厂厂的的污污水水来来自自_、_两两个个方方面。面。(3)图图中中达达标标水水排排放放口口与与污污水水进进入入口口相相比比，水水中中的的_将将会会增增加加，_、_将将减减少少。加加速速污污水水处处理理的的环环境因素有境因素有_、_。(4)面面对对水水污污染染问问题题，人人们们在在用用水水过过程程中中，一一方方面面要要注注意意_；另一方面要注意；另一方

28、面要注意_。【解解析析】本本题题为为一一幅幅示示意意图图，它它表表示示了了污污水水的的两两种种主主要要来源，污水处理的主要流程及功能。来源，污水处理的主要流程及功能。【答案答案】(1)地表径流人地表径流人类类活活动动的参与和影响的参与和影响(2)生生产产(工厂工厂)生活生活(城城镇镇)(3)溶解氧藻溶解氧藻类类细细菌含量日光空气菌含量日光空气(4)减少减少污污水排放水排放 节约节约用水用水6水是生命之源，也是重要的水是生命之源，也是重要的环环境要素之一。境要素之一。(1)观观察察下下图图()，若若用用1 L水水来来代代表表地地球球上上的的总总水水量量，要要比比较较精确地量取地球上的淡水量，精确

29、地量取地球上的淡水量，应选择应选择的的仪仪器是器是()A100 mL烧烧杯杯 B50 mL烧烧杯杯C100 mL量筒量筒 D50 mL量筒量筒(2)图图()是是某某居居民民小小区区中中垃垃圾圾收收集集点点(小小圈圈)的的布布局局，它它在在选选址址上上存存在在的的问问题题有有_；垃垃圾圾收收集集点点选选址址应应考考虑虑的的因因素素包包括括_。(3)有有人人设设想想在在住住宅宅小小区区附附近近建建立立小小型型生生活活垃垃圾圾焚焚烧烧厂厂，其其流流程程如如图图()。请请将将图图()中中所所要要表表达达的的内内容容填填在在下下面面的横的横线线上。上。_；_；_。【解解析析】(1)淡淡水水只只占占3%，

30、只只有有0.03 L即即30 mL，故故选选用用50 mL量量筒筒。(2)对对河河水水造造成成污污染染的的污污染染源源之之一一是是生生活活污污水水，生生活活垃垃圾圾场场靠靠近近小小河河，必必定定造造成成严严重重污污染染。(3)焚焚烧烧垃垃圾圾是是一一种常用的方法，但必须对废气严格处理。种常用的方法，但必须对废气严格处理。【答案答案】(1)D(2)分分布布不不均均匀匀(不不合合理理，太太集集中中)、沿沿河河放放置置污污染染水水源源是是否对小区景观产生影响，是否污染环境、是否便于运输等否对小区景观产生影响，是否污染环境、是否便于运输等(3)垃垃圾圾分分类类收收集集点点热热能能再再利利用用(制制砖砖、制制肥肥料料、作建筑填料作建筑填料)同学们同学们来学校和回家的路上要注意安全来学校和回家的路上要注意安全同学们同学们来学校和回家的路上要注意安全来学校和回家的路上要注意安全