2018届一轮复习鲁科版海水淡化与现代水处理技术学案

2018届一轮复习鲁科版海水淡化与现代水处理技术学案

课题1　海水淡化与现代水处理技术 ‎1．认识海水淡化的重要意义，了解海水淡化的方法。知道天然水净化和污水处理的化学原理及工艺流程。(重点)‎ ‎2．了解离子交换法和膜分离法的原理和应用。‎ ‎3．了解水污染及其处理技术。掌握中和法、沉淀法在污水处理中的应用。(难点)‎ ‎4．培养节约用水、保护水资源的意识。‎ 海水淡化 ‎1.蒸馏法是将水加热至‎105 °C蒸发汽化，然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水的方法。蒸馏法的特点是设备结构简单、易操作、淡水质量好，缺点是能耗大。‎ ‎2．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，在外加直流电场作用下，海水中溶解盐的离子转移到另一部分海水中使海水淡化的方法。‎ ‎1．海水淡化的目的是什么？‎ ‎【提示】　海水淡化的目的是利用物理或化学方法除去海水中的无机盐。‎ 纯水的制造 ‎1.水的硬度 ‎(1)硬水：溶有较多Ca2＋、Mg2＋的水。‎ ‎(2)水的硬度：以‎1 L水中含10_mg_CaO(或相当于10_mg_CaO)为1度来表示。‎ ‎2．水处理技术 ‎(1)核心：减少或除去水中的各种杂质离子。‎ ‎(2)方法 ‎①离子交换法是使离子交换树脂上的离子与水中的离子进行交换，以除去水中的阴、阳离子的方法。‎ 阳离子交换树脂(HR)与金属离子Mn＋的反应为 nHR＋Mn＋MRn＋nH＋；‎ 阴离子交换树脂(ROH)与阴离子Ym－的反应为mROH＋Ym－RmY＋‎ mOH－；‎ 交换树脂用酸或碱处理可重新恢复交换能力，该过程叫做树脂的再生。‎ ‎②膜分离法：包括电渗析和反渗透两种广泛应用的技术。‎ ‎2．海水淡化因能耗大，成本高，不能形成规模化生产，此话对吗？‎ ‎【提示】　不对，海水淡化耗能大，成本高，这是传统淡化法，现在研究出许多新的方法，如离子膜法、离子交换法等，耗能成本都大大降低，可以形成规模化生产。‎ 水污染和污水处理 ‎1.水污染 废水的排放使自然水体中的污染物超过其自净能力时，就会引起自然水体发生物理性质和化学性质的变化，使水质变坏。‎ ‎2．污水处理 ‎(1)物理法：主要利用物理原理和机械作用对废水进行治理，包括沉淀、均衡调节、过滤及离心分离等方法。‎ ‎(2)物理化学法：通过物理化学过程除去污染物的方法，包括吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤及超吸附等方法。‎ ‎(3)化学法：通过施用化学药剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法，如中和法、氧化法、还原法、离子交换法。‎ ‎(4)生物化学法：利用微生物的作用，除去废水中的溶胶物质及有机物质的方法，包括活性污泥法、生物滤池法及厌气处理法等。‎ 海水淡化的方法 ‎【问题导思】　‎ ‎①海水淡化的方法有哪些？‎ ‎【提示】　蒸馏法、电渗析法、离子交换法、膜分离法。‎ ‎②电渗析法淡化海水的原理是什么？‎ ‎【提示】　电渗析法中阴离子交换膜只允许阴离子通过，阳离子交换膜只允许阳离子通过。在外加电场的作用下，阴离子透过阴离子交换膜迁移到阳极区，阳离子透过阳离子交换膜迁移到阴极区。‎ ‎1．蒸馏法 ‎(1)原理：将水加热至‎105 ℃‎蒸发汽化，然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水。‎ ‎(2)优点：设备结构简单、易操作、淡水质量好。‎ ‎(3)缺点：能耗大。‎ ‎2．电渗析法 ‎(1)原理：利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，海水中溶解盐的离子转移到另一部分海水中使海水淡化的方法。‎ ‎(2)应用：海水淡化、污水处理等。‎ ‎3．反渗透法 ‎(1)原理：在含盐浓度较大的溶液一侧施加压力，可以迫使水从浓溶液一侧向稀溶液一侧渗透，将水从浓盐溶液中排出而使盐分留下。‎ ‎(2)优点：可以大量、快速地生产淡水。‎ ‎(3)发展方向：寻找理想的渗透膜，提高海水的淡化效率。‎ ‎　将海水淡化后做生活用水，以解决淡水资源匮乏的问题，下列淡化海水的方法中，在原理上完全不可行的是(　　)‎ A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化 B．利用太阳能使海水蒸馏淡化 C．将海水缓慢降温凝固以获取淡化的饮用水 D．将海水通过离子交换树脂以除去所含离子 ‎【解析】　明矾的成分是KAl(SO4)2·12H2O，加入到海水中只能除去悬浮杂质及OH－或Ba2＋等，对Na＋、Cl－、Mg2＋、Ca2＋等无影响，起不到淡化的作用。‎ ‎【答案】　A 明矾净水原理是由于Al3＋水解生成Al(OH)3胶体吸附水中悬浮物，而不能除去水中的盐也不能杀菌消毒。