2018年高中化學(xué) 第二單元 化學(xué)與資源開發(fā)利用 課題1 獲取潔凈的水教學(xué)案 新人教版選修2.doc

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課題1獲取潔凈的水 天然水的凈化 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．天然水的凈化方法 混凝法和化學(xué)軟化法。 2．混凝法 (1)明礬凈水原理： ①電離：KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO， ②Al3＋發(fā)生水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋， ③凈水 (2)工業(yè)生產(chǎn)中常用的混凝劑有明礬、硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵等。 (3)獲取生活用水：混凝劑難以清除溶解于水中的有機物、無機鹽和微生物。獲取生活用水的一般過程：混凝沉淀→過濾→殺菌。 3．化學(xué)軟化法 (2)天然水 (3)水的硬度 天然水大多同時具有暫時硬度和永久硬度。 (4)硬水的軟化： ①暫時硬水的軟化用加熱法，其原理為(填化學(xué)方程式)： Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O， Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O， MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑。 [跟隨名師解疑難] (1)強酸弱堿鹽水解其溶液呈酸性，如Fe2(SO4)3溶液：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋H＋；強堿弱酸鹽水解其溶液呈堿性，如NaClO溶液：ClO－＋H2OHClO＋OH－；強酸強堿鹽不水解，其溶液呈中性，如NaCl、KNO3溶液。 (2)FeSO47H2O是一種常用的混凝劑，但在使用FeSO47H2O作混凝劑時，要注意兩點：①Fe(OH)2溶解度較大，混凝效果不好，應(yīng)先將Fe2＋氧化成Fe3＋，再水解得到Fe(OH)3膠體；②Fe2＋在堿性條件下更易被氧化成Fe3＋，故將pH調(diào)到9左右。 (3)藥劑法和離子交換法不僅可以消除水的永久硬度，也可消除水的暫時硬度。 (4)水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，不是CaCO3和MgCO3，因為加熱時MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑。 (5)離子交換樹脂軟化硬水和再生的過程如下圖所示： [剖析典例探技法] [例1]　某綜合實踐活動小組到自來水廠進(jìn)行參觀，了解到天然水處理成自來水的工藝流程示意圖如下： (1)天然水中含Ca2＋、Mg2＋、HCO、Cl－等，加入CaO后生成 Ca(OH)2，進(jìn)而發(fā)生若干個復(fù)分解反應(yīng)，試寫出其中任意一個反應(yīng)的離子方程式：_________________________ ________________________________________________________________________。 (2)加入凝聚劑可以除去其中的懸浮固體顆粒，該過程是________(填寫下列各項的序號)。 ①只有物理過程，無化學(xué)過程 ②只有化學(xué)過程，無物理過程 ③既有化學(xué)過程又有物理過程 FeSO47H2O是常用的凝聚劑，加入后最終生成紅褐色膠狀沉淀，則這種沉淀是_____。 (3)通入二氧化碳的目的是____________________________________________________ 和________________________________________________________________________。 (4)氣體A的作用是__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)下列物質(zhì)中，________________可以作為氣體A的代替品(填寫下列各項的序號)。 ①ClO2?、跐獍彼、跾O2?