2019届一轮复习人教版水资源的开发、利用及防护学案

2019届一轮复习人教版水资源的开发、利用及防护学案

增分点1　水资源的开发和利用 ‎ [知识查补]‎ ‎1．水资源的定义 根据世界气象组织和联合国教科文组织中有关水资源的定义，水资源是指可被利用或有可能被利用的水源，这个水源应具有足够的数量和合适的质量，并满足某一地方在一段时间内具体利用的需求。‎ ‎2．水资源开发和利用 水资源开发利用，是改造自然、利用自然的一个方面，其目的是发展社会经济。当前各国都强调在开发利用水资源时，一般考虑经济效益、社会效益和环境效益三方面。‎ ‎(1)海水淡化 ‎①海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中分离出盐分，以达到淡化海水的目的。‎ ‎②海水淡化的方法及原理 淡化方法 原理 蒸馏法 将海水加热蒸发汽化，然后冷凝水蒸气得到蒸馏水 电渗析法 利用阴、阳离子交换膜对水中阴离子、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移入另一部分水中而达到除盐目的 离子交 换法 用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阳离子和阴离子，得到去离子水的方法 ‎③海水蒸馏原理示意图 ‎(2)从海水中提取食盐 从海水中提取食盐的方法主要是盐田法。盐田法(又叫滩晒法)历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法，现在还在广泛使用。‎ ‎(3)从海带中提取碘 ‎①工艺流程 ‎②反应原理 海带中的碘元素主要以碘离子的形式存在，提取时用适当的氧化剂(H2O2)将其氧化成单质碘，再用有机溶剂将碘萃取出来，反应的离子方程式为2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。‎ ‎(4)其他资源的利用 ‎①氯碱工业；②海水提溴；③海水提镁。‎ ‎[增分题例]‎ ‎【例1】　从海水中提取食盐和溴的过程如下：‎ 下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．海水淡化的常见方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等 B．通过电解NaCl溶液可以直接得到Cl2，间接产品有NaClO C．步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的为富集溴元素 D．步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，有关反应的离子方程式为Br2＋SO2‎ ‎＋2H2O===2H＋＋SO＋2HBr 解析　海水淡化的常见方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，A正确；电解NaCl溶液：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH，由以上反应生成的Cl2和NaOH进一步反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，可得到NaClO，B正确；步骤Ⅰ中获得低浓度的Br2溶液，再经过步骤Ⅱ、Ⅲ可富集溴元素，C正确；SO2与Br2发生氧化还原反应：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，产物是两种强酸，D错误。‎ 答案　D ‎【例2】　海洋是人类的巨大宝库，在淡水资源短缺的今天，对海水(含Na＋、Cl－、Mg2＋、SO、K＋、Br－等)进行淡化处理是获得淡水的一种重要途径，水的净化处理是一项极为常见而又重要的工作。‎ ‎(1)在净水过程中需用到混凝剂，混凝剂除去悬浮物质的过程中发生了________(填“物理”“化学”或“物理和化学”)变化，其中不能作为混凝剂使用的是________(填序号)。‎ a．硫酸铝 b．氧化铝 c．碱式氯化铝 d．氯化铁 ‎(2)最早用于海水淡化的方法是蒸馏法，其原理是________________，此方法需要大量的能源，但现代蒸馏法可利用太阳能提供蒸馏所需要的能量，此过程中的能量转化形式为______________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(3)离子交换法是海水淡化的一种重要方法，其工作原理为：使海水分别通过阳离子交换树脂(成分表示为RH)和阴离子交换树脂(成分表示为ROH，两种树脂均不易电离)，工作时海水中的离子分别与树脂上的—H、—OH交换，—H、—OH分别以H＋、OH－形式进入水中，某海水淡化车间的生产流程如图所示。则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂为A柱________(填“RH”或“ROH”)，这样放置可以防止因形成沉淀造成交换膜功能下降，写出形成沉淀时的离子方程式________________________‎ ‎____________________________________________________________，‎ 另外写出海水中SO被留在离子交换树脂中的离子方程式_______________。‎ 解析　(1)净水过程从悬浮物质变化角度看，它是被混凝剂吸附后形成大颗粒而沉淀下来，是物理变化；从混凝剂角度看，因Al3＋、Fe3＋最终转化为Al(OH)3、Fe(OH)3胶体，故是化学变化。由于Al2O3不溶于水且无吸附性，故它不能作混凝剂。‎ ‎(2)蒸馏的原理是海水中盐与水沸点不同，加热使沸点低的水汽化形成水蒸气，水蒸气经冷凝后得淡水。