‎ ‎1．海水淡化可采用膜分离技术，如下图所示，对淡化膜右侧的海水加压，水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能通过淡化膜，从而得到淡水，对加压后右侧海水成分变化进行分析，正确的是(　　)‎ A．溶质质量增加　　　 B．溶液质量不变 C．溶剂质量减少 D．溶质质量分数不变 ‎【解析】　右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池，而各种离子不能通过淡化膜，故溶质质量不变，溶剂质量减少，溶质质量分数增大。‎ ‎【答案】　C 硬水的软化 ‎【问题导思】　‎ ‎①硬水和软水有什么区别？‎ ‎【提示】　含Ca2＋、Mg2＋较多的水称为硬水；含Ca2＋、Mg2＋较少或不含Ca2＋、Mg2＋的水称为软水。‎ ‎②如何区别硬水和软水？‎ ‎【提示】　a．加入肥皂水振荡，有大量泡沫产生的为软水，泡沫很少且有沉淀产生的是硬水。b.加入饱和Na2CO3‎ 溶液，无沉淀产生的是软水，有沉淀产生的是硬水。原因是Ca2＋＋CO===CaCO3↓，Mg2＋＋CO===MgCO3↓。‎ ‎③硬水软化的方法有哪些？‎ ‎【提示】　加热法(除暂时硬度)、药剂法、离子交换法。‎ ‎1．水的硬度 ‎(1)硬水和软水 硬水：含Ca2＋、Mg2＋较多的水。‎ 软水：含Ca2＋、Mg2＋较少或不含Ca2＋、Mg2＋的水。‎ ‎(2)硬度的划分 暂时硬度：水的硬度由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起。‎ 永久硬度：水的硬度由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起。‎ ‎2．硬水的软化 ‎(1)加热法 ‎①适用范围：暂时硬度的水。‎ ‎②反应原理：‎ Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑，‎ Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑，‎ MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑。‎ ‎(2)药剂法 ‎①适用范围：永久硬度的水。‎ ‎②原理：把纯碱、生石灰等试剂加入到硬水中，与Ca2＋、Mg2＋反应形成沉淀，分离。‎ ‎(3)离子交换法 ‎①适用范围：永久硬度的水。‎ ‎②原理：用离子交换剂除去硬水中的Ca2＋、Mg2＋。‎ 如用离子交换树脂软化水的过程为：‎ nHR＋Mn＋MRn＋nH＋，‎ mROH＋Ym－RmY＋mOH－。‎ ‎　磺化煤(表示式NaR)是一种钠型离子交换剂，它能把硬水中的Ca2＋‎ ‎、Mg2＋交换除去而使水软化，现代海水的淡化方法是：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示：‎ ‎(1)现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟基型阴离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂是(填代表符号)：A柱________；B柱________。‎ ‎(2)说明按上述顺序装柱的理由是____________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎【解析】　由离子交换法的原理迁移应用到题给信息可知，阳离子交换树脂的交换原理为 Na＋＋HRH＋＋NaR　Ca2＋＋2HR2H＋＋CaR2　Mg2＋＋2HR2H＋＋MgR2‎ 阴离子交换树脂的交换原理为：‎ ROH＋Cl－RCl＋OH－　2ROH＋SOR2SO4＋2OH－　ROH＋HCORHCO3＋OH－‎ 交换下来的H＋和OH－反应生成H2O从而得到淡水。‎ ‎【答案】　(1)HR　ROH ‎(2)若相反，则首先产生OH－易与Mg2＋等反应产生Mg(OH)2等沉淀，堵塞离子交换柱 ‎2．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＋的水叫作硬水，含有较少量或不含Ca2＋、Mg2＋的水叫作软水；降低水中 Ca2＋、Mg2＋含量的过程叫作硬水软化。如果硬度太高(含Ca2＋、Mg2＋的浓度太大)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。‎ 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＋浓度较高的硬水的化学方程式：________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(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_________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(2)CaCO3、Mg(OH)2在水中都有一定的溶解能力。