高中化学 主题2 海水资源 工业制碱 课题1 海水淡化与现代水处理技术学业分层测评 鲁科版选修2 7页

'海水淡化与现代水处理技术(建议用时：45分钟)[学业达标]1．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．加入明矾D．加入ClO2【解析】　明矾净水是Al3＋水解生成Al(OH)3胶体，该胶体可吸附水中悬浮物使之聚沉。【答案】　C2．我们饮用的水是由源水净化所得。已知，明矾能将水中的悬浮物凝聚而沉淀，氯气可杀菌。家庭饮用水的净化过程正确的是(　　)A．源水→过滤→加氯气→加明矾→沉淀→净水B．源水→加氯气→过滤→加明矾→沉淀→净水C．源水→加明矾→加氯气→过滤→沉淀→净水D．源水→加明矾→沉淀→过滤→加氯气→净水【解析】　应将源水中大量悬浮杂质用净水剂(明矾)除去，再用杀菌消毒剂(氯气)将微生物等细菌除去。【答案】　D3．下列溶液中加入肥皂水(澄清的)，振荡后，不产生沉淀而且有大量泡沫的是(　　)A．光卤石溶液B．地下水C．海水D．雨水【解析】　雨水为软水，硬度较小；光卤石溶液、地下水、海水硬度较大，均为硬水。【答案】　D4．下列说法中，不正确的是(　　)A．海水淡化目前已有多种方法，主要有蒸馏法、电渗析法等B．电渗析法是指利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加电场的作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的的方法C．在进行水处理时，只需用阳离子交换树脂或阴离子交换树脂中的一种就能将水中阴、阳离子都除去D．反渗透分离法是膜分离技术在纯水制造的又一应用【解析】　在进行水处理时，阳离子交换树脂中的H＋只能和水中的金属离子Mn＋交换，阴离子交换树脂中的OH－只能和水中的阴离子Ym－交换。【答案】　C5．下列说法中正确的是(　　)A．软水中一定不含Ca2＋、Mg2＋7 B．硬水经煮沸后就一定变为软水了C．水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁D．经过磺化煤处理过的水是不含任何离子的超净水【解析】　硬水与软水的区别是Ca2＋、Mg2＋含量的多与少，不是有与没有，故A不对；煮沸的方法是通过Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2的分解以及MgCO3的水解转变为Mg(OH)2的过程，故C对；煮沸时能使含暂时硬度较高的硬水中的Ca2＋、Mg2＋浓度降低，但不一定能降低到软水中Ca2＋、Mg2＋的含量标准，更何况有的硬水的硬度更多是由于永久硬度造成的，故B不对；磺化煤只能交换阳离子，水中还含有多种阴离子和交换出来的大量Na＋，故D不对。【答案】　C6．下列方法能同时降低硬水中暂时硬度和永久硬度的是(　　)【导学号：28920019】①蒸馏　②煮沸　③加纯碱　④加石灰　⑤离子交换A．①②③B．①③⑤C．②③⑤D．③④⑤【解析】　煮沸只能降低暂时硬度，加石灰不能降低Ca2＋浓度。【答案】　B7．下列关于水污染叙述错误的是(　　)A．水污染的程度是由其溶氧量来测定B．污染水的金属元素如汞、镉、铅等的含量少时，不会对生物造成伤害C．使用含磷洗衣粉会造成河水、湖水污染，使海藻疯狂生长，鱼类死亡D．工业冷却所排出的热水危害水生生物【解析】　汞、镉、铅均为重金属，会对生物造成伤害。【答案】　B8．氢离子交换剂HR，交换时发生的反应为HR＋M＋===MR＋H＋。现用它处理100mL含0.001molMg2＋的中性溶液，使Mg2＋完全被树脂交换，再用蒸馏水洗涤树脂，并将交换液和洗涤液收集在一起，共得200mL溶液，则该混合液中H＋浓度为(　　)A．1×10－2mol·L－1B．1×10－3mol·L－1C．1×10－7mol·L－1D．1×10－10mol·L－1【解析】　交换原理为2HR＋Mg2＋===MgR2＋2H＋，故所得氢离子共有0.002mol，而溶液体积为200mL，即0.2L，则c(H＋)＝＝1×10－2mol·L－1。【答案】　A7 [能力提升]9．随着全球淡水资源危机日益严重，世界各国都把目光投向了占全球总水量约97%的汪洋大海，希望从苦涩的海水中提取可以饮用的淡水。目前海水淡化有了许多新工艺，最广泛应用的为多级闪蒸法，其流程示意图如下所示。已知一级闪蒸室和二级闪蒸室内的压强分别是p1和p2，且p2＜p1＜1.013×105Pa。请回答：(1)②处海水的温度比①处海水温度高的原因是________________________________________________________________________________________。(2)盐水能够从一级闪蒸室流入二级闪蒸室的原因是____________________________________________________________________________________。(3)为降低能耗，多级闪蒸法采取了降压和______两项措施。降压可以降低能耗的理由是____________________________________。(4)海水淡化亦称海水脱盐。该工艺过程包括海水预处理、脱盐、淡化水的后处理等。下列属于海水预处理的是________、________、________。(填序号)①淡水收集　②除掉悬浮物　③杀灭海洋生物　④除掉海水中的盐分　⑤水质检测　⑥降低海水浑浊度为了检验所收集的淡水是否含有氯离子，通常采用的试剂是______________。【解析】　(1)受热后的海水进入一级闪蒸室，水蒸气经过冷却后，一部分转化为淡水。