、軡饬蛩? [名師解析]　由題意可知：天然水中加入CaO后發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)有HCO＋OH－===CO＋H2O、Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O、Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，任意寫出一個即可。加入凝聚劑除去其中的懸浮固體顆粒，該過程既有膠體的吸附作用也有化學(xué)反應(yīng)，所以既有化學(xué)過程又有物理過程。FeSO47H2O加入后生成紅褐色Fe(OH)3膠狀沉淀。通入二氧化碳的目的是除去鈣離子并調(diào)節(jié)溶液酸度。氣體A應(yīng)是氯氣，其作用是殺菌消毒，所以可以找具有強氧化性的ClO2代替。 [答案]　(1)HCO＋OH－===CO＋H2O (或Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O或Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O或Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓) (2)③　Fe(OH)3 (3)除去鈣離子、調(diào)節(jié)溶液酸度 (4)殺菌消毒 (5)① [名師點睛]　　水凈化的基本流程 ClO2、O3、Na2FeO4等新型高效消毒劑正逐步替代液氯或漂白粉等傳統(tǒng)消毒劑。 污水處理 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．污水處理 (1)污水中的懸浮物用混凝法除去。 (2)溶解在水中的污染物可采用中和法、沉淀法、氧化還原法等。 2．中和法 (1)酸性廢水可用熟石灰中和； (2)堿性廢水可用H2SO4或CO2中和。 3．沉淀法 含有Hg2＋的廢水，可向其中加入Na2S，離子方程式為Hg2＋＋S2－===HgS↓。 4．氧化還原法 利用空氣或氧化劑可將廢水中的有機物氧化為無害物質(zhì)。 [跟隨名師解疑難] 實際處理工業(yè)廢水時，根據(jù)污染物組成和回收用水水質(zhì)要求的不同，經(jīng)常需要采用多種技術(shù)分級處理。 [剖析典例探技法] [例2]　某廠廢水中含5.0010－3 molL－1的Cr2O，其毒性較大。某研究性學(xué)習(xí)小組為了變廢為寶，將廢水處理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合價依次為＋3、＋2)，設(shè)計了如下實驗流程： (1)第①步反應(yīng)的離子方程式是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)第②步中用pH試紙測定溶液pH的操作是___________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)第②步過濾得到的濾渣中主要成分除Cr(OH)3外，還有______________________。 (4)欲使1 L該廢水中的Cr2O完全轉(zhuǎn)化為Cr0.5Fe1.5FeO4，理論上需要加入________g FeSO47H2O。 [名師解析]　(1)Cr2O有較強氧化性，F(xiàn)eSO47H2O中Fe2＋有一定的還原性，在酸性介質(zhì)中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋，F(xiàn)e2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，Cr2O＋14H＋＋6Fe2＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。 (2)應(yīng)將試紙展放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待測液滴在試紙中部，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照得出pH。 (3)由題給框圖可得：Fe2＋過量，加NaOH溶液時，產(chǎn)生Cr(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2三種沉淀。 (4)1 L廢水中含n(Cr2O)＝5.0010－3 mol。 由元素守恒得： Cr2O～4Cr0.5Fe1.5FeO4～10FeSO4 7H2O， 所以理論上n(FeSO47H2O)＝10n(Cr2O)＝0.05 mol。 m(FeSO47H2O)＝0.05 mol278 gmol－1＝13.9 g。 [答案]　(1)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O (2)將一小片pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，點在pH試紙上，待變色后立即與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照 (3)Fe(OH)3、Fe(OH)2 (4)13.9 [名師點睛] (1)注意溶液的酸堿性對氧化還原反應(yīng)的影響，對物質(zhì)性質(zhì)的影響及對離子存在的影響。 (2)解答此類的計算題時，利用物料守恒、電荷守恒等守恒關(guān)系，可使問題簡單化。 海水淡化 [自讀教材夯基礎(chǔ)] (1)海水淡化常用的方法有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。 (2)電滲析法是利用離子交換膜對水中陰、陽離子有選擇透過性，在外加電場作用下，使陰、陽離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到淡水和濃縮海水分離的方法。 (3)因地制宜地選擇海水淡化的方案，需要注意： ①該地區(qū)的地理環(huán)境； ②該地區(qū)所需淡水量的多少； ③該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況； ④該地區(qū)的技術(shù)條件。 [剖析典例探技法] [例3]　海水淡化可采用膜分離技術(shù)，如右圖所示，對淡化膜右側(cè)的海水加壓，水分子可以透過淡化膜進(jìn)入左側(cè)淡水池，而海水中的各種離子不能通過淡化膜，從而得到淡水，對加壓后右側(cè)海水成分變化分析，正確的是(　　) A．溶質(zhì)質(zhì)量增加　　　 B．溶液質(zhì)量不變 C．溶劑質(zhì)量減少 D．溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變 [名師解析]　右側(cè)海水中水分子能通過淡化膜進(jìn)入左側(cè)水池，而各種離子不能通過淡化膜，故溶質(zhì)質(zhì)量不變，溶劑質(zhì)量減少，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大。 [答案]　C [名師點睛] 純水制造工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的膜分離技術(shù)有電滲析法和反滲透法。若用半透膜把含鹽濃度不同的兩種溶液分開后，低濃度溶液中的水會自動通過膜滲透到高濃度溶液中。若在含鹽高的一側(cè)外加一壓力，則可迫使水向相反方向滲透，這種方法即為反滲透法，本題中的方法即為反滲透法。 (1) (2) (3)海水淡化 硬水和軟水的區(qū)分方法： (1)加熱或長期放置后有水垢產(chǎn)生的水是硬水。 (2)向水中加肥皂水，泡沫很少的水是硬水，有大量泡沫出現(xiàn)的水是軟水。 1．明礬是一種較好的凈水劑，這是因為(　　) A．本身有較強的吸附性 B．本身與懸浮雜質(zhì)生成沉淀 C．Al3＋水解呈酸性 D．Al3＋水解生成的Al(OH)3膠體有吸附作用 解析：明礬溶于水電離出Al3＋，Al3＋水解生成Al(OH)3膠體：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體有吸附作用。 答案：D 2．關(guān)于硬水的下列敘述中，錯誤的是(　　) A．硬水中的Ca2＋、Mg2＋離子可阻礙肥皂起泡 B．用漂白粉對自來水消毒，會增加水的硬度 C．向硬水中加入明礬，可以使硬水軟化 D．雨水的硬度比海水的硬度小 解析：C項向硬水中加入明礬，只能對一些懸浮物質(zhì)吸附，并不能除去其中的Ca2＋、Mg2＋使之軟化。 答案：C 3．污水處理的主要方法有：①中和法；②化學(xué)沉淀法；③氧化還原法；④過濾法。其中屬于化學(xué)方法的是(　　) A．①②③　　　　　　 B．①②④ C．②③④ D．①②③④ 解析：本題考查了物質(zhì)分離的方法。中和法、化學(xué)沉淀法(加入化學(xué)試劑形成沉淀)和氧化還原法均屬于化學(xué)方法，而沉淀法是分離難溶性固體和液體的混合物的方法，為基本實驗操作，所以選A。 答案：A 4．下列說法不正確的是(　　) A．蒸餾法淡化海水是將水加熱蒸發(fā)汽化，然后將蒸汽冷凝而得到蒸餾水的方法 B．離子交換膜分為陽膜和陰膜，陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過，這就是離子交換膜的選擇透過性 C．