1、02第二单元化学与资源开发利用课题1获取洁净的水第1课时天然水的净化课时过关能力提升1有下列物质:盐酸、NaOH、AlCl3、明矾、FeCl3、FeSO4、硫酸铝、碱式氯化铝、肥皂。能在水处理过程中作混凝剂的是()A.B.C.D.解析：常见的混凝剂有:明矾、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁等。利用它们直接或间接水解生成Al(OH)3或Fe(OH)3,即可溶性的铝盐、铁盐及亚铁盐都能在水处理中作混凝剂。答案：C来源:1ZXXK2下列方法不能用于对饮用水进行杀菌消毒的是()A.加热煮沸B.加入Ca(ClO)2C.加入纯碱D.加入ClO2解析：细菌主要由蛋白质构成,杀菌的实质是用强氧化剂或在高温条件下使菌体
2、蛋白质变性,对少量水通常使用加热煮沸法来杀菌消毒,对大量水多用氧化剂来杀菌消毒,故C项不正确。答案：C3下列说法正确的是()A.含有少量碳酸氢钙和氯化钙的水是永久硬水B.明矾有净水作用,所以用明矾处理硬水,可以使硬水软化C.用离子交换剂处理硬水,只能软化暂时硬水,不能软化永久硬水D.只具有暂时硬度的水经加热煮沸后,可变成软水来源:Zxxk.Com解析：由钙、镁的硫酸盐或氯化物所引起硬度的水为永久硬水,A错误;明矾虽有净水作用,但明矾不能使硬水软化,B错误;离子交换法既能软化暂时硬水,又能软化永久硬水,C错误。答案：D4目前,我国城市供水处理技术由混凝、沉淀、过滤和消毒等过程组成。下列说法中不正
3、确的是()A.传统的无机混凝剂按金属盐可分为铝盐系和铁盐系两大类B.NCl3可用于水消毒的原因是NCl3跟水反应生成了NH3C.用ClO2代替Cl2作消毒剂可减小水中有害氯代有机物的浓度D.新型水处理剂高铁酸钠(Na2FeO4)既是消毒剂又是混凝剂解析：净化水常用的混凝剂为铁盐和铝盐,A正确;NCl3消毒是因为NCl3水解生成了NH3和HClO,HClO具有强氧化性,B不正确;ClO2的杀菌作用比Cl2强得多,可以减少氯代有机物的含量,C正确;高铁酸钠的强氧化性可杀菌消毒,其还原产物又可作混凝剂,D正确。来源:Zxxk.Com答案：B5下列方法中能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的是()来源:
4、Z.xx.k.Com蒸馏煮沸加纯碱加石灰离子交换A.B.C.D.解析：能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的方法可以采用使水形成蒸汽再冷凝得到蒸馏水,采用加入纯碱的方法使Ca2+、Mg2+生成沉淀而除去,另外还可以采用离子交换的方法进行除去。答案：B6下列关于水中钙、镁离子的说法中,正确的是()A.通常泉水、深井水等地下水硬度比河水等地表水大B.由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起的水的硬度在加热时能得到软化,所以它们对锅炉的危害不大C.实践证明,喝硬度大的水会引起肠胃不适,所以饮用水硬度越小越好D.人体需要的钙、镁有相当一部分是通过饮用水得到的,所以饮用水硬度越高越好解析：通常泉水、深
5、井水等地下水比河水等地表水溶解的Ca2+和Mg2+多,所以泉水、深井水等地下水硬度比河水等地表水大,A正确;由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起的水的硬度在加热时能生成碳酸钙和氢氧化镁,形成水垢,降低热效率,不仅浪费燃料,严重时甚至能引起锅炉爆炸,所以它们对锅炉的危害很大,B错误;人要通过饮水补充钙离子,所以饮用水应具有一定的硬度,并非硬度越小越好,但也不是硬度越大越好,C、D错误。答案：A7氢型阳离子交换树脂的主要反应可表示为:2HR+M2+MR2+2H+。若将100 mL只含Ca2+的水经过此阳离子交换柱后,流出液用0.100 0 molL-1 NaOH溶液中和,用去NaOH溶液2