(3)水垢是热的不良导体。‎ ‎【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，热传递效率下降，浪费能源，甚至引起锅炉爆炸 污水处理方法 ‎【问题导思】　‎ ‎①为什么用Na2S除去Hg2＋的同时，也能将水中所含的Pb2＋、Cu2＋等重金属离子除去？(用离子方程式表示)‎ ‎【提示】　Pb2＋＋S2－PbS↓；Cu2＋＋S2－CuS↓。‎ ‎②污水处理常用方法有哪些？‎ ‎【提示】　物理法、物理化学法、化学法、生物化学法等。‎ ‎1．物理法 包括沉淀、均衡调节、过滤及离心分离等方法。‎ ‎2．物理化学法 主要包括吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤及超吸附等方法。‎ ‎3．化学法 中和法、氧化法、还原法、离子交换法等。‎ ‎4．生物化学法 包括活性污泥法、生物滤池法及厌气处理法等。‎ ‎　(2016·全国丙卷)聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂。下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)废铁屑主要为表面附有大量铁锈的铁，铁锈的主要成分是________。粉碎过筛的目的是________。‎ ‎(2)酸浸时最合适的酸是________，写出铁锈与酸反应的离子方程式_______‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(3)反应釜中加入氧化剂的作用是________，下列氧化剂中最合适的是________(填标号)。‎ a．KMnO4 B．Cl2‎ c．H2O2 D．HNO3‎ ‎(4)聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围。pH偏小时Fe3＋水解程度弱，pH偏大时则________。‎ ‎(5)相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是________。‎ ‎(6)盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标，定义式为B＝(n为物质的量)。为测量样品的B值，取样品m g，准确加入过量盐酸，充分反应，再加入煮沸后冷却的蒸馏水，以酚酞为指示剂，用c mol·L－1的标准NaOH溶液进行中和滴定(部分操作略去，已排除铁离子干扰)。到终点时消耗NaOH溶液V mL。按上述步骤做空白对照试验，消耗NaOH溶液V0 mL。已知该样品中Fe质量分数ω，则B的表达式为________。‎ ‎【解析】　(1)铁屑在空气中O2、水蒸气等作用下表面生成铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O。废铁屑经粉碎机粉碎后，再“过筛”，其目的是选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率。(2)该工艺流程的最终目的是 制备PFS固体产品[Fe2(OH)x(SO4)3－]y，为防止引入杂质，在酸浸时最合适的酸是硫酸，铁锈与酸反应的离子方程式为Fe2O3·xH2O＋6H＋===2Fe3＋＋(x＋3)H2O。(3)酸浸过程中Fe与稀硫酸反应生成FeSO4，反应釜中加入氧化剂的作用是将Fe2＋氧化成Fe3＋，考虑氧化过程不能引入杂质，而KMnO4、Cl2和HNO3均能引入杂质，故最合适的氧化剂是H2O2‎ ‎。(4)聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围，pH偏小时Fe3＋水解程度弱，pH偏大时，Fe3＋易生成Fe(OH)3沉淀。(5)相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是降低蒸发温度防止产物分解。(6)由题意可知，进行空白对照实验，消耗c mol·L－1的标准NaOH溶液V0 mL，则与样品反应的HCl的物质的量为(V0－V)×10－3L×c mol·L－1＝c(V0－V)×10－3 mol，故样品 中n(OH－)＝c(V0－V)×10－3mol。该样品中Fe的质量分数为ω，则样品中Fe的物质的量为(m g×ω)/(56 g·mol－1)＝mol，故B的表达式为B＝＝。‎ ‎【答案】　(1)Fe2O3·xH2O　选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率 ‎(2)H2SO4　Fe2O3·xH2O＋6H＋===2Fe3＋＋(x＋3)H2O　(3)使铁从＋2价变成＋3价　c　‎ ‎(4)形成氢氧化铁沉淀　(5)降低蒸发温度防止产物分解　(6) ‎3．