陽離子交換樹脂中的H＋可與水中的金屬陽離子M＋交換 D．陽離子交換樹脂中既含有陽離子，又含有陰離子，因此既能與水中的陽離子交換，又能與水中的陰離子交換 解析：陰離子交換樹脂的交換基團(tuán)是OH－，只能與溶液中的陰離子交換。 答案：D 5．如圖是某市污水處理的工藝流程示意圖： (1)常用的混凝劑可以是________(任填一種混凝劑的名稱)。 (2)加入熟石灰的目的是______________，寫出相關(guān)的化學(xué)方程式：_____________。 (3)加入Na2S的作用是______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：根據(jù)污水中的成分選擇處理方法和所用試劑。水處理過程中常用的混凝劑有：硫酸鋁[Al2(SO4)3]、明礬[KAl(SO4)212H2O]、硫酸亞鐵(FeSO4)等。該污水中含有H＋和Hg2＋，加入熟石灰目的是中和酸性廢水，加入Na2S目的是將Hg2＋轉(zhuǎn)化成HgS沉淀。 答案：(1)明礬(其他合理答案亦可) (2)中和酸性廢水 Ca(OH)2＋2HCl===CaCl2＋2H2O (3)除去Hg2＋ [高考感悟] 1．(廣東高考)下列措施不合理的是(　　) A．用SO2漂白紙漿和草帽辮 B．用硫酸清洗鍋爐中的水垢 C．高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅 D．用Na2S作沉淀劑，除去廢水中的Cu2＋和Hg2＋ 解析：A項，SO2具有漂白性，可以用于漂白紙漿和草帽辮；B項，水垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2，硫酸與CaCO3反應(yīng)產(chǎn)生的CaSO4微溶于水，會覆蓋在CaCO3表面，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行；C項，高溫下C和SiO2反應(yīng)生成Si和CO，可以用于制取粗硅；D項，Cu2＋、Hg2＋能與S2－形成CuS、HgS沉淀。 答案：B 2．(山東高考)水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。 (1)含有較多________離子的水稱為硬水。硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為 ________________________________________________________________________ (寫出一個即可)。 (2)將RH型陽離子交換樹脂和ROH型陰離子交換樹脂串接來軟化天然硬水，應(yīng)先使硬水通過______________(填“RH”或“ROH”)型離子交換樹脂，原因是_____________________ ________________________________________________________________________。 (3)通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留，從而獲得純凈水的方法稱為___________。電滲析法凈化水時，使離子通過半透膜的推動力是__________。 (4)檢驗蒸餾水的純度時，最簡單易行的方法是測定水的__________。 解析：(1)硬水是含有較多Ca2＋、Mg2＋的水，加熱時碳酸氫鈣和碳酸氫鎂都能分解產(chǎn)生碳酸鹽沉淀。 (2)先通過陰離子交換樹脂會產(chǎn)生較多的OH－，OH－和Mg2＋能生成氫氧化鎂沉淀，這會影響樹脂交換的效果。 (4)測定水的電導(dǎo)率是檢驗蒸餾水純度的最簡單易行的方法。 答案：(1)Ca2＋、Mg2＋ Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O (或Mg2＋＋2HgCO3↓＋CO2↑＋H2O) (2)RH　先通過陰離子交換樹脂可能產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀而影響樹脂交換效果 (3)反滲透法　電勢差(或電場力) (4)電導(dǎo)率(或電阻率) 3．(新課標(biāo)全國卷)水是一種重要的自然資源，是人類賴以生存不可缺少的物質(zhì)。水質(zhì)優(yōu)劣直接影響人體健康。請回答下列問題： (1)天然水中溶解的氣體主要有________、________。 (2)天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是______________________________(填其中任何兩種)，其凈水作用的原理是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)水的凈化與軟化的區(qū)別是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)硬度為1的水是指每升水含10 mg CaO或與之相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2＋)＝1.210－3 molL－1，c(Mg2＋)＝610－4 molL－1，則此水的硬度為________。 (5)若(4)中的天然水還含有c(HCO)＝810－4 molL－1，現(xiàn)要軟化10 m3這種天然水，則需先加入Ca(OH)2________g，后加入Na2CO3________g。 解析：(1)天然水中溶解的氣體主要是空氣中的主要成分，如氧氣、氮氣、二氧化碳等。 (2)天然水中含有一些懸浮物，除去的方法通常是在水中加入一些混凝劑，如明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵等鹽，它們的凈水原理是相同的，都是金屬陽離子如Al3＋、Fe3＋在水中發(fā)生水解反應(yīng)生成相應(yīng)的氫氧化物膠體，它們可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異種電荷的膠體微粒，使其發(fā)生聚沉，達(dá)到凈化水的目的。 (3)水的凈化指的是用混凝劑將水中的懸浮物、膠體微粒沉淀下來，不能把水中溶解的鹽除去；水的軟化是指用化學(xué)試劑或者利用離子交換膜等方法將水中溶解的鈣離子、鎂離子除去。 (4)m(CaO)＝1.210－3 molL－11 L56 gmol－1＝67.210－3 g，由鈣離子引起的水的硬度為6.7；由鎂離子引起的硬度為m(MgO)＝610－4 molL－11 L40 gmol－1＝2410－3 g，由鎂離子引起的硬度為247.1≈3.3，總硬度為10。 (5)n(HCO)＝810－4 molL－110 000 L＝8 mol，將其轉(zhuǎn)化為CO需要氫氧化鈣的物質(zhì)的量為4 mol，沉淀水中的鎂離子需要氫氧化鈣的物質(zhì)的量n[Ca(OH)2]＝n(Mg2＋)＝610－4 molL－110 000 L＝6 mol，共需加入Ca(OH)2的質(zhì)量為：10 mol74 gmol－1＝740 g；n(Ca2＋)＝1.210－3 molL－110 000 L＋10 mol＝22 mol，將其完全轉(zhuǎn)化為沉淀需要的碳酸根離子的總量為：n(CO)＝22 mol，需加入n(Na2CO3)＝22 mol－8 mol＝14 mol，m(Na2CO3)＝14 mol106 gmol－1＝1 484 g。 答案：(1)氧氣　二氧化碳(或氮氣) (2)明礬、硫酸鐵　金屬陽離子如(Al3＋、Fe3＋)在水中發(fā)生水解反應(yīng)，生成相應(yīng)的氫氧化物膠體，可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異種電荷的膠體微粒，使其發(fā)生聚沉，達(dá)到凈化水的目的 (3)水的凈化指的是用混凝劑將水中的懸浮物、膠體微粒沉淀下來；水的軟化是指用化學(xué)試劑或者利用離子交換膜等方法將水中溶解的鈣離子、鎂離子除去 (4)10 (5)740　1 484 [課時跟蹤訓(xùn)練] 一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分) 1．天然水中含有較多的Ca2＋、Mg2＋、HCO、SO等雜質(zhì)離子，關(guān)于此天然水的下列敘述中不正確的是(　　) A．天然水具有暫時硬度和永久硬度 B．加入明礬能除去天然水中各種雜質(zhì)離子而使之凈化 C．將天然水蒸餾，可得較純的蒸餾水 D．將天然水通過離子交換樹脂的裝置后可使之軟化 解析：加入明礬時，只能除去水中的懸浮雜質(zhì)，而不能使水中的雜質(zhì)離子除去，則B不正確。 答案：B 2．FeSO47H2O用作天然水凈化混凝劑，要調(diào)到pH為9左右的主要原因是(　　) A．Fe2＋在堿性條件下易被氧化成Fe3＋ B．FeSO47H2O溶于水后顯酸性 C．FeSO47H2O溶于水后顯堿性 D．以上都不對 解析：pH為9左右，F(xiàn)e2＋更容易被氧化成Fe3＋，生成Fe(OH)3。 答案：A 3．下列對天然水的凈化認(rèn)識不正確的是(　　) A．