人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题1 获取洁净的水同步达标检测题

获取洁净的水

课时演练·促提升

A组

1.向天然水中加入下列物质的溶液时,无沉淀产生的是 (　　)

A.肥皂 B.熟石灰

C.纯碱 D.小苏打

解析:小苏打为NaHCO3,与Ca2+和Mg2+不能形成沉淀,肥皂中有效成分与Ca2+和Mg2+可以生成硬脂酸钙和硬脂酸镁沉淀。

答案:D

2.为了获得饮用水,凝聚过程中除去其中的悬浮物,可加入的净水剂是(　　)

A.FeCl3 B.NaCl

C.Ca(ClO)2 D.MgCl2

解析:NaCl不能用于净水,Ca(ClO)2用于杀菌消毒,而不能使水中的悬浮杂质沉降,铝盐和铁盐会形成Al(OH)3胶体和Fe(OH)3胶体,可吸附水中的固体小颗粒而沉降,从而达到净水的目的。

答案:A

3.下列有关水的叙述中,错误的是(　　)

A.硬水中的Ca2+、Mg2+有阻碍肥皂起泡的作用

B.用漂白粉对自来水消毒会增加水的硬度

C.锅炉用水必须经过软化

D.用磺化煤软化的水不能饮用

解析:A中肥皂的主要成分与Ca2+、Mg2+反应生成沉淀,正确;B中漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,使用漂白粉消毒,会引入Ca2+,使c(Ca2+)增大,正确;C中若锅炉内使用硬水,则易形成沉淀,而使金属受热不均匀出现危险,正确。

答案:D

4.用下列方法除去含Ca2+、Mg2+、HC、Cl-的硬水,所得水含离子浓度最小的是(　　)

A.蒸馏 B.加热煮沸法

C.用石灰纯碱法 D.用离子交换法

解析:蒸馏可以制得非常纯的蒸馏水,几乎不含任何杂质离子,所以A项是正确的;加热煮沸法只可降低Ca2+、Mg2+、HC的浓度,但不能除去Cl-;石灰纯碱法或离子交换法虽比加热煮沸除去Ca2+、Mg2+彻底,但仍不能完全除去,也不能除去其他阴离子,并在除掉Ca2+、Mg2+的同时增加了Na+的浓度。

答案:A

5.下列说法中,不正确的是(　　)

A.加热法只可软化具有暂时硬度的硬水

B.海水淡化的主要方法有蒸馏法和电渗析法等

C.反应2NaR+Ca2+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水,[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;硬水软化是指减少或除去水中的Ca2+和Mg2+,不能除净。

答案:D

6.某溶液中含有Fe2+、Al3+、Ag+、Cu2+,为分别得到各含一种金属阳离子的沉淀物。可采取①通入H2S气体,②通过CO2气体,③加入盐酸,④加入氢氧化钠溶液四个步骤,每次通入或加入试剂均过量,且每次都把沉淀物滤出,其操作的正确顺序是(　　)

A.③①④② B.①③④②

C.④②①③ D.④②③①

解析:要使离子逐一沉淀出来,即每加一种试剂,只得一种沉淀。若先加NaOH,则四种离子都会出现沉淀,NaOH过量,只有Al(OH)3溶解,其余均为沉淀,故先加NaOH是不可以的,排除C、D。若先加H2S气体,则Ag+、Fe2+和Cu2+都会沉淀出来,故排除B。A中先加③盐酸至过量,则Ag+形成AgCl沉淀出来;再加①H2S气体,Cu2+形成CuS沉淀出来;由于第一步中加入盐酸过量,所以不生成FeS沉淀,FeS不溶于水,但溶于酸;再加入④NaOH过量,Al3+形成Al,Fe2+形成沉淀;最后通入②CO2气体,可以使Al形成Al(OH)3沉淀。CO2+2H2O+AlHC+Al(OH)3↓,故选A。

答案:A

7.下列说法不正确的是(　　)

A.蒸馏法淡化海水是将水加热蒸发汽化,然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水的方法

B.离子交换膜分为阳膜和阴膜,阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过,这就是离子交换膜的选择透过性

C.阳离子交换树脂中的H+可与水中的金属阳离子M+交换

D.阴离子交换树脂中既含有阳离子,又含有阴离子,因此既能与水中的阳离子交换,又能与水中的阴离子交换

解析:阴离子交换树脂的交换基团是OH-,只能与溶液中的阴离子交换。

答案:D

8.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.注入液氯消毒

(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)用碱调节污水到中性的方法不可取,因为这样只是换了一种污染水的方法。

(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HClO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(答出平衡移动即可)

(4)C

9.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+可以往水中加入石灰和纯碱,试剂添加时先加　　　　后加　　　　,原因是　 