电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是(　　)‎ ‎ 【导学号：28920017】‎ A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．电解过程中溶液pH不会变化 C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O被还原 ‎【解析】　A．电解时用铁作阳极，失去电子生成具有还原性的Fe2＋，Fe2＋将废水中的Cr2O还原为Cr3＋。B.电解过程中消耗H＋，溶液的pH发生变化。C.电解过程中H2O电离出的H＋参与反应，c(OH－)增大，Cr3＋与Fe3＋都与OH－结合为沉淀。D.根据电极反应式Fe－2e－===Fe2＋，可知每转移12 mol e－生成6 mol Fe2＋，6 mol Fe2＋可还原1 mol Cr2O。‎ ‎【答案】　B ‎1．海水淡化主要的4种方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法、膜分离法。‎ ‎2．污水处理的4种方法：物理法、物理化学法、化学法、生物化学法。‎ ‎3．硬水软化的3种方法：加热法、药剂法、离子交换法。‎ ‎1．下列各组内的两种海水处理方法都能制取高纯度的水的是(　　)‎ A．蒸馏法、离子交换法　　 B．电渗析法、反渗透法 C．蒸馏法、反渗透法 D．电渗析法、离子交换法 ‎【解析】　在对海水进行蒸馏的过程中，蒸发的是水。在对海水进行反渗透的过程中，能透过半透膜的是水分子。‎ ‎【答案】　C ‎2．下列说法中，正确的是(　　)‎ A．加热法可软化各种硬度的硬水 B．海水淡化可以利用过滤法 C．反应2NaR＋Ca＋CaR2＋2Na＋的逆反应在一定条件下也能发生 D．硬水软化就是除净水中的Ca2＋和Mg2＋‎ ‎【解析】　加热法只能软化具有暂时硬度的硬水[因Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2受热可分解为CaCO3、Mg(OH)2而除去]，不能软化永久硬水；过滤法不能淡化海水；水软化是指减少或除去水中的Ca2＋和Mg2＋，不一定是除净。故A、B、D项均不正确。‎ ‎【答案】　C ‎3．工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法正确的是(　　)‎ 选项 污染物 处理措施 方法类别 A 废酸 加生石灰中和 物理法 B Cu2＋等重金属离子 加硫酸盐沉降 化学法 C 含苯废水 用活性炭吸附 物理法 D 含纯碱的废水 加石灰水反应 化学法 ‎【解析】　废酸与碱中和属于化学法，A项错；Cu2＋不可能用SO沉降，B项错；活性炭吸收苯是利用了活性炭的吸附性，是物理法，C项正确；Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，生成强碱NaOH，废水的碱性增强，D项错误。‎ ‎【答案】　C ‎4．污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是(　　)‎ A．氨水 B．硫化氢气体 C．硫化钠溶液 D．纯碱溶液 ‎【解析】　题目要求就是生成沉淀，后加的试剂均要求过量。加氨水会有络合离子的生成，不能全生成沉淀，硫化氢、硫化钠与重金属离子都会有沉淀生成，纯碱加入可调节pH值使重金属离子沉淀。‎ ‎【答案】　A ‎5．如图甲所示，某河流经工业城市Y市，a处为上游、d处为下游，经对河水检测绘制出图乙，请回答： 【导学号：28920018】‎ 甲　　　　　　　　　乙 ‎(1)构成该河的污染主要分布在__________。‎ A．ab段　　B．bc段　　C．cd段　　D．bd段 ‎(2)列举造成该河污染的三种可能污染源：①____________；②____________；③____________。‎ ‎(3)对c处水样进行检测，发现其中含有Cu2＋，要把Cu2＋变成铜单质回收，请写出两种可行的方法：‎ ‎①_____________________________________________________________；‎ ‎②_____________________________________________________________。‎ ‎(4)d处污染明显降低，请从物理、化学、生物三方面简单分析原因___________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　生活污水、工业废水是水体的两个主要污染源，河流经市区必定造成污染，到下游时经过沉降、生物降解、物质之间的反应使污染程度下降。对于铜的回收只需把铜离子变成铜单质即可。