2.1 获取洁净的水 同步练习 (含答案解析) (3)

第2单元
课题1
获取洁净的水
一、选择题
1．锅炉水垢的主要成分是(　　)
A．CaCO3，MgCO3　　　　　　　　
B．CaSO4，MgCO3
C．CaCO3，Mg(OH)2
D．CaSO4，CaCO3
【解析】　锅炉烧水主要是将水的暂时硬度降低，这样使得发生反应：
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O
又因为煮沸时分解形成的碳酸镁在继续受热的
( http: / / www.21cnjy.com )情况下生成更难溶解的Mg(OH)2，即发生反应：MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑，因此锅炉水垢的主要成分是CaCO3，Mg(OH)2。
【答案】　C
2．下列叙述中不正确的是(　　)
A．钟乳石(主要成分为CaCO3)能和稀盐酸反应
B．磺化煤可软化硬水
C．加热暂时硬水可放出CO2
D．加热永久硬水可放出CO2
【解析】　永久硬水主要含有硫酸盐和氯化物，因此加热永久硬水不能放出CO2。
【答案】　D
3．下列方法适宜软化永久硬水的是(　　)
A．离子交换法
B．长时间加热
C．加入硫酸钠
D．加入硝酸银
【解析】　离子交换法适宜软化永久硬水。
【答案】　A
4．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
5．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】　若锅炉内使用硬水，则易形成沉淀而使金属受热不均出现危险。
【答案】　D
6．离子交换树脂可能是一种(　　)
A．非电解质
B．有机高分子电解质
C．易溶于水的物质
D．在溶液中能与异性离子交换的电解质
【解析】　阳离子交换树脂因能提供阳离子，可
( http: / / www.21cnjy.com )见是电解质，阳离子与同性离子Ca2＋或Mg2＋交换；通过离子交换树脂，水会更纯净而不引入杂质，可见离子交换树脂不易溶于水。
【答案】　B
7．MgCl2和NaHCO3按物质的量之比为1∶2混合制成溶液，加热蒸干得到的固体是(　　)
A．Mg(HCO3)2和NaCl
B．Mg(OH)2和NaCl
C．MgCl2和Na2CO3
D．MgCO3和NaCl
【解析】　MgCl2与NaHCO3按物质的
( http: / / www.21cnjy.com )量之比为1∶2混合，在溶液中可将1
mol
MgCl2和2
mol
NaHCO3看成是1
mol
Mg(HCO3)2和2
mol
NaCl。在溶液受热时亦可看成是Mg(HCO3)2受热分解：
Mg(HCO3)2MgCO3＋CO2↑＋H2O。
在受热时MgCO3易转化为更难溶的Mg(OH)2，因此正确选项为B。
【答案】　B
8．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
( http: / / www.21cnjy.com )是Ca2＋、Mg2＋含量的多与少，不是有与没有，故A不对；当然不含Ca2＋、Mg2＋的水一定是软水，煮沸的方法是通过Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2的分解以及MgCO3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，更何况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。
【答案】　C
9．FeSO4·7H2O用作天然水净化混凝剂，要调到pH为9左右的主要原因是(　　)
A．Fe2＋在碱性条件下易被氧化成Fe3＋
B．FeSO4·7H2O溶于水后显酸性
C．FeSO4·7H2O溶于水后显碱性
D．以上都不对
【解析】　pH为9左右，Fe2＋更容易被氧化。
【答案】　A
10．若“纯净水”“太空水”“蒸馏水”
( http: / / www.21cnjy.com )等作为日常饮用水，则因缺少某些成分不利于儿童身体健康发育。你认为制备上述饮用水时至少还需要添加的化学物质是(　　)
A．钙、镁的碳酸氢盐
B．含碘酸钾(KIO3)的食盐
C．漂白粉消毒剂
D．小苏打
【解析】　纯净水、太空水、蒸馏水等
( http: / / www.21cnjy.com )在制取过程中除去了儿童成长发育所必需的钙、镁及其他微量元素，若长期饮用这种水，会造成缺钙或其他微量元素缺乏症。因此，在制备上述商品饮用水时至少还需添加可溶性的钙、镁化合物，如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2等。
【答案】　A
二、非选择题
11．天然水里一般含有Ca2＋、M
( http: / / www.21cnjy.com )g2＋等多种离子。人们把含有较多量Ca2＋、Mg2＋的水叫做硬水，含有较少量或不含Ca2＋、Mg2＋的水叫做软水；降低水中Ca2＋、Mg2＋含量的过程叫做硬水软化。如果硬度太高(含Ca2＋、Mg2＋的浓度太大)会给生产、生活带来很多不利，因此硬水的软化是水处理的重要方面之一。
离子交换法常用于工业锅炉用水的软化。离子交换剂多种多样，磺化煤(NaR)就是一种阳离子交换剂。
(1)写出用磺化煤软化含Ca2＋、Mg2＋浓
( http: / / www.21cnjy.com )度较高的硬水的化学方程式__________________
____________________。
(2)用药剂软化法软化过的
( http: / / www.21cnjy.com )水总是含有一定浓度的Ca2＋、Mg2＋，其原因是_____________
_______________________________________________________________。
(3)参考烧水后的锅或壶
( http: / / www.21cnjy.com )中结有水垢的现象分析说明，如果用硬度太高的水作锅炉用水，主要的不利因素是___________________________________________________________。