6、0.00 mL。则此100 mL水中含Ca2+()A.160.00 mgB.80.00 mgC.40.00 mgD.120.00 mg解析：本题可以采用逆推法求解,即根据用去NaOH溶液的体积求出溶液中H+的物质的量,然后再进一步求出Ca2+的质量。答案：C8自来水加工处理流程如下,下列有关说法不正确的是()A.若用FeSO4作混凝剂,最终铁将以Fe(OH)2形式进入反应沉淀池B.投药时常加入适量的生石灰,是为了除去水中Mg2+、HCO3-等C.自来水生产中,先加氯起消毒杀菌作用,后加氯是保持水中有效氯的含量,防止自来水二次污染D.用ClO2消毒自来水,消毒效率是同质量氯气的2.63倍解析：根
7、据流程中提示,进入沉淀池之前通入了氯气,氯气具有氧化性,所以沉淀不可能是Fe(OH)2,只能是Fe(OH)3,A选项错误。答案：A91 L水中溶有Mg(HCO3)2和CaCl2的浓度分别是b molL-1和2b molL-1,现用一种试剂(适量)把Ca2+、Mg2+除去,这种试剂最好选用()A.Ca(OH)2B.NaOHC.NaHCO3D.Na2CO3解析：由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小,故Mg2+的除去应用OH-,Ca2+的除去应用CO32-;若加入过量Ca(OH)2,发生反应Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2Mg(OH)2+2CaCO3+2H2O,CaCl2中的Ca2+仍没有
8、除去,过量的Ca(OH)2又会产生Ca2+。若选用NaOH只需2b mol即可。答案：B10水是生命之源,但随着工业的发展,许多宝贵的水资源受到了污染。下面是对某自来水厂水源进行水质分析时得到的部分信息:水体浑浊,有一定异味,pH为6.5,细菌总数1 mL水中含有250个(国家标准规定每毫升不得超过100个)。(1)为了达到饮用水标准,下列处理措施中不正确的是()A.加混凝剂沉降B.用碱调节到中性C.用活性炭吸附D.加入液氯消毒(2)已知高铁酸钠(Na2FeO4)加入水中,能杀死水中的微生物和细菌,并能产生类似明矾的净水作用,写出其在净水过程中发生反应的离子方程式。(3)刚出厂的自来水中含少量
9、余氯,它在配水管中停留可有效地起到杀菌作用,并能保持较长时间。请解释其原因。(4)水中可溶性钙及镁的化合物含量的高低可用水的硬度来表示。下列问题的出现与水的硬度无关的是()A.锅炉管道结垢B.肥皂去污效果降低C.水中溶解氧降低D.长期饮用造成尿道结石解析：(1)水中溶解有CO2使溶液pH约为6.5,不需要用碱中和。(2)Na2FeO4中+6价的铁体现氧化性时变为+3价铁,而Fe3+会水解产生具有净水功能的Fe(OH)3胶体。(3)Cl2与H2O的反应是一个可逆反应,HClO具有杀菌消毒作用,当其被消耗后,由于剩余Cl2的存在,会使Cl2与H2O反应的平衡向生成HClO的方向移动,从而使水中的H
10、ClO能得到及时的补充。(4)根据“水中可溶性钙及镁的化合物含量的高低可用水的硬度来表示”的信息,水中溶解氧的降低与水的硬度无关。答案：(1)B(2)Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+(3)Cl2+H2OHCl+HClO,由于余氯的存在,当次氯酸被消耗后,上述反应的化学平衡向正反应方向移动,使水中的次氯酸得到了及时的补充(答出平衡移动也可)(4)C11天然水里一般含有Ca2+、Mg2+等多种离子。人们把含有较多量Ca2+、Mg2+的水叫做硬水,含有较少量或不含Ca2+、Mg2+的水叫做软水;降低水中Ca2+、Mg2+含量的过程叫做硬水软化。如果硬度太高(含Ca2+、Mg2+的浓度太