由于一级闪蒸室中的压强大于二级闪蒸室，所以一级闪蒸室中余下的盐水可进入二级闪蒸室，水蒸气被再次冷却。由于p1＜p2＜1.013×105Pa，所以一级闪蒸室和二级闪蒸室均属于减压蒸馏，同时又充分利用了热交换，这样可以节约能源。(4)中的①⑤均属于淡化水的后处理，④属于脱盐，②③⑥属于海水预处理。【答案】　(1)海水经过闪蒸室时，吸收了管外水蒸气放出的热量，温度升高(2)二级闪蒸室的压强小于一级闪蒸室的压强(或p2＜p1)，所以盐水流入二级闪蒸室(3)热交换　降压后水的沸点降低，水汽化所需要的能量减少(4)②　③　⑥　硝酸银溶液和稀硝酸10．水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：7 (1)天然水中溶解的气体主要有________、________。(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是________________(填其中任何两种)，其净水作用的原理是_______________________________________。(3)水的净化与软化的区别是______________________________________________________________________________________________________。(4)硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质(如7.1mgMgO)。若某天然水中c(Ca2＋)＝1.2×10－3mol·L－1，c(Mg2＋)＝6×10－4mol·L－1，则此水的硬度为________。【解析】　(1)天然水中溶解的气体主要是空气中的主要成分，如氧气、氮气、二氧化碳等。(2)天然水中含有一些悬浮物，除去的方法通常是在水中加入一些混凝剂，如明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等盐，它们的净水原理是相同的，都是金属阳离子如Al3＋、Fe3＋在水中发生水解反应生成相应的氢氧化物胶体，它们可吸附天然水中的悬浮物并破坏天然水中的其他带异种电荷的胶体微粒，使其发生聚沉，达到净化水的目的。(3)水的净化指的是用混凝剂将水中的悬浮物、胶体微粒沉淀下来，不能把水中溶解的盐除去；水的软化是指用化学试剂或者利用离子交换膜等方法将水中溶解的钙离子、镁离子除去。(4)m(CaO)＝1.2×10－3mol·L－1×1L×56g·mol－1＝67.2×10－3g，由钙离子引起的水的硬度为6.7°；m(MgO)＝6×10－4mol·L－1×1L×40g·mol－1＝24×10－3g，由镁离子引起的水的硬度为：24÷7.1≈3.4°，总硬度为10.1°。【答案】　(1)氧气　二氧化碳(或氮气)　(2)明矾、硫酸铁　金属阳离子如Al3＋、Fe3＋在水中发生水解反应，生成相应的氢氧化物胶体，它们可吸附天然水中的悬浮物并破坏天然水中的其他带异种电荷的胶体微粒，使其发生聚沉，达到净化水的目的　(3)水的净化指的是用混凝剂将水中的悬浮物、胶体微粒沉淀下来；水的软化是指用化学试剂或者利用离子交换膜等方法将水中溶解的钙离子、镁离子除去　(4)10.1°11．某综合实践活动小组到自来水厂进行参观，了解到天然水处理成自来水的工艺流程示意图如下：(1)天然水中含Ca2＋、Mg2＋、HCO、Cl－等，加入CaO后生成Ca(OH)2，进而发生若干个复分解反应，试写出其中任意一个反应的离子方程式：_________________________________________________________________________。(2)加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是________(填写下列各项的序号)。①只有物理过程，无化学过程②只有化学过程，无物理过程7 ③既有化学过程又有物理过程FeSO4·7H2O是常用的凝聚剂，加入后最终生成红褐色胶状沉淀，则这种沉淀是________(填化学式)。(3)通入二氧化碳的目的是________________和________________。(4)气体A的作用是_______________________________________________。(5)下列物质中，________可以作为气体A的代替品。(填序号)①ClO2　②浓氨水　③SO2　④浓硫酸【解析】　由题意知：天然水中加入CaO后发生的复分解反应有：HCO＋OH－===CO＋H2O、Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O、Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，任意写出一个即可。加入凝聚剂除去其中的悬浮固体颗粒，该过程既有胶体的吸附作用也有化学反应，所以既有化学过程又有物理过程。FeSO4·7H2O加入后生成红褐色Fe(OH)3胶状沉淀。通入二氧化碳的目的是除去钙离子并调节溶液酸度。气体A应是氯气，其作用是杀菌消毒，所以可以找具有强氧化性的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)除去钙离子　调节溶液酸碱度(4)杀菌消毒(5)①12．某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH和NH3·H2O的形式存在，该废水的处理流程如下：(1)过程Ⅰ：加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至30°C，通空气将氨赶出并回收。