　。 

(2)下列物质中,　　　　(填写序号)可以作为氯气的代用品。 

①臭氧　②NH3(液)　③K2FeO4　④SO2

(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　　　　(填“阴”或“阳”,下同)离子交换树脂和　　　　离子交换树脂的离子交换柱(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)石灰　纯碱　过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来

(2)①③

(3)阳　阴

B组

1.水是人类生存和发展的宝贵自然资源。下列有关水资源保护的说法中,不正确的是(　　)

A.重金属离子对人体有害,可采用沉淀反应除去

B.化肥中含有植物营养素,可大量使用以改善水环境

C.轧钢厂排出的含盐酸的废水,可用熟石灰中和处理

D.天然水中的细小悬浮颗粒,可用明矾等混凝剂净化

解析:重金属离子易与C、OH-反应产生沉淀,因此可以采用沉淀法,A正确;B项中易造成“水华”现象污染水源,B错误;C、D均正确。

答案:B

2.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NH3

C.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HClO,HClO具有强氧化性,B错误;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。

答案:B

3.用高铁酸钠(Na2FeO4)对来自河湖的淡水消毒是城市饮用水处理的一种新技术,下列对Na2FeO4用于饮用水消毒处理的分析正确的一项是(　　)

A.Na2FeO4在溶液中显强碱性,能消毒杀菌

B.在Na2FeO4中Fe为+6价,具有强氧化性,能消毒杀菌

C.Na2FeO4的还原产物是Fe3+,易水解为Fe(OH)3胶体,可使水中悬浮物聚沉沉降

D.Na2FeO4的还原产物是Fe2+,易水解为Fe(OH)2,可使水中悬浮物聚沉沉降

解析:Na2FeO4属于强碱弱酸盐,其溶液呈碱性,但不是强碱性,也不是它能杀菌消毒的主要原因。C项描述虽然正确,却与本题要求无关。

答案:B

4.(1)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂,还可将废水中少量的S2-、N和CN-等有毒有害的还原性酸根离子氧化去除。请写出用ClO2将废水中剧毒的CN-氧化成无毒气体的离子方程式　　　　　　　　　　　,并说明该方法的优点　　　　　　　　　　　。 

(2)下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图:

活性炭的作用是　　　　　　　　　　　;O3消毒的优点是　　　　　　　　　　　。 

A、B中放置的物质名称分别是:A　　　　　　　　　　　;B　　　　　　　　　　　。 

解析:(1)根据电荷守恒、电子守恒、元素守恒可配平。(2)活性炭能吸附水中某些有毒或有异味的分子,O3消毒不引入新杂质,A、B应为离子交换树脂,其中阴离子交换树脂不能在前,因为离子交换过程中产生的OH-易与Ca2+、Mg2+形成不溶性物质而造成堵塞。

答案:(1)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-　将剧毒的CN-转化为无毒的CO2、N2

(2)吸附水中的有机物(或去除水中的异味)　反应产物无毒无害　阳离子交换树脂　阴离子交换树脂

5.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　　　　　　　　　　　　(填任意两种),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+)=1.2×10-3 mol·L-1,c(Mg2+)=6×10-4 mol·L-1,则此水的硬度为　　　; 

(5)若(4)中的天然水还含有c(HC)=8×10-4 mol·L-1,现要软化10 m3这种天然水,则需先加入Ca(OH)2　　　 g,后加入Na2CO3　　　g。 

解析:(4)将Mg2+形成的硬度转化为Ca2+形成的硬度时,将每摩尔Mg2+看作是等物质的量的Ca2+即可,则此天然水中钙离子的总浓度为1.8×10-3mol·L-1,每升水中相当于含CaO的质量为:1.8×10-3mol·L-1×1L×56g·mol-1=0.1g,所以该天然水的硬度为10°。

(5)含有暂时硬度的硬水在软化时需先将Mg2+形成的硬度转化为Ca2+形成的硬度。10m3天然水中含有Mg2+的物质的量为:104L×6×10-4mol·L-1=6mol,将其转化为Mg(OH)2沉淀时需OH-12mol。此天然水中含有的HC也会与OH-发生反应,将8molHC转化为C时需OH-8mol,所需OH-总量为20mol,即所需Ca(OH)210mol,其质量为740g。天然水中含有Ca2+12mol,所加Ca(OH)2中含Ca2+10mol,此时共有Ca2+22mol,其中由HC转化的C沉淀出Ca2+8mol,将其余Ca2+沉淀下来还需外加C14mol,即需要加入Na2CO31484g。

答案:(1)O2　CO2(或氮气)

(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(铝盐、铁盐各任选一种)　铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体,它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异种电荷的胶体微粒,使其聚沉,达到净化目的

(3)水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中胶体及悬浮物沉淀下来,而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子

(4)10°

(5)740　1 484