【解析】　(2)CaCO3、Mg(OH)2在水中都有一定的溶解能力。
(3)水垢是热的不良导体。
【答案】　(1)2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋、2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋
(2)CaCO3、Mg(OH)2虽然溶解度较小，但不是绝对不溶
(3)锅炉结垢，热传递效率下降，浪费能源，甚至引起锅炉爆炸
12．永久硬水中含有MgCl2和CaCl2，请你用Ca(OH)2溶液、NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、肥皂水，设计出软化水的实验方案。
实验步骤
现象
有关反应式
【答案】　
实验步骤
现象
有关反应式
加入适量的Ca(OH)2溶液、搅拌后静置
有沉淀析出
MgCl2＋Ca(OH)2===
Mg(OH)2↓＋CaCl2
加入适量的饱和Na2CO3溶液，搅拌后静置
有沉淀析出
CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl
将过滤出来的水加入肥皂水，搅拌
如果有大量泡沫，证明是软水
13.(2009年浙江理综)请在空白处填空。
以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答有关问题：
(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是(可多选)________。
A．CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl
B．CH3CH2OH＋HCl―→CH3CH2Cl＋H2O
C．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
D．CH2===CHCl＋H2CH3CH2Cl
由上述四个反应可归纳出，原子经济性高的是________反应(填反应类型)。
(2)有毒物质的无害化也是绿色化学研究
( http: / / www.21cnjy.com )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－、NO2－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__________________。
(3)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)有机合成讲求原子经济性
( http: / / www.21cnjy.com )要高，即尽可能使反应物完全转化为生成物，且不生成别的杂质。从反应类型看，只有加成反应的产物为一种，最符合原子经济性的要求。所列四个制备乙烷的反应中，A、D均为加成反应，原子利用率最高，B、C均为取代反应，生成H2O、HCl等杂质，原子利用率偏低。(2)要除去废水中剧毒的CN－，需要使用强氧化性的物质，而且不会造成二次污染，所选ClO2具备此特点，可以将CN－氧化为无毒的CO2和N2，同时自身被还原为Cl－，具体离子方程式为2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－。(3)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O3进行杀菌消毒处理。
【答案】　(1)A、D　加成　(2
( http: / / www.21cnjy.com ))2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－　产生了无毒的CO2，无毒无害的N2　(3)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
14．水的硬度常用一种规定的标准来衡量。
( http: / / www.21cnjy.com )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°。Ca2＋、Mg2＋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Ca2＋44
mg/L，含Mg2＋18
mg/L，则通过Ca2＋～CaO和Mg2＋～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Ca2＋、Mg2＋、HCO3－物质的量浓度如下：
c(Ca2＋)＝1×10－3mol/L、c(Mg2＋)＝5×10－4mol/L、c(HCO3－)＝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】　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。
(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
( http: / / www.21cnjy.com )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
( http: / / www.21cnjy.com )
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(HCO3)2＋Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2O
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Na2CO3时，发生如下反应：
Ca2＋　　＋　　CO32－　　===
CaCO3↓
(0.6＋0.5)mol
(0.6＋0.5)mol
故共需Na2CO3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