①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用：___________________________________________________________________________________________。②用化学平衡原理解释通空气的目的：________________________________________________________________________________________________。(2)过程Ⅱ：在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：7 ①第一步反应是__________反应(填“放热”或“吸热”)，判断依据是___________________________________________________________________。②1molNH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是____________________________________________________________________。(3)过程Ⅲ：一定条件下，向废水中加入CH3OH，将HNO3还原成N2。若该反应消耗32gCH3OH转移6mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是__________。【解析】　(1)NH与OH－反应：NH＋OH－NH3·H2O，且NH3·H2O受热易分解，故升温时，NH3逸出。废水中的NH3能被空气带出，使NH3·H2ONH3＋H2O的平衡正向移动。(2)根据第一步反应的能量变化示意图可知反应物[NH(aq)＋1.5O2(g)]总能量高于生成物[NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)]总能量，故该反应为放热反应。根据盖斯定律知：NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－(273＋73)kJ·mol－1＝－346kJ·mol－1。(3)根据电子守恒可得n(CH3OH)∶n(HNO3)＝1∶＝5∶6。【答案】　(1)①NH＋OH－NH3·H2O②废水中的NH3被空气带走，使NH3·H2ONH3＋H2O的平衡向正反应方向移动，利于除氨(2)①放热　ΔH＝－273kJ·mol－1<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量)②NH(aq)＋2O2(g)===2H＋(aq)＋NO(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346kJ·mol－1(3)5∶613．南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28°(属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题：【导学号：28920020】(1)该泉水属于__________硬水(填写“暂时”或“永久”)。(2)若要除去Ca2＋、Mg2＋可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加顺序为________________________________________________________________，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化，水中的Ca2＋、Mg2＋7 与交换树脂的____________起离子交换作用。当阴离子交换树脂失效后可放入________溶液中再生。(4)岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是将海水通过电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：①阳离子交换膜是指__________(填“A”或“B”)。②写出通电后阳极区的电极反应式：__________________________________________________________________________________________________；阴极区的现象是___________________________________________________________________________________________________________________。【解析】　(1)含CaCl2、MgCl2、CaSO4的硬水属于永久硬水。(2)先加石灰除去Mg2＋，后加纯碱除去过量的Ca2＋。(3)Ca2＋、Mg2＋与H＋交换，阴离子与OH－交换。(4)阳离子通过阳离子交换膜，在阴极附近，故选B，阳极区是Cl－反应。阴极区2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－与Mg2＋形成Mg(OH)2沉淀。【答案】　(1)永久　(2)先加石灰后加纯碱　过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来(3)H＋　强碱(4)①B　②2Cl－－2e－===Cl2↑　电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀7'