2022年苏教化学智能优化训练水的净化与污水处理

1．明矾是一种较好的净水剂，这是因为()A．本身有较强的吸附性B．本身与悬浮杂质生成沉淀C．Al3＋水解呈酸性D．Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体有吸附作用解析：选D。明矾溶于水电离出Al3＋，Al3＋水解生成Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体有吸附作用。2．(2022年宁波高二检测)自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒，又知氯气与水反应的产物之一是盐酸。市场上有些不法商贩为牟取暴利，用这样的自来水冒充纯净水(离子的浓度非常低)出售，给人们的生活造成了一定的不良影响。在下列化学试剂中，可以用于鉴别这种自来水和纯净水的是()A．酚酞试液 B．氯化钡溶液C．氢氧化钠溶液 D．硝酸银溶液答案：D3．污水处理的主要方法有：①中和法；②化学沉淀法；③氧化还原法；④过滤法，其中属于化学方法的是()A．①②③ B．①②④C．②③④ D．①②③④解析：选A。污水处理主要是除去水中含有的多余金属离子，调节酸碱性，除去泥沙等不溶物，除去有毒物质。4．(2022年高考大纲全国卷)某含铬(Cr2Oeq\o\al(2－,7))废水用硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。该沉淀经干燥后得到nmolFeO·FeyCrxO3。不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是()A．消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(2－x)molB．处理废水中Cr2Oeq\o\al(2－,7)的物质的量为eq\f(nx,2)molC．反应中发生转移的电子数为3nxmolD．在FeO·FeyCrxO3中，3x＝y解析：选A。Cr2Oeq\o\al(2－,7)具有强氧化性，FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O具有强还原性，二者发生氧化还原反应，Fe2＋被氧化成Fe3＋，Cr2Oeq\o\al(2－,7)中＋6价Cr被还原成＋3价Cr。该反应中，Fe失电子的物质的量等于Cr得电子的物质的量，则有nymol＝3nxmol，即3x＝y。据Cr、Fe原子守恒可知，生成nmolFeO·FeyCrxO3时，消耗eq\f(nx,2)molCr2Oeq\o\al(2－,7)，消耗n(y＋1)mol硫酸亚铁铵，反应中转移电子的物质的量为eq\f(nx,2)mol×6＝3nxmol，又知3x＝y则消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(3x＋1)mol。5．(2022年高考课标全国卷)[化学——选修化学与技术]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10mgCaO或与之相当的物质(如mgMgO)。若某天然水中c(Ca2＋)＝×10－3mol·L－1，c(Mg2＋)＝6×10－4mol·L－1，则此水的硬度为________；(5)若(4)中的天然水还含有c(HCOeq\o\al(－,3))＝8×10－4mol·L－1，现要软化10m3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×10－3mol·L－1，每升水中相当于含CaO的质量为：×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＝6mol，将其转化为Mg(OH)2沉淀时需OH－12mol。此天然水中含有的HCOeq\o\al(－,3)也会和OH－发生反应，将8molHCOeq\o\al(－,3)转化为COeq\o\al(2－,3)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HCOeq\o\al(－,3)转化的COeq\o\al(2－,3)沉淀出Ca2＋8mol，将其余Ca2＋沉淀下来还需外加COeq\o\al(2－,3)14mol，即需要加入Na2CO31484g。答案：(1)O2CO2(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)74014841．用明矾净化后的自来水是()A．含悬浮杂质少的水 B．硬水C．软水 D．纯水解析：选A。明矾净水是利用Al3＋水解生成Al(OH)3胶体吸附一些悬浮的杂质。2．(2022年扬州调研)自来水厂常用Cl2给自来水消毒。若用自来水配制下列溶液，不会产生明显药品变质的是()A．石蕊试液 B．硝酸银溶液C．硫化钠溶液 D．氯化铝溶液解析：选D。