11、大)会给生产、生活带来很多不利,因此硬水的软化是水处理的重要方面之一。来源:学科网ZXXK离子交换法常用于工业锅炉用水的软化。离子交换剂多种多样,磺化煤(NaR)就是一种阳离子交换剂。(1)写出用磺化煤软化含Ca2+、Mg2+浓度较高的硬水的离子方程式。(2)用药剂软化法软化过的水总是含有一定浓度的Ca2+、Mg2+,其原因是。(3)参考烧水后的锅或壶中结有水垢的现象分析说明,如果用硬度太高的水作锅炉用水,主要的不利因素是。答案：(1)2NaR+Ca2+CaR2+2Na+、2NaR+Mg2+MgR2+2Na+(2)CaCO3、Mg(OH)2虽然溶解度较小,但不是绝对不溶(3)锅炉结垢,热传递效
12、率下降,浪费能源,甚至引起锅炉爆炸12自来水生产的流程示意图如下:加入混凝剂粗沙过滤加沉淀剂细沙过滤加氯供民用(1)若要除去Ca2+、Mg2+可以往水中加入生石灰和纯碱,试剂添加时先加后加。(2)下列物质中,(填写序号)可以作为氯气的代用品。臭氧NH3(液)K2FeO4SO2(3)有些地区的天然水中含有较多的钙、镁离子。用离子交换树脂软化硬水时,先后把水通过分别装有离子交换树脂和离子交换树脂的离子交换柱(填“阴”或“阳”,阳离子交换树脂为HR型,阴离子交换树脂为ROH型)。解析：(2)臭氧和K2FeO4都具有强氧化性,可用作饮用水的消毒剂。(3)通过阴离子交换树脂后生成OH-,OH-会与钙、镁
13、离子反应生成沉淀,影响阳离子交换树脂发挥作用,故先通过阳离子交换树脂再通过阴离子交换树脂。答案：(1)生石灰纯碱(2)(3)阳阴13我国规定饮用水的硬度不能超过25。硬度的表示方法是:将水中的Ca2+和Mg2+都看作Ca2+,并将其质量折算成CaO的质量。通常把1 L水中含10 mg CaO称为1。水中的Ca2+和Mg2+可用一定浓度的Y溶液进行滴定,Y跟Ca2+和Mg2+都以等物质的量完全反应。(1)下列各项叙述正确的是。A.含碳酸氢镁较多的硬水,煮沸后Mg2+转化为碳酸镁沉淀B.由MgSO4和MgCl2引起的硬水,加生石灰即可软化C.若离子交换树脂中Na+全部被Ca2+、Mg2+代替后,可
14、用食盐水浸泡再生D.用加热法软化具有暂时硬度的水属化学变化,而用离子交换树脂软化硬水属于物理变化(2)现取某地区的地下水样品25.00 mL用0.010 0 molL-1 Y溶液滴定,完全反应时,消耗Y溶液15.00 mL。试计算该地下水的硬度,并判断是否符合饮用水标准。(3)如果每次分析取水样都是25.00 mL,为了便于计算,要求每消耗0.50 mL Y溶液即相当于水的硬度为1。则Y溶液的物质的量浓度应为多少?解析：(1)具有暂时硬度的水在加热煮沸时,碳酸氢钙转化为碳酸钙,碳酸氢镁转化为氢氧化镁,故A错。由Mg2+引起的硬水,在加入生石灰时,Mg2+生成了Mg(OH)2沉淀,但是也引入了C
15、a2+,硬度并未减小,故B错。用加热法软化具有暂时硬度的水属于化学变化,用离子交换树脂软化硬水也是化学变化,故D错。(2)Y跟Ca2+和Mg2+都以等物质的量完全反应,则水的硬度以Ca2+计时,n(CaO)=n(Ca2+)=n(Y)=0.010 0 molL-115.0010-3 L=1.5010-4 mol,m(CaO)=56 gmol-11.5010-4 mol=8.410-3 g=8.4 mg,水的硬度=8.4 mg1 000 mL25.00 mL10 mg=33.6,因超过25,故不符合饮用水标准。(3)设Y溶液的浓度为c,则有(0.010 0 molL-115.0010-3 L)33.6=(c0.5010-3 L)1c8.9310-3 molL-1答案：(1)C(2)水的硬度为33.6,因超过25,故不符合饮用水标准。(3)Y溶液的浓度应为8.9310-3 molL-1第 5 页