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2.1 獲取潔凈的水 課時(shí)演練促提升 A組 1.向天然水中加入下列物質(zhì)的溶液時(shí),無(wú)沉淀產(chǎn)生的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.肥皂 B.熟石灰 C.純堿 D.小蘇打 解析:小蘇打?yàn)镹aHCO3,與Ca2+和Mg2+不能形成沉淀,肥皂中有效成分與Ca2+和Mg2+可以生成硬脂酸鈣和硬脂酸鎂沉淀。 答案:D 2.為了獲得飲用水,凝聚過(guò)程中除去其中的懸浮物,可加入的凈水劑是(　　) A.FeCl3 B.NaCl C.Ca(ClO)2 D.MgCl2 解析:NaCl不能用于凈水,Ca(ClO)2用于殺菌消毒,而不能使水中的懸浮雜質(zhì)沉降,鋁鹽和鐵鹽會(huì)形成Al(OH)3膠體和Fe(OH)3膠體,可吸附水中的固體小顆粒而沉降,從而達(dá)到凈水的目的。 答案:A 3.下列有關(guān)水的敘述中,錯(cuò)誤的是(　　) A.硬水中的Ca2+、Mg2+有阻礙肥皂起泡的作用 B.用漂白粉對(duì)自來(lái)水消毒會(huì)增加水的硬度 C.鍋爐用水必須經(jīng)過(guò)軟化 D.用磺化煤軟化的水不能飲用 解析:A中肥皂的主要成分與Ca2+、Mg2+反應(yīng)生成沉淀,正確;B中漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,使用漂白粉消毒,會(huì)引入Ca2+,使c(Ca2+)增大,正確;C中若鍋爐內(nèi)使用硬水,則易形成沉淀,而使金屬受熱不均勻出現(xiàn)危險(xiǎn),正確。 答案:D 4.用下列方法除去含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-的硬水,所得水含離子濃度最小的是(　　) A.蒸餾 B.加熱煮沸法 C.用石灰純堿法 D.用離子交換法 解析:蒸餾可以制得非常純的蒸餾水,幾乎不含任何雜質(zhì)離子,所以A項(xiàng)是正確的;加熱煮沸法只可降低Ca2+、Mg2+、HCO3-的濃度,但不能除去Cl-;石灰純堿法或離子交換法雖比加熱煮沸除去Ca2+、Mg2+徹底,但仍不能完全除去,也不能除去其他陰離子,并在除掉Ca2+、Mg2+的同時(shí)增加了Na+的濃度。 答案:A 5.下列說(shuō)法中,不正確的是(　　) A.加熱法只可軟化具有暫時(shí)硬度的硬水 B.海水淡化的主要方法有蒸餾法和電滲析法等 C.反應(yīng)2NaR+Ca2+CaR2+2Na+的逆反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生 D.硬水軟化就是除凈水中的Ca2+和Mg2+ 解析:加熱法只能軟化具有暫時(shí)硬度的水,[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2受熱可分解為CaCO3、Mg(OH)2而除去],不能軟化永久硬水;硬水軟化是指減少或除去水中的Ca2+和Mg2+,不能除凈。 答案:D 6.某溶液中含有Fe2+、Al3+、Ag+、Cu2+,為分別得到各含一種金屬陽(yáng)離子的沉淀物?？刹扇、偻ㄈ際2S氣體,②通過(guò)CO2氣體,③加入鹽酸,④加入氫氧化鈉溶液四個(gè)步驟,每次通入或加入試劑均過(guò)量,且每次都把沉淀物濾出,其操作的正確順序是(　　) A.③①④② B.①③④② C.④②①③ D.④②③① 解析:要使離子逐一沉淀出來(lái),即每加一種試劑,只得一種沉淀。若先加NaOH,則四種離子都會(huì)出現(xiàn)沉淀,NaOH過(guò)量,只有Al(OH)3溶解,其余均為沉淀,故先加NaOH是不可以的,排除C、D。若先加H2S氣體,則Ag+、Fe2+和Cu2+都會(huì)沉淀出來(lái),故排除B。A中先加③鹽酸至過(guò)量,則Ag+形成AgCl沉淀出來(lái);再加①H2S氣體,Cu2+形成CuS沉淀出來(lái);由于第一步中加入鹽酸過(guò)量,所以不生成FeS沉淀,FeS不溶于水,但溶于酸;再加入④NaOH過(guò)量,Al3+形成AlO2-,Fe2+形成沉淀;最后通入②CO2氣體,可以使AlO2-形成Al(OH)3沉淀。CO2+2H2O+AlO2-HCO3-+Al(OH)3↓,故選A。 答案:A 7.下列說(shuō)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(yáng)膜和陰膜,陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子通過(guò),陰膜只允許陰離子通過(guò),這就是離子交換膜的選擇透過(guò)性 C.陽(yáng)離子交換樹脂中的H+可與水中的金屬陽(yáng)離子M+交換 D.陰離子交換樹脂中既含有陽(yáng)離子,又含有陰離子,因此既能與水中的陽(yáng)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 8.水是生命之源,但隨著工業(yè)的發(fā)展,許多寶貴的水資源受到了污染。下面是對(duì)某自來(lái)水廠水源進(jìn)行水質(zhì)分析時(shí)得到的部分信息:水體渾濁,有一定異味,pH為6.5,細(xì)菌總數(shù)1 mL水中含有250個(gè)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每毫升不得超過(guò)100個(gè))。 (1)為了達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn),下列處理措施中不正確的是　　　　。 A.加混凝劑沉降 B.用堿調(diào)節(jié)到中性 C.用活性炭吸附 D.注入液氯消毒 (2)已知高鐵酸鈉(Na2FeO4)加入水中,能殺死水中的微生物和細(xì)菌,并能產(chǎn)生類似明礬的凈水作用,寫出其在凈水過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式　。 (3)剛出廠的自來(lái)水中含少量余氯,它在配水管中停留可有效地起到殺菌作用,并能保持較長(zhǎng)時(shí)間。請(qǐng)解釋其原因?！?。 (4)水中可溶性鈣及鎂的化合物含量的高低可用水的硬度來(lái)表示。下列問(wèn)題的出現(xiàn)與水的硬度無(wú)關(guān)的是　　　　。 A.鍋爐管道結(jié)垢 B.肥皂去污效果降低 C.水中溶解氧降低 D.長(zhǎng)期飲用造成尿道結(jié)石 解析:(1)用堿調(diào)節(jié)污水到中性的方法不可取,因?yàn)檫@樣只是換了一種污染水的方法。 (2)Na2FeO4中+6價(jià)的鐵體現(xiàn)氧化性時(shí)變?yōu)?3價(jià)鐵,而Fe3+會(huì)水解產(chǎn)生具有凈水功能的Fe(OH)3膠體。 (3)Cl2與H2O的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng),HClO具有殺菌消毒作用,當(dāng)其被消耗后,由于剩余Cl2的存在,會(huì)使Cl2與H2O反應(yīng)的平衡向生成HClO的方向移動(dòng),從而使水中的HClO能得到及時(shí)的補(bǔ)充。 (4)根據(jù)“水中可溶性鈣及鎂的化合物含量的高低可用水的硬度來(lái)表示”的信息,水中溶解氧的降低與水的硬度無(wú)關(guān)。 答案:(1)B (2)Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+ (3)Cl2+H2OHCl+HClO,由于余氯的存在,當(dāng)次氯酸被消耗后,上述反應(yīng)的化學(xué)平衡向正方向移動(dòng),使水中的次氯酸得到了及時(shí)的補(bǔ)充(答出平衡移動(dòng)即可) (4)C 9.自來(lái)水生產(chǎn)的流程示意圖如下: 加入混凝劑→粗沙過(guò)濾→加沉淀劑細(xì)沙過(guò)濾→加氯→供民用 (1)若要除去Ca2+、Mg2+可以往水中加入石灰和純堿,試劑添加時(shí)先加　　　　后加　　　　,原因是　 　。 (2)下列物質(zhì)中,　　　　(填寫序號(hào))可以作為氯氣的代用品。 ①臭氧　②NH3(液)?、跭2FeO4?、躍O2 (3)有些地區(qū)的天然水中含有較多的鈣、鎂離子。用離子交換樹脂軟化硬水時(shí),先后把水通過(guò)分別裝有　　　　(填“陰”或“陽(yáng)”,下同)離子交換樹脂和　　　　離子交換樹脂的離子交換柱(陽(yáng)離子交換樹脂為HR型,陰離子交換樹脂為ROH型)。 解析:(2)臭氧和K2FeO4具有強(qiáng)氧化性,可用作飲用水的消毒劑。(3)通過(guò)陰離子交換樹脂后生成OH-,OH-會(huì)與鈣、鎂離子反應(yīng)生成沉淀,影響陽(yáng)離子交換樹脂發(fā)揮作用,故先通過(guò)陽(yáng)離子交換樹脂再通過(guò)陰離子交換樹脂。 答案:(1)石灰　純堿　過(guò)量的鈣離子可通過(guò)純堿使之沉淀下來(lái) (2)①③ (3)陽(yáng)　陰 B組 1.水是人類生存和發(fā)展的寶貴自然資源。下列有關(guān)水資源保護(hù)的說(shuō)法中,不正確的是(　　) A.重金屬離子對(duì)人體有害,可采用沉淀反應(yīng)除去 B.化肥中含有植物營(yíng)養(yǎng)素,可大量使用以改善水環(huán)境 C.軋鋼廠排出的含鹽酸的廢水,可用熟石灰中和處理 D.天然水中的細(xì)小懸浮顆粒,可用明礬等混凝劑凈化 解析:重金屬離子易與CO32-、OH-反應(yīng)產(chǎn)生沉淀,因此可以采用沉淀法,A正確;B項(xiàng)中易造成“水華”現(xiàn)象污染水源,B錯(cuò)誤;C、D均正確。 答案:B 2.目前,我國(guó)城市供水處理技術(shù)由混凝、沉淀、過(guò)濾和消毒等過(guò)程組成。下列說(shuō)法中不正確的是(　　) A.傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)混凝劑按金屬鹽可分為鋁鹽系和鐵鹽系兩大類 B.NCl3可用于水消毒的原因是NCl3跟水反應(yīng)生成了NH3 C.用ClO2代替Cl2作消毒劑可減小水中有害氯代有機(jī)物的濃度 D.新型水處理劑高鐵酸鈉(Na2FeO4)既是消毒劑又是混凝劑 解析:凈化水常用的混凝劑為鐵鹽和鋁鹽,A正確;NCl3消毒是因?yàn)镹Cl3水解生成HClO,HClO具有強(qiáng)氧化性,B錯(cuò)誤;ClO2的殺菌作用比Cl2強(qiáng)得多,可以減少氯代有機(jī)物的含量,C正確;高鐵酸鈉的強(qiáng)氧化性可殺菌消毒,其還原產(chǎn)物又可作混凝劑,D正確。 