水的凈化與軟化都是除去水中不溶性雜質(zhì) B．混凝劑的作用是除去水中不易沉淀的懸浮物和膠體 C．FeSO47H2O可用作凈水工業(yè)的混凝劑 D．由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2鹽引起的水的硬度叫暫時硬度 解析：水凈化是除去水中的懸浮物和膠體，水的軟化是降低水中Ca2＋、Mg2＋的濃度。 答案：A 4．下列方法中能同時除去硬水中暫時硬度和永久硬度的是(　　) ①蒸餾?、谥蠓小、奂蛹儔A?、芗邮摇、蓦x子交換 A．①②③　　　　　　　 B．①③⑤ C．②③⑤ D．③④⑤ 解析：能同時除去硬水中暫時硬度和永久硬度的方法可以使水形成蒸氣蒸餾出來，采用加入純堿的方法使Ca2＋、Mg2＋生成沉淀而除去，另外還可以采用離子交換的方法進(jìn)行除去。 答案：B 5．某冶金廠廢水的pH為4.5，含超標(biāo)10倍的Pb2＋。該廠處理廢水的下列設(shè)計中，比較合理的是(　　) A．用離子交換法除去Pb2＋ B．在廢水中加硫酸，生成PbSO4沉淀 C．在廢水中加NaOH，調(diào)節(jié)pH到11.0，使Pb2＋轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀 D．在廢水中加石灰，調(diào)節(jié)pH到11.0，使Pb2＋轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀 解析：廢水量太大，不能用離子交換法；加硫酸雖能除去Pb2＋，但增加了溶液酸度，因石灰比NaOH廉價，故選用石灰。 答案：D 6．下列說法中，不正確的是(　　) A．明礬可以凈水但不能降低水的硬度 B．硬水中加入肥皂會產(chǎn)生渾濁且泡沫少 C．經(jīng)離子交換樹脂處理過的軟水中Na＋濃度會增大 D．硬水軟化后，其成分和性質(zhì)都相當(dāng)于蒸餾水 解析：用明礬凈水是指用Al3＋水解生成的Al(OH)3膠體吸附并除去水中細(xì)小的懸浮物的過程，并未減少水中的Ca2＋或Mg2＋，因而不會降低水的硬度。硬水軟化是指除去或減少水中的Ca2＋、Mg2＋，其他成分基本不變，因而其成分和性質(zhì)與蒸餾水差別很大。故D項符合題意。 答案：D 7．[雙選題]鍋爐長期燒煮硬水結(jié)成的鍋垢的成分是(　　) A．MgCO3 B．CaSO3 C．Mg(OH)2 D．CaCO3 解析：硬水加熱發(fā)生的反應(yīng)有：Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O；Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O；MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑。 答案：CD 8．高鐵酸鈉(Na2FeO4)的氧化性比KMnO4還強，它易被還原成Fe3＋，是一種值得推廣的新型凈水劑。下列關(guān)于用Na2FeO4作為凈化劑的分析中，錯誤的是(　　) A．同物質(zhì)的量相比，Na2FeO4的消毒效率是Cl2的1.5倍 B．該物質(zhì)既能殺菌消毒，又能使水澄清凈化 C．該物質(zhì)既能殺菌消毒，又能除去水中的Ca2＋、Mg2＋ D．用該物質(zhì)凈水，不會引入對人體健康有害的物質(zhì) 解析：由Na2FeO4→Fe3＋得3e－，Cl2→2Cl－得2e－知，同物質(zhì)的量時，二者消毒效率之比為3∶2；由于還原產(chǎn)物為Fe3＋，其水解生成的Fe(OH)3膠體可吸附水中的懸浮物質(zhì)，達(dá)到凈水目的，但不能除去水中的Ca2＋和Mg2＋。 答案：C 9．[雙選題]關(guān)于離子交換法軟化硬水，下列敘述正確的是(　　) A．離子交換樹脂能使永久硬水軟化，因其有效地除去了水中的Ca2＋、Cl－、SO等離子 B．經(jīng)離子交換樹脂軟化處理后，水中Na＋濃度增大 C．經(jīng)離子交換樹脂軟化處理后，從水中分離出CaCO3、Mg(OH)2等難溶物 D．離子交換樹脂軟化硬水，使水中Ca2＋、Mg2＋離子濃度減小 解析：A項離子交換樹脂只能除去水中的Ca2＋、Mg2＋，不能除Cl－、SO；C項經(jīng)離子交換樹脂處理后生成CaR2、MgR2，并不是CaCO3、Mg(OH)2等。 答案：BD 10．海水約占地球現(xiàn)有總水量的97%，海水淡化問題成為科學(xué)家的主要研究方向。下列海水淡化的方法中，在原理上完全不可行的是(　　) A．加明礬使海水中的鹽分沉淀而淡化 B．利用太陽能使海水蒸餾淡化 C．將海水緩慢降溫凝固以獲取淡化的飲用水 D．