经Cl2消毒的自来水中含有Cl2、Cl－、H＋、ClO－、HClO等粒子，能与石蕊试液作用(可使其被漂白)，与AgNO3溶液作用(生成AgCl白色沉淀)，与Na2S溶液反应(将S2－氧化为S)。3．下列所述情况可能引起水污染的是()①城市生活污水的任意排放②农业生产中农药、化肥使用不当③海上油轮石油泄漏④工业生产中废液、废渣、废气的排放A．①③ B．①④C．②④ D．①②③④解析：选D。上述过程均能造成水体污染。4．下列试剂：①过氧化氢；②臭氧；③液氯；④漂白粉；⑤过氧化钠；⑥二氧化氯，其中可用于自来水的杀菌消毒的是()A．①②⑤ B．③④⑥C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥解析：选C。由上述物质的用途可知，Na2O2是一种供氧剂，虽然遇水生成强氧化性的物质，但生成的NaOH溶于水是一种有害物质。5．(2022年无锡高二检测)勤洗手和经常对环境进行消毒是预防传染病的有效途径。某消毒液为无色液体，用红色石蕊试纸检验，发现试纸先变蓝后褪色。则该消毒液的主要成分可能是()A．KMnO4 B．H2O2C．NaClO D．NH3·H2O解析：选C。无色液体首先排除A(KMnO4显紫色)。红色石蕊试纸先变蓝后褪色，说明该消毒剂显碱性且具有漂白性，NH3·H2O不具有漂白能力，而H2O2显弱酸性，故只能选C。6．下列关于净水的说法中正确的是()A．活性炭和Al(OH)3一样，表面积很大，通过吸附悬浮杂质使水净化B．O3之所以能杀菌是利用该物质的不稳定性C．氯胺(NH2Cl)之所以能杀菌是因为该物质水解可生成次氯酸D．天然水经过沉降消毒处理后可直接饮用解析：选C。利用活性炭的吸附作用去除水中的异味，O3能杀菌是利用其强氧化性，而D项中饮用水需达到一定的标准，如pH大小，Ca2＋、Mg2＋总浓度，细菌个数等，均要达到规定的标准。7．关于污水处理的下列说法中不正确的是()A．含磷洗衣粉的排放会导致水体富营养化，有利于藻类生长，应提倡使用含磷洗衣粉B．可将生活污水处理成“中水”用于灌溉C．治污之本在于治源，应大力提倡绿色化学D．活性污泥法是一种生物化学方法，可处理污水解析：选A。含磷洗衣粉的排放会导致水体富营养化，使藻类猛长，造成水中缺氧，水生生物死亡，造成水污染。8．(2022年莆田调研)高铁酸钠(Na2FeO4)的氧化性比KMnO4还强，它易被还原成Fe3＋，是一种值得推广的新型净水剂。下列关于用Na2FeO4作为净水剂的分析中，错误的是()A．同物质的量相比，Na2FeO4的消毒效率是Cl2的倍B．该物质既能杀菌消毒，又能使水澄清净化C．该物质既能杀菌消毒，又能除去水中的Ca2＋、Mg2＋D．用该物质净水，不会引入对人体健康有害的物质解析：选C。由Na2FeO4→Fe得3e－3＋，Cl2→2Cl－得2e－知，同物质的量时，二者消毒效率之比为3∶2；由于还原产物为Fe3＋，其水解生成的Fe(OH)3胶体可吸附水中的悬浮物质，达到净水目的，但不能除去水中的Ca2＋和Mg2＋。9．(2022年漳州高二检测)最近科学研究表明，用氯气杀灭自来水中的病菌并非优良方法，氯胺(NH2Cl)在中性或酸性条件下是一种更好的强消毒剂。氯胺的消毒原理之一是()A．NH2Cl＋HCl=NH3↑＋Cl2↑B．NH2Cl＋H2ONH3＋HClOC．NH2Cl=NHeq\o\al(＋,2)＋Cl－D．NH2Cl＋HClONH2ClO＋HCl解析：选B。NH2Cl水解后，生成具有强氧化性的HClO而杀菌消毒。10．(2022年南安模拟)聚合氯化铝(PAC)通式为[Al2(OH)nCl6－n]m，是无机高分子混凝剂，它是用软铝矿(主要成分Al2O3·H2O)为原料制备，制备的最后一步反应是将Al(OH)3凝胶与[Al(OH)2(H2O)4]Cl按照一定配比恰好完全反应制得PAC，则该反应中前者与后者的物质的量之比为()A．1∶1 \f(4－n,6－n)\f(n－4,6－n) \f(1,m)解析：选C。利用Al及Cl原子守恒解题，PAC单元中，Cl：6－n，Al：2，设前者为xmol，后者为ymol，x＋y＝2，y＝6－n，则x＝n－4。11．用二氧化氯(ClO2)、高铁酸钠(Na2FeO4摩尔质量为166g·mol－1)等新型净水剂替代传统的净水剂Cl2，对淡水进行消毒是城市饮用水处理的新技术。ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl－和Fe3＋。(1)如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么，ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是________________>________________>______________。(2)高铁酸钠之所以能净水，除它本身具有强氧化性外，另一个原因可能是________________________________________________________________________。