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  4. 水的净化硬水和软水自然界水的循环海水淡化

(6分)请回答下列有关水的问题:(1)自来水生产过程中常用过滤的方法除去水中不溶性杂质,再进行消毒。X是一种常见的自来水消毒剂,工业上制取X的化学方程式为:Cl2+2NaClO2=2Na

一、题文

(6分)请回答下列有关水的问题:
(1)自来水生产过程中常用过滤的方法除去水中不溶性杂质,再进行消毒。X是一种常见的自来水消毒剂,工业上制取X的化学方程式为: Cl2+2NaClO2=2NaCl+2X,则X的化学式是          
(2)地下水硬度过大会影响生产和生活,应软化后使用。
a.检验硬水常用的物质是          
b.如果某地下水钙、镁离子含量过高(假设主要以CaCl2、MgCl2形式存在),可先加入适量的熟石灰,反应的化学方程式为                                          ,再加入适量的纯碱后生成沉淀           ,即可将水软化。
(3)我市不少村镇小型河沟中藻类疯长,说明水体富营养化,你认为造成该现象的原因可能有          (正确选项有多个,请选填字母序号)。
A.化学肥料流失到河中B.排放的生活污水中有含磷洗涤剂
C.人畜的粪便流失到河中D.工业废水的排放

考点提示:水的净化,硬水和软水,自然界水的循环,海水淡化

二、答案

(1)ClO(2)a.肥皂水  b. Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+ CaCl2  碳酸钙(或CaCO3)(3)ABCD
(1)根据反应的化学方程式Cl2+2NaClO2=2NaCl+2X,反应物中氯、钠、氧原子个数分别为4、2、4,反应后的生成物中氯、钠、氧原子个数分别为2、2、0,根据反应前后原子种类、数目不变,则2X中含有2个氯原子和4个氧原子,则每个X分子由1个氯原子和2个氧原子构成,则物质X的化学式为ClO2
(2)a.生活中可用肥皂水来区分硬水和软水,产生泡沫较多的是软水,较少的硬水.
b.氢氧化钙和氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钙,反应的化学方程式为:Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2.加入适量的纯碱后,氯化钙与纯碱反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠.(3)河沟中藻类疯长,说明水体富营养化,造成水体富营养化的原因是水中氮、磷元素太多造成的,造成水中氮、磷元素太多的原因可能有:化学肥料流失到河中、排放的生活污水中有含磷洗涤剂、人畜的粪便流失到河中、工业废水的排放,故答案为:ABCD.

三、考点梳理

知名教师分析,《(6分)请回答下列有关水的问题:(1)自来水生产过程中常用过滤的方法除去水中不溶性杂质,再进行消毒。X是一种常见的自来水消毒剂,工业上制取X的化学方程式为:Cl2+2NaClO2=2Na》这道题主要考你对 水的净化硬水和软水自然界水的循环海水淡化 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:水的净化,硬水和软水,自然界水的循环,海水淡化

考点名称:水的净化
  • 定义:
    清除水中不好的或不需要的杂质,使水达到纯净的程度。
  • 四种净化水的方法,原理,作用:

    净化水的方法原理作用
    沉淀食难溶性的杂质沉淀下来,并与水分层使难溶性大颗粒沉降或加入明矾,形成的胶状物吸附杂质沉降
    过滤把液体与难溶于液体的固体物质分离除去难溶性杂质
    吸附利用物质的吸附作用,吸附水中一些难溶性杂质,臭味和色素除去难溶性杂质,部分可溶性杂质,臭味和色素
    蒸馏通过加热的方法使水变成水蒸气后冷凝成水除去可溶性杂质,使硬水软化

  • 水净化的方法:
    吸附,沉淀,过滤,蒸馏,杀菌

    吸附:常用明矾和活性炭,明矾溶于水后形成胶状物吸附水中的悬浮物,
    活性炭不仅可以吸附水中的悬浮物,还可以吸附在水中有异味的物质和色素
    沉淀:水中悬浮物别吸附后形成密度大的颗粒,从而使杂质沉淀
    过滤:除去水中不溶性的杂质
    蒸馏:除去可溶性杂质的方法
    杀菌:常用杀毒剂:漂白粉,氯气以及新型消毒剂二氧化氯等

    吸附、沉淀、过滤和蒸馏中单一操作净化程度较高的是蒸馏。综合运用时,按吸附→沉淀→过滤→蒸馏的顺序操作净化效果更好

    加絮凝剂(明矾)与活性炭净水的比较:
    净化水的方法原理能除去的杂质
    明矾净水明研溶于水后形成胶状物质,对杂质进行吸附,将微小颗粒吸附在一起形成大的固体颗粒而沉阵下来 不溶于水的微小固体颗粒
    活性炭净水利用内部疏松多孔的结构来吸附水中的微小颗粒和一些可溶于水的杂质不溶于水的微小固体颗粒和部分能溶于水的杂质以及气味,颜色等
  • 自来水厂净化水的过程图及步骤
    1、净化过程图
     