將海水通過離子交換樹脂以除去所含離子 解析：明礬的成分是KAl(SO4)212H2O，加入到海水中只能除去OH－或Ba2＋等，對Na＋、Cl－、Mg2＋等無影響，達(dá)不到淡化的目的。 答案：A 二、非選擇題(本題包括4小題，共50分) 11．(12分)南海某小島上，解放軍戰(zhàn)士為了尋找合適的飲用水源，對島上山泉水進(jìn)行分析化驗，結(jié)果顯示水的硬度為28(屬于硬水)，主要含鈣離子、鎂離子、氯離子和硫酸根離子。 請思考下列問題： (1)該泉水具有________(填寫“暫時”或“永久”)硬度。 (2)若要除去Ca2＋、Mg2＋可以往水中加入石灰和純堿，試劑添加順序為________，原因是________。 (3)目前常用陰、陽離子交換樹脂來進(jìn)行水的軟化，水中的Ca2＋、Mg2＋與交換樹脂的________起離子交換作用。當(dāng)陰離子交換樹脂失效后可放入________溶液中再生。 (4)島上還可以用海水淡化來獲得淡水。下面是將海水通過電滲析法獲得淡水的原理圖，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等離子，電極為惰性電極。請分析下列問題： ①陽離子交換膜是指________(填“A”或“B”)。 ②寫出通電后陽極區(qū)的電極反應(yīng)式：______________；陰極區(qū)的現(xiàn)象是：______________。 答案：(1)永久　(2)先加石灰后加純堿　過量的鈣離子可通過純堿使之沉淀下來 (3)H＋　強堿 (4)①B?、?Cl－－2e－===Cl2↑　電極上產(chǎn)生無色氣體，溶液中出現(xiàn)少量白色沉淀 12．(12分)以下是與綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)和人類健康息息相關(guān)的三個主題，請根據(jù)已知信息回答有關(guān)問題： (1)下列制備氯乙烷的反應(yīng)中原子經(jīng)濟(jì)性最高的是(可多選)________。 A．CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl B．CH3CH2OH＋HCl―→CH3CH2Cl＋H2O C．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl D．CH2===CHCl＋H2CH3CH2Cl 由上述四個反應(yīng)可歸納出，原子經(jīng)濟(jì)性高的是______(填反應(yīng)類型)。 (2)有毒物質(zhì)的無害化也是綠色化學(xué)研究的內(nèi)容之一。ClO2是一種性能優(yōu)良的消毒劑，還可將廢水中少量的S2－、NO和CN－等有毒有害的還原性酸根離子氧化去除。請寫出用ClO2將廢水中劇毒的CN－氧化成無毒氣體的離子方程式：__________________________。說明該方法的優(yōu)點：_________________________________________________________。 (3)下圖為某飲用水廠從天然水制備純凈水(去離子水)的工藝流程示意圖： 活性炭的作用是___________________________________________________________； O3消毒的優(yōu)點是________________________________________________________。 A、B中放置的物質(zhì)名稱分別是：A________________；B________________。 解析：(1)原子經(jīng)濟(jì)性是產(chǎn)品中不能有其他副產(chǎn)品，應(yīng)為加成反應(yīng)才能百分之百利用。 (2)根據(jù)電荷守恒、電子守恒、元素守恒可配平。 (3)活性炭能吸附水中某些有毒或有異味的分子，O3消毒不引入新雜質(zhì)。水要先通過陽離子交換樹脂，后通過陰離子交換樹脂，否則會產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀，影響交換效果。 答案：(1)AD　加成反應(yīng) (2)2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－ 產(chǎn)物為CO2、N2，無毒無害 (3)吸附水中的有機物(或去除水中的異味)　反應(yīng)產(chǎn)物無毒無害　陽離子交換樹脂　陰離子交換樹脂 13．(12分)隨著淡水資源的日益匱乏，將海水轉(zhuǎn)化為淡水的技術(shù)便成為社會可持續(xù)發(fā)展的重大課題之一。