化学与资源的开发利用

化学与资源的开发利用内容摘要：

________。 (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 1176。 的水是指每升水含 10 m g Ca O 或与之相当的物质( 如 m g M gO )。 若某天然水中 c ( Ca2 ＋) ＝ 10－ 3m ol L－ 1，c ( M g2 ＋) ＝ 6 10－ 4m o l L－ 1，则此水的硬度为 ____ ____。 ( 5) 若 ( 4) 中的天然水还含有 c ( H CO－3) ＝ 8 10－ 4m ol L－ 1，现要软化 10 m3这种天然水，则需先加入 Ca ( O H )2___ _____g ，后加入Na2CO3________g。 [解析 ](1)天然水中溶解的气体主要有 OCO N2等。 (2)天然水加入混凝剂净化的主要原理是混凝剂中电离的铝离子 、 铁离子在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体 ， 表面积很大 ， 吸附水中的悬浮杂质 ， 常用的混凝剂有明矾 、 硫酸铝 、 硫酸铁 、 硫酸亚铁等。 (3)水的净化是通过混凝剂 (如明矾等 )将水中的胶体及悬浮物除去 ， 而水的软化是使水中的Ca2＋ 、 Mg2＋ 浓度减小。 ( 4) 水的硬度计算式：  1. 2 10－ 3＋ 6 10－ 4 m ol L－ 1 56 g m ol－ 1 103 m g/g 1 L10 m g/1 176。 ＝10176。 (5)综合 (4)已知 10 m3天然水中 则 m[Ca(OH)2]＝ 10 mol 74 gmol－ 1＝ 740 g， m(Na2CO3)＝ 14 mol 106 gmol－ 1＝ 1 484 g。 [答案 ](1)O2 CO2(或 N2) (2)明矾 、 硫酸铝 、 硫酸铁 、 硫酸亚铁 (填其中任何两种 ) 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体 ， 它可吸附水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体 ， 使其聚沉 ， 达到净化目的 (3)水的净化是通过混凝剂 (如明矾等 )将水中的胶体及悬浮物除去 ， 而水的软化是使水中的Ca2＋ 、 Mg2＋ 浓度减小 (4)10176。 (5)740 1 484 特别提醒 水的暂时硬度和永久硬度的区别： 主要区别在于所含的主要阴离子种类的不同 ，由 Mg(HCO3)2或 Ca(HCO3)2所引起的水的硬度叫暂时硬度 ， 由钙和镁的硫酸盐或氯化物等所引起的水的硬度叫永久硬度。 天然水的硬度是泛指暂时硬度和永久硬度的总和。 变式训练 1． 自来水生产的流程示意图如下： (1)① 混 凝 剂 除 去 悬 浮 物 质 的 过 程________(填字母 )。 a． 只是物理变化 b． 只是化学变化 c． 是物理和化学变化 ② FeSO47H2O是常用的混凝剂 ， 它在水中最终生成 ________沉淀。 (2)实验室中 ， 过滤操作用到的玻璃仪器是____________。 (3)一打开自来水的水龙头 ， 会感觉略有刺激 性 气 味 ， 其 原 因 是________________________________________________。 (请写出相关的化学反应方程式 )；该过程中 ，如果消耗了标准状况下的 Cl2 112 L， 则在反应中作氧化剂的 Cl2为 ____g。 ( 4) 测定水中的溶解氧：量取 20 m L 水样，迅速加入 M n S O4和K O H 混合 溶液，再加入 KI 溶液，立即塞好塞子，振荡使反应完全。 打开塞子，迅速加入适量硫酸，此时有碘单质生成。 用 m ol L－ 1Na2S2O3溶液滴定生成的碘 ， 消耗了 m L Na2S2O3溶液。 已知在碱性溶液中，氧气能迅速氧化 Mn2 ＋，生成物在酸性条件下可以将碘离子氧化为碘单质，自身重新被还原为Mn2 ＋。 上述过程发生的反应可表示为： 2 M n2 ＋＋ 4OH－＋O2== = 2M n O ( O H )2， M n O ( O H )2＋ 2I－＋ 4H＋== =I2＋ Mn2 ＋＋3H2O ， I2＋ 2S2O2 －3== = 2 I－＋ S4O2 －6。 据此确定水中的溶解氧量________( 以 m g L－ 1为单位 )。 [ 答案 ] ( 1) ① C ② F e ( OH ) 3 ( 2) 漏斗、烧杯、玻璃棒 ( 3) C l 2 ＋ H 2 O HC l ＋ HC lO 17 7. 5 ( 4) 12 .0 m g L－ 1 [ 解析 ] ( 1 ) 混凝剂溶于水生成胶体的过程是化学变化，胶体吸附悬浮物质的过程是物理变化。 ( 2 ) 实验室过滤操作所用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒。 ( 3) 自来水往往用氯气消毒，氯气与水反应的化学方程式为：Cl2＋ H2O HCl ＋ HClO ，该反应中， Cl2既 作氧化剂、又作还原剂，且二者的质量比为 1 ∶ 1 ，因而标准状况下的 1 12 L C l2中，作氧化剂的 Cl2为 1 12 L 247。 2247。 L m ol－ 1 71 g m ol－ 1＝ 177 .5 g。 ( 4)由方程式可得关系式： O2～ 2 M n O ( OH )2～ 2I2～ 4S2O2 －3，故 20 mL 水样中溶解 O2的质量为：14 0 m ol L－ 1 3 .00 10－ 3L 32 g m ol－ 1＝ 10－ 3g ＝ m g ，即水中的溶解氧量为 m g20 1 0－ 3L＝ m g L－ 1。 1． 氯碱工业 离子交换膜法电解食盐水： (1)设备 离子交换膜电解槽。 离子交换膜只允许阳离子通过。 ( 2) 原理 2N aC l ＋ 2H 2 O ==== =通电 2N aOH ＋ H 2 ↑ ＋ Cl 2 ↑。 ( 3) 工艺流程 粗盐水 ―― →沉淀剂过滤 ―― ― ― →加适量稀盐酸离子交换树脂 ― → 精盐水。 在进入电解槽前需通 过阳离子交换塔进一步除去 Ca2 ＋、 Mg2＋等离子，以防损坏离子交换膜。 ( 4) 粗盐的精制 ① 目的：除去泥沙，使 Ca2 ＋、 Mg2 ＋、 Fe3 ＋、 SO2 －4等离子的含量达到要求。 ② 原因： Ca2 ＋、 Mg2 ＋等会在碱溶液中形成沉淀，损坏离子交换膜，泥沙及 SO2 －4会引起杂质。 ③ 试剂： B aC l2。