‎ ‎(3)利用离子交换法淡化海水时，应将海水先通过阳离子交换树脂RH，后通过阴离子交换树脂ROH；因为若先通过阴离子交换树脂，交换下来的OH－会与海水中的Mg2＋反应生成难溶的Mg(OH)2，这样会使离子交换膜发生堵塞从而影响交换效果。‎ 答案　(1)物理和化学　b ‎(2)水的沸点低于盐的沸点，加热海水时，沸点低的水先汽化形成水蒸气，经冷凝后得淡水，而盐则留在残余物中　太阳能转化为热能 ‎(3)RH　Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓　2ROH＋SO===R2SO4＋2OH－‎ 增分点2　水资源的污染与防护 ‎ [知识查补]‎ ‎1．赤潮 在海洋的近海处，有时可看到水面上漂浮着成片的带状或块状的东西，呈红色，这是水中藻类等浮游生物的群落所组成，称为赤潮淡水湖泊的富营养化即水体有机物和营养盐(氮和磷)过多引起的，赤潮能使水中溶解的氧急剧减少。破坏水产资源，使海水发臭，造成水质恶化。‎ ‎2．酸雨 酸雨是指pH小于5.6的酸性降水。形成酸雨的酸性物质最主要是硫酸，其次是硝酸。酸雨中的硫酸、硝酸是由进入大气中的SO2和氮的氧化物生成的。‎ ‎3．汞污染——水俣病 水俣病是因食入被有机汞污染的河水中的鱼、贝类所引起的甲基汞为主的有机汞中毒。‎ ‎【案例】　日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的废水中含有汞，这些废水排入海湾后经过某些生物的转化，形成甲基汞。这些汞在海水和鱼类中富集，又经过饮食使人中毒。当时水俣地区公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。‎ ‎4．镉污染——骨痛病 镉是人体不需要的元素，镉进入人体，使人体骨骼中的钙大量流失，使骨质疏松、关节疼痛。‎ ‎【案例】　日本富山县的一些铅锌矿在开采和冶炼中排放废水，废水在河流中积累了重金属“镉”。人长期饮用这样的河水，食用浇灌含镉河水生产的稻谷，就会得“骨痛病”。病人骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折。‎ ‎[增分题例]‎ ‎【例3】　水是人类生存和发展的宝贵资源，而水质的污染问题却越来越严重。目前，世界各国已高度重视这个问题，并采取积极措施进行治理。‎ ‎(1)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都正确的是________(填字母编号，可多选)。‎ 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 含纯碱的废水 加石灰水反应 化学法 ‎(2)下图是某市污水处理的工艺流程示意图：‎ ‎①下列物质中不可以作为混凝剂(沉降剂)使用的是________(填字母编号，可多选)。‎ A．偏铝酸钠 B．氧化铝 C．碱式氯化铝 D．氯化铁 ‎②混凝剂除去悬浮物质的过程是________(填字母编号)。‎ A．只是物理过程 B．只是化学过程 C．是物理和化学过程 ‎(3)在氯氧化法处理含CN－的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一)，氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。‎ 某厂废水中含KCN，其浓度为650 mg·L－1。现用氯氧化法处理，发生如下反应：‎ KCN＋2KOH＋Cl2===“KOCN”＋2KCl＋H2O再投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请配平下列化学方程式：KOCN＋KOH＋Cl2―→CO2＋N2＋KCl＋H2O。若处理上述废水‎20 L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需液氯________ g。‎ 解析　(1)污染治理要求能除掉有毒的物质，新生成的物质对环境无污染，物理法与化学法的区别是否有新物质生成。A.酸和碱性氧化物的反应为化学反应，为化学法，故A错误；B.硫酸铜可溶，所以不能沉淀除去，故B错误；C.含纯碱的废水，加石灰水反应生成沉淀，为化学方法，故C正确；‎ ‎(2)①氧化铝在水中不能水解，不能生成胶状物或絮状沉淀，不能用作混凝剂，而偏铝酸钠、碱式氯化铝、氯化铁在溶液中易水解生成胶体可作为混凝剂；②混凝剂能使固体颗粒沉淀，且混凝剂在水中发生水解是化学变化，故混凝剂除去悬浮物质的过程是物理和化学过程。‎ ‎(3)反应中KOCN→N2，N元素化合价由－3价升高为0价，共升高6价，Cl2→KCl，Cl元素化合价由0价降低为－1价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故N2系数为1，Cl2系数为3，结合原子守恒配平其它物质的系数，平衡后方程式为：2KOCN＋4KOH＋3Cl2===2CO2＋N2＋6KCl＋2H2O；废水中KCN的质量为650 mg/L×‎20 L＝13 000 mg＝‎13 g，物质的量为‎13 g/(‎65 g/mol)＝0.2 mol，使KCN完全转化为无毒物质，应生成CO2、N2，整个过程中C元素化合价由＋2价升高为＋4价，N元素化合价由－3价升高为0价，Cl元素化合价由0价降低为－1价，电子转移守恒可知2×n(Cl2)＝0.2 mol×(4－2)＋0.2 mol×[0－(－3)]，解得n(Cl2)＝0.5 mol，故需要氯气的质量为0.5 mol×‎71 g/mol＝‎35.5 g。‎ 答案　(1)C　(2)①B　②C　(3)2　4　3　2　1　6　2　35.5‎