下圖所示為一種用蒸餾法淡化海水的流程，仔細(xì)讀圖回答下面的問題。 (1)從①處進(jìn)入的海水的作用為__________________________________________。 (2)減壓的目的是______________________________________________________。 (3)請指出從②中出來的濃海水的用途(說出一種合理建議即可)_________________ ______________________________________________________________________。 (4)從④處通入熱的蒸汽，其目的是_______________________________________， 為了降低成本，也為了合理利用資源，此處熱源可以來自__________________(只填一種即可)。 (5)海水的淡化除上述的蒸餾方法外，還有________、________等。 解析：(1)由圖可知①處進(jìn)入的海水一是作為冷卻水，一是作為生產(chǎn)淡水的原料； (2)減壓是為了降低水的沸點； (3)濃海水可以用來曬鹽，也可以用來提取鎂、溴等化工產(chǎn)品； (4)④處通入熱的蒸汽是為了加熱海水，使之蒸發(fā)；為了降低成本，可以利用工廠的余熱。 答案：(1)作為冷卻水以及生產(chǎn)淡水的原料 (2)降低水的沸點 (3)生產(chǎn)食鹽或用于提取鎂、溴等(其他合理答案也可 ) (4)加熱海水，使之蒸發(fā) 利用熱電廠的余熱或其他工業(yè)余熱 (5)電滲析法　離子交換法 14．(14分)根據(jù)廢水中有害物質(zhì)的不同，化工生產(chǎn)中有多種廢水處理方法，具體如下： (1)堿性廢水Ⅰ若采用CO2處理，離子方程式是__________________________________ ________________________。 (2)廢水Ⅱ常用明礬處理。實踐中發(fā)現(xiàn)廢水中的c(HCO)越大，凈水效果越好，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)國家制定的工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)：汞的含量≤0.05 mg/L。某合作學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬用硫化鈉法處理含汞廢水，其步驟：先將溶液pH調(diào)至8～10，然后加入稍過量的硫化鈉溶液，最后加入一定量的FeSO4溶液，過濾后排放。 ①先將溶液調(diào)節(jié)至弱堿性的原因是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②加入FeSO4溶液的作用是_______________________________________________。 (4)氧化還原法除氰工藝中的前2步操作如下圖所示： 步驟②ClO2可將CN－直接氧化成兩種無毒氣體，該反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 若含氰廢水流量為0.8 m3/h，含氰(CN－)濃度為300 mg/L，為確保安全，實際投放ClO2為理論值的1.3倍，則要完成氧化，每小時共需投入ClO2的質(zhì)量為________kg。 解析：(1)中和法所得溶液pH接近7，因此產(chǎn)物應(yīng)寫HCO而不是CO。 (2)明礬凈水的本質(zhì)是Al3＋水解生成的Al(OH)3膠體可吸附水中的懸浮雜質(zhì)，由于HCO的存在會促進(jìn)明礬的水解生成Al(OH)3膠體，故c(HCO)越大，凈水效果越好。 (3)向酸性溶液中加入Na2S會產(chǎn)生有毒氣體H2S，因此調(diào)節(jié)溶液pH至堿性方可。 (4)根據(jù)無毒氣體的產(chǎn)生可確定產(chǎn)物有CO2和N2，而ClO2的還原產(chǎn)物顯然是Cl－，由此可得離子方程式。根據(jù)關(guān)系式CN－～ClO2可求出消耗ClO2的質(zhì)量。 答案：(1)CO2＋OH－===HCO (2)HCO會促進(jìn)Al3＋的水解，生成更多的Al(OH)3，凈水效果增強 (3)①防止加入Na2S溶液時生成有毒的H2S氣體污染環(huán)境　②除去過量的Na2S，并將Na2HgS2轉(zhuǎn)化為HgS沉淀 (4)2CN－＋2ClO2===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－　0.81