《获取洁净的水》试题赏析

《获取洁净的水》试题赏析
潘振伟
浙江武义第一中学321200
《获取洁净的水》主要包含天然水的净化、污水的处理和海水的淡化等课程内容。

而考试试题主要围绕硬水软化及硬度计算、海水淡化方案及膜分离技术、水净化加工处理净化流程等问题设计试题。

典例一有关海水淡化概念辨析问题
【例1】实行海水淡化来供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是( )
A．加入明矾，使海水的盐分沉淀并转化B．利用太阳能，将海水蒸馏淡化
C．将海水通过离子交换树脂，以除去所含的盐分D．利用半透膜，采用反渗透法而使海水淡化
【解析】海水淡化的主目的是除去海水中溶解的盐类物质，加入明矾后铝离子水解生成的氢氧化铝胶体只能吸附海水中的悬浮物，不能除去海水中溶解的盐类物质B、C、D均可达到海水淡化的目的。

选答案A。

点评：抓住海水淡化的目的，可以迅速解题
典例二有关水的硬度及软化处理的问题
【例2】下列说法正确的是( ) A．软水中一定不含Ca2＋、Mg2＋离子B．硬水经煮沸后就一定变为软水了
C．水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁D．经过磺化煤处理过的水是不含离子的超净水
【解析】硬水与软水的区分是Ca2＋、Mg2＋含量的多与少，不是有与没有，故A不对；煮沸的方法是
通过Ca(HCO
3)
2
、Mg(HCO
3
)
2
的分解以及MgCO
3
转变为Mg(OH)
2
的过程，故C对；煮沸能使暂时硬度较高的硬
水中的Ca2＋、Mg2＋浓度降低，但不一定能降低到软水中Ca2＋、Mg2＋的含量标准，而有的硬水中的硬度更高是由于永久硬度造成的，故B不对；磺化煤只能交换阳离子，水中还含有多种阴离子和交换出的大量Na＋，故D不对。

选答案C。

点评：深入理解水的硬度软化原理，追根究底层层剖析即可求解。

典例三有关海水淡化膜分离技术的问题
【例3】海水淡化可采用膜分离技术，如右图所示，对淡化膜右侧的海水加压，水分子可以透过淡化
膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能通过淡化膜，从而得到淡水，
对加压后右侧海水成分变化进行分析，正确的是( )
A．溶质质量增加 B．溶液质量不变
C．溶剂质量减少D．溶质质量分数不变
【解析】右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池，而各种离
子不能通过淡化膜，故右侧海水溶质质量不变，溶剂质量减少，溶质质量分
数增大。

选答案C。

点评：现场学习“膜分离技术”原理，分清变与不变的物理量。

典例四有关自来水加工处理净化流程问题
【例4】（1）某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图如下：
则活性炭的作用是________________；O 3消毒的优点是__________。

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

（2）自来水加工处理流程也可用下图表示，下列有关说法不正确的是 ( )
A ．若用FeSO 4作混凝剂，最终铁将以Fe(OH)2形式进入反应沉淀池
B ．投药时常加入适量的石灰，是为了除去水中Mg 2＋
、HCO －
3等
C ．自来水生产中，前面加氯起消毒杀菌作用，后面加氯是保持水中有效氯的含量，防止自来水二次污染
D ．用ClO 2消毒自来水，消毒效率是等质量氯气的2.63倍
【解析】 （1）天然水处理过程中，砂滤的作用是除去水中的较大颗粒的悬浮杂质，活性炭吸附水中的小颗粒杂质及有色物质。

经过以上两步后水中的杂质为可溶性离子及细菌病毒等。

因此A 、B 两处应除去水中的杂质离子，可用离子交换树脂，故A 处应用阳离子交换树脂，B 处用阴离子交换树脂。

除离子后的水应用O 3进行杀菌消毒处理。

（2）A 项中Fe 2＋具有较强的还原性，能被氯气氧化为Fe 3＋，最终将以Fe(OH)3的形式进入反应沉淀池，A 项错误；B 项中加入石灰，可发生反应 Mg 2＋＋2OH －===Mg(OH)2↓，Ca 2＋＋OH －＋HCO －
3===CaCO 3↓＋H 2O ，B 项正确；多次处理自来水过程中易造成二次污染，再次加氯，可消除这一影响，C 项正确；D 项中消毒过程中氯元素的化合价发生变化：ClO 2→Cl －，1 mol ClO 2得5 mol e －；Cl 2→2Cl －，等质量的Cl 2得67.5 g
71 g/mol ×2＝1.9 mol e －，两者消毒效率之比为5∶1.9＝2.63，D 项正确。

【答案】 (1)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。

（2）A 。

点评：通过读图明确工艺流程，结合化学知识正确解答。

典例五 有关水的硬度及软化的计算问题
【例5】水的硬度常用一种规定的标准来衡量。

通常把1 L 的水中含10 mg CaO(或相当于10 mg CaO 的物质)称为1°。

Ca 2＋、Mg 2＋的硬度之和称为总硬度。

总硬度在8°以上的水称为硬水。

例如某水样分析含Ca 2＋
44 mg/L ，含Mg 2＋
18 mg/L ，则通过Ca 2＋
～CaO 和Mg 2＋
～CaO 的关系式，计算出1 L 这种水相当于含103.6 mg CaO ，即总硬度为10.4°。

现在我区某地用水所含Ca 2＋、Mg 2＋、HCO 3－物质的量浓度如下： c (Ca 2＋)＝1×10－3mol/L 、c (Mg 2＋)＝5×10－4
mol/L 、c (HCO 3－)＝8×10－4mol/L 。

通过计算回答： (1)这种用水的总硬度为________。

(2)要使这种硬水软化，每1 m3的水中，应加入________g消石灰，________g纯碱。

【解析】(1)设水样的体积为1 L，则n(Ca2＋)＝1×10－3mol，n(Mg2＋)＝5×10－4mol，n(HCO3－)＝8×10－4mol，由Ca2＋～CaO和Mg2＋～CaO关系式知，相当于该水样中含CaO：1×10－3＋5×10－4＝1.5×10－3(mol)，其质量为1.5×10－3×56×103＝84(mg)。

所以水的总硬度为84/10＝8.4°。

(2)1 m3水样中n(Ca2＋)＝1 mol，n(Mg2＋)＝0.5 mol，n(HCO3－)＝0.8 mol，可将溶质看成Ca(HCO3)2：0.4 mol(暂时硬度)；Ca2＋：0.6 mol和Mg2＋：0.5 mol(永久硬度)。

加入消石灰时，发生如下反应：
Ca(HCO
3)
2
＋Ca(OH)
2
===2CaCO
3
↓＋2H
2
O
0．4 mol 0.4 mol
Mg2＋＋Ca(OH)
2===Mg(OH)
2
↓＋Ca2＋
0．5 mol 0.5 mol 0.5 mol
故共需Ca(OH)
2
质量为(0.4＋0.5)mol×74 g·mol－1＝66.6 g。

再加入Na
2CO
3
时，发生如下反应：
Ca2＋＋CO
32－=== CaCO
3
↓
(0.6＋0.5)mol (0.6＋0.5)mol
故共需Na
2CO
3
质量为(0.6＋0.5) mol×106 g·mol－1＝116.6 g。

【答案】(1) 8.4°(2)66.6 116.6
点评：题示信息给出了硬度及其计算方法等新知识，既给出知识，又教会方法，关键是分析1 L水中所含CaO或相当于CaO的物质的质量。

以上是“获取洁净的水”相关内容的五种常考题型，通过例析点评希望同学能做到举一反三，达到触类旁通的目的。