‎ ‎【答案】　(1)B ‎(2)①工业废水　②生活污水　③生活垃圾及工业废渣 ‎(3)①加过量铁粉，过滤，后加盐酸，清洗干燥得铜单质 ‎②用电解法，使用惰性电极电解，阴极上生成铜单质 ‎(4)物理沉降、物质之间相互反应、生物降解 学业分层测评(四)‎ ‎(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)2‎ C．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】　C ‎2．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】　D ‎3．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】　D ‎4．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】　C ‎5．下列说法中正确的是(　　)‎ A．软水中一定不含Ca2＋、Mg2＋‎ 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】　C ‎6．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．①②③ B．①③⑤‎ C．②③⑤ D．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】　B ‎7．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】　B ‎8．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100 mL含0.001 mol Mg2＋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200 mL溶液，则该混合液中H＋浓度为(　　)‎ A．1×10－2mol·L－1‎ B．1×10－3 mol·L－1‎ C．1×10－7 mol·L－1‎ D．1×10－10mol·L－1‎ ‎【解析】　交换原理为2HR＋Mg2＋===MgR2＋2H＋，故所得氢离子共有0.002 mol，而溶液体积为200 mL，即0.2 L，则c(H＋)＝＝1×10－2 mol·L－1。‎ ‎【答案】　A ‎[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＜1.013×105 Pa，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：‎ ‎(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10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。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－1×1 L×56 g·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－1×1 L×40 g·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 ‎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)①‎ ‎12．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：‎ ‎①第一步反应是__________反应(填“放热”或“吸热”)，判断依据是___________________________________________________________________。‎ ‎②1 mol NH(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‎32 g CH3OH转移6 mol 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NH ‎3·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＝－346 kJ·mol－1。‎ ‎(3)根据电子守恒可得n(CH3OH)∶n(HNO3)＝1∶＝5∶6。‎ ‎【答案】　(1)①NH＋OH－NH3·H2O ‎②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＝－273 kJ·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＝－346 kJ·mol－1‎ ‎(3)5∶6‎ ‎13．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＋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