答案:B 3.用高鐵酸鈉(Na2FeO4)對(duì)來(lái)自河湖的淡水消毒是城市飲用水處理的一種新技術(shù),下列對(duì)Na2FeO4用于飲用水消毒處理的分析正確的一項(xiàng)是(　　) A.Na2FeO4在溶液中顯強(qiáng)堿性,能消毒殺菌 B.在Na2FeO4中Fe為+6價(jià),具有強(qiáng)氧化性,能消毒殺菌 C.Na2FeO4的還原產(chǎn)物是Fe3+,易水解為Fe(OH)3膠體,可使水中懸浮物聚沉沉降 D.Na2FeO4的還原產(chǎn)物是Fe2+,易水解為Fe(OH)2,可使水中懸浮物聚沉沉降 解析:Na2FeO4屬于強(qiáng)堿弱酸鹽,其溶液呈堿性,但不是強(qiáng)堿性,也不是它能殺菌消毒的主要原因。C項(xiàng)描述雖然正確,卻與本題要求無(wú)關(guān)。 答案:B 4.(1)有毒物質(zhì)的無(wú)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-、NO2-和CN-等有毒有害的還原性酸根離子氧化去除。請(qǐng)寫出用ClO2將廢水中劇毒的CN-氧化成無(wú)毒氣體的離子方程式　　　　　　　　　　　,并說(shuō)明該方法的優(yōu)點(diǎn)　　　　　　　　　　　。 (2)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(diǎn)是　　　　　　　　　　　。 A、B中放置的物質(zhì)名稱分別是:A　　　　　　　　　　　;B　　　　　　　　　　　。 解析:(1)根據(jù)電荷守恒、電子守恒、元素守恒可配平。(2)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),A、B應(yīng)為離子交換樹脂,其中陰離子交換樹脂不能在前,因?yàn)殡x子交換過(guò)程中產(chǎn)生的OH-易與Ca2+、Mg2+形成不溶性物質(zhì)而造成堵塞。 答案:(1)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-　將劇毒的CN-轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的CO2、N2 (2)吸附水中的有機(jī)物(或去除水中的異味)　反應(yīng)產(chǎn)物無(wú)毒無(wú)害　陽(yáng)離子交換樹脂　陰離子交換樹脂 5.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(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)天然水中溶解的氣體主要有　　　、　　　; (2)天然水在凈化處理過(guò)程中加入的混凝劑可以是　　　　　　　　　　　　(填任意兩種),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(HCO3-)=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:(4)將Mg2+形成的硬度轉(zhuǎn)化為Ca2+形成的硬度時(shí),將每摩爾Mg2+看作是等物質(zhì)的量的Ca2+即可,則此天然水中鈣離子的總濃度為1.810-3molL-1,每升水中相當(dāng)于含CaO的質(zhì)量為:1.810-3molL-11L56gmol-1=0.1g,所以該天然水的硬度為10。 (5)含有暫時(shí)硬度的硬水在軟化時(shí)需先將Mg2+形成的硬度轉(zhuǎn)化為Ca2+形成的硬度。10m3天然水中含有Mg2+的物質(zhì)的量為:104L610-4molL-1=6mol,將其轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀時(shí)需OH-12mol。此天然水中含有的HCO3-也會(huì)與OH-發(fā)生反應(yīng),將8molHCO3-轉(zhuǎn)化為CO32-時(shí)需OH-8mol,所需OH-總量為20mol,即所需Ca(OH)210mol,其質(zhì)量為740g。天然水中含有Ca2+12mol,所加Ca(OH)2中含Ca2+10mol,此時(shí)共有Ca2+22mol,其中由HCO3-轉(zhuǎn)化的CO32-沉淀出Ca2+8mol,將其余Ca2+沉淀下來(lái)還需外加CO32-14mol,即需要加入Na2CO31484g。 答案:(1)O2　CO2(或氮?dú)? (2)明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵(鋁鹽、鐵鹽各任選一種)　鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應(yīng)氫氧化物膠體,它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,使其聚沉,達(dá)到凈化目的 (3)水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中膠體及懸浮物沉淀下來(lái),而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子 (4)10 (5)740　1 484