    2、自来水净化步骤
    ①从水库中取水。
    ②加絮凝剂(主要是明矾),使悬浮的小颗粒状杂质被吸附凝聚。
    ③在反应沉淀池中沉降分离,使水澄清
    ④将沉淀池中流出的较澄清的水通入过滤池中,进一步除去不溶性杂质。
    ⑤再将水引人活性炭吸附池中,除去水中的臭味和残留的颗粒较小的不溶性杂质。
    ⑥细菌消毒(常用通入氯气的办法)。它是一个化学变化过程,因为除去病菌的过程.就是把病菌变成其他物质的过程。
    ⑦杀菌后的水就是洁净、可以饮用的自来水,通过配水泵供给用户,但水中仍然含有可以溶于水的一些杂质,所以还是混合物。
考点名称:硬水和软水
  • 定义:
    硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水。
    软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。

    水的硬度:

    水的硬度常用一种规定的标准来衡量,这个标准是:把1L水里含10mgCaO(或相当于10mgCaO)称为1度。
  • 硬水和软水的检验:
    (1)用肥皂水来检验硬水和软水,把肥皂水滴在水里搅拌,产生泡沫多的是软水,产生泡沫少或不产生泡沫的是硬水

    (2)用加热煮沸的方法检验硬水和软水。水加热煮沸时,有较多沉淀的是硬水,不产生沉淀或者产生沉淀较少的是软水。

    硬水的软化:
    就是设法除去硬水中的钙、镁化合物。

    硬水软化的方法:生活中常用煮沸法,工业上常用离子交换法和药剂软化法,实验室常用蒸馏法,蒸馏法是净化程度较高的水,蒸馏时应注意以下几点:

    ①蒸馏瓶中的液体不能超过其容积的2/3.
    ②加热时,应在烧瓶中放几粒沸石(或碎瓷片)。
    ③装置气密性良好
    ④水银温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口附近。
  • 使用硬水造成的危害:
    饮用水中含有微量的钙、镁成分,对人体健康是有益的。但是,水中含太多的钙、镁成分,对生活和生产都有危害。
    ①用硬水洗涤,不仅浪费肥皂,而且会在织物上积有肥皂跟钙、镁反应后生成的沉淀,不容易洗干净,还会使纤维变脆、易断。
    ②硬水有苦涩味,长期饮用硬水会使人的胃肠功能紊乱,出现不同程度的腹胀、腹泻和腹痛。
    ③锅炉用水硬度太大,会产生水垢,这会大大降低锅炉的导热能力,造成燃料的浪费。另外,当水垢爆裂脱落时,会造成炉壁局部受热不均,易引起锅炉爆炸。

    离子交换法:
    离子交换法是工业生产软化水的重要方法之一。离子交换法的原理:离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基团(一般情况下,常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子),当含钙、镁离子较高的硬水经过离子交换树脂时,离子交换树脂即可以释放出钠离子,其功能基团与钙、镁离子结合。这样水中的钙、镁离子含量下降,水的硬度降低,硬水即可被软化为软水。离子交换法的流程为:工作(即交换)、反洗、再生、清洗四个过程。
考点名称:自然界水的循环
  • 定义:
         地球表面各种形式的水体是不断相互转化的,水以气态、液态、固态的形式在陆地、海洋和大气间不断循环的过程就是水循环。形成水循环的内因是水在通常环境条件下气态、液态、固态易于转化的特性,外因是太阳辐射和重力作用,为水循环提供了水的物理状态变化和运动能量。

  • 水的循环示意图:
  • 水循环意义:
    水循环类型发生空间循环过程及环节特点   水循环的意义
    海陆间大循环 海洋与陆地之间①蒸发②水汽输送③降水④地表径流⑤下渗⑥地下径流最重要的水循环类型,使陆地水得到补充,水资源得以再生①维持了全球水的动态平衡,使全球各种水体处于不断更新状态
    海上内循环 海洋与海洋上空之间①蒸发②降水 携带水量最大的水循环,是海陆间大循环的近十倍②使地表个圈层之间,海陆之间实现物质迁移和能量交换
    陆地循环 陆地与陆地上空之间①蒸发②植物蒸腾③降水 补充陆地水体的少量为数很少③影响全球的气候和生态④塑造者地表形态
考点名称:海水淡化
  • 海水淡化:
         即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术,可以增加淡水总量,且不受时空和气候影响,水质好、价格渐趋合理,可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法,目前应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场,逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的方法。

  • 海水淡化常用方法:
    1. 蒸馏-冷凝法,装置如下图。
     
    (1)实验仪器药品:酒精灯、试管、单孔橡皮塞、玻璃导管、铁架台、烧杯、胶头滴管、海水、
    硝酸银溶液
    (2)步骤:
    1)按上图组装仪器,并检查装置气密性
    2)像a试管中加入5—10mL海水,塞好橡皮塞,用酒精灯加热;一段时间后a试管中溶液沸腾,b中逐渐有无色透明液体生成。
    3)一段时间后拆除装置,向B试管滴加硝酸银,无白色沉淀产生。
    (3)结论:蒸馏能使海水淡化。

    2. 膜分离技术淡化海水:
    膜法淡化海水是利用一种只允许水分子通过而不允许盐类的离子通过的高分子膜,像过筛子一样把水和溶解在海水中的盐分离的方法,其原理是将海水加压,海水中的水分子通过淡化膜,从而使海水得到淡化。


    3. 结晶法
    是在海水中加入极易挥发的物质丁烷,丁烷挥发带走海水的热量使海水结冰,从而使海水和盐分分离。

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