解析：(1)设ClO2、Na2FeO4、Cl2的质量均为1g，则被还原时，它们得到电子的物质的量分别为：ClO2：eq\f(1g,g·mol－1)×5＝mol；Na2FeO4：eq\f(1g,166g·mol－1)×3＝mol；Cl2：eq\f(1g,71g·mol－1)×2＝mol。故三种物质的消毒效率由大到小的顺序是ClO2>Cl2>Na2FeO4。(2)高铁酸钠杀菌后铁元素被还原为Fe3＋，Fe3＋发生水解反应生成Fe(OH)3胶体：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋，能吸附带负电的胶体杂质和悬浮物。答案：(1)ClO2Cl2Na2FeO4(2)高铁酸钠杀菌后铁元素被还原为Fe3＋，Fe3＋发生水解反应生成Fe(OH)3胶体：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋，能吸附带负电荷的胶体杂质和悬浮物12．某厂废水中含×10－3mol·L－1的Cr2Oeq\o\al(2－,7)，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料的化合价依次为＋3、＋2)，设计了如下实验流程：(1)第①步反应的离子方程式是__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)第②步中用pH试纸测定溶液pH的操作是：_______________________________________________________________________________________________________________。(3)第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有________________。(4)欲使1L该废水中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)完全转化为，理论上需要加入____________gFeSO4·7H2O。解析：(1)Cr2Oeq\o\al(2－,7)有较强氧化性，FeSO4·7H2O中Fe2＋有一定的还原性，在酸性介质中发生氧化还原反应，Cr2Oeq\o\al(2－,7)转化为Cr3＋，Fe2＋转化为Fe3＋。Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋＋6Fe2＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。(2)应将试纸展放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液滴在试纸中部，再与标准比色卡对照得出pH。(3)由题给框图可得：Fe2＋过量，加NaOH溶液时，产生Cr(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2三种沉淀。(4)1L废水中含n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝×10－3mol。由题意得：Cr2Oeq\o\al(2－,7)～，所以理论上n(FeSO4·7H2O)＝10n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝mol。m(FeSO4·7H2O)＝mol×278g·mol－1＝13.9g。答案：(1)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(2)将一小片pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2(4)13．国务院强调，调水必须坚持“三先三后”的原则。在调水工程中，沿途工业污水的任意排放是造成水质恶化的最大隐患。经检测，某工厂废液中含有大量的Mg2＋、Al3＋、Cu2＋、Ag＋。试分析回答下列问题。(1)该废液中可能大量存在的一种阴离子是________(填字母代号)。A．SOeq\o\al(2－,4) B．NOeq\o\al(－,3)C．Cl－ D．COeq\o\al(2－,3)(2)检测废液中铝元素的含量，需将其从废液样品中分离出来，所用的试剂可以是________溶液，铝元素发生变化的离子方程式是________________________________________________________________________。(3)为了回收废液中的金属银，某同学设计了如下方案：若依该方案获得Ag108g，为保证不污染环境和Cl2的循环利用，理论上应提供标准状况下的H2的体积为____________。(Ag的相对原子质量为108)解析：(1)从选项可以看出，能与Ag＋大量共存的阴离子只有NOeq\o\al(－,3)，故选B。(2)要想从溶液中分离出Al3＋，一般需要沉淀其他离子而其本身不沉淀，要想达到这个目的，只能用强碱NaOH或KOH，离子方程式