高中化学保护水资源试题

(15分)【化学——选修2  化学与技术】
碘酸钾是一种白色结晶，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘；在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定，加热至560℃开始分解。工业生产碘酸钾的流程如图所示，在反应器中发生反应的化学方程式为：6I₂ + 11KClO₃ + 3H₂O=====6KH(IO₃)₂ + 5KCl + 3Cl₂

试回答下列问题：
（1）步骤① 反应器发生的反应中，转移电子总数为                       
（2）步骤② 中，用硝酸而不用HI，其原因可能是                       
（3）步骤③ 要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为                       
（4）实验中涉及两次过滤，在实验室进行过滤实验中，用到的玻璃仪器有                       
（5）步骤⑧ 用氢氧化钾调节溶液的pH，反应的化学方程式为：                       
（6）参照下表碘酸钾的溶解度，步骤⑾得到碘酸钾晶体，你建议的方法是                       

化学与人类生活、生产和社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是

A．为测定熔融氢氧化钠的导电性，可将氢氧化钠固体放在石英坩埚中加热熔化

B．采取“静电除尘”、“燃煤固硫”、“汽车尾气催化净化”等方法，可提高空气质量

C．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，通常用电解氯化铝的方法制取铝

D．DNOP（邻苯二甲酸二辛酯）是一种由邻苯二甲酸和正辛醇经酯化反应而得的一种酯类有机化合物，常用作增塑剂、溶剂以及气相色谱固定液，对人体无害，可用作食品添加剂

水处理主要包括水的净化、污水处理、硬水软化和海水淡化等。
(1)水处理技术的核心是减少或除去水中的各种杂质离子。目前________和________是主要的去离子方法。
(2)ClO₂是一种性能优良的消毒剂，可将废水中少量的S^2-、NO₂^-和CN^－等有毒有害的还原性离子氧化除去。请写出ClO₂将废水中剧毒的CN^－氧化成无毒气体的离子方程式________。
(3)地下水往往含有钙、镁的碳酸盐，自来水厂需要对地下水进行________处理。把进行过离子交換的CaR₂(或MgR₂)型树脂置于______中浸泡一段时间后便可再生。
(4)海水的淡化是除去海水中所含的盐分，右面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含有Na⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等离子，电极为惰性电极。请回答：

①阳离子交换膜是指________(填“A”或“B”)。
②写出通电后阳极区的电极反应式________________。

工、农业及城市生活污水中含磷。家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源（洗涤剂中含有磷酸钠）。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是：

A．磷是生物所需的营养元素，不必除去

B．含磷的污水是很好的肥料，不必除去

C．含磷污水排到自然水中引起藻类增殖，使水变质，必须除去

D．磷对人无毒，除去与否都无关紧要

电镀厂镀铜废水中含有CN^-和Cr₂O₇^2-离子,需要处理达标后才能排放。该厂拟定下列流程进行废水处理， 回答下列问题：

（1）上述处理废水流程中主要使用的方法是     。
（2）②中反应后无气体放出，该反应的离子方程式为    。
（3）步骤③中，每处理0.4mol Cr₂O₇^2-时转移电子2.4mol，该反应离子方程式为      。
（4）取少量待测水样于试管中，加入NaOH溶液，观察到有蓝色沉淀生成，再加Na₂S溶液， 蓝色沉淀转化成黑色沉淀，请使用化学用语和文字解释产生该现象的原因    。
（5）目前处理酸性Cr₂O₇^2-废水多采用铁氧磁体法。该法是向废水中加入FeSO₄·7H₂O将Cr₂O₇^2-还原成Cr³⁺，调节pH，Fe、Cr转化成相当于(铁氧磁体,罗马数字表示元素价态)的沉淀。处理1mol Cr₂O₇^2-，需加入a mol FeSO₄•7H₂O，下列结论正确的是      。

A．x ="0.5" ,a =8

B．x ="0.5" ,a = 10

C．x =" 1.5" ,a =8

D．x =" 1.5" ,a = 10

烟气的脱硫（除SO₂）和脱硝（除NO_x）都是环境科学研究的热点。可以通过氧化还原反应或酸碱反应进行脱硫和脱硝。完成下列填空：
（1）烟气中含有一定量的氮氧化物（NOx），可以利用甲烷与NOx一定条件下反应，产物为空气中含有的无害成分，从而消除污染。
写出CH₄与NOx反应的化学方程式                    。
（2）用催化剂可以使NO、CO污染同时降低，2NO（g）+2CO （g） N₂（g）+2CO₂（g），根据传感器记录某温度下NO、CO的反应进程，测量所得数据绘制出下图。

前1s内平均反应速率v（N₂）                    
第2s时的X值范围                    。
（3）为了除去烟气有害气体SO₂并变废为宝，常用熟石灰的悬浊液洗涤废气，反应最终产物为石膏。而不采用澄清石灰水或熟石灰固体替代熟石灰悬浊液来吸收废气。
说明理由：                    
（4）用标准浓度的酸性KMnO₄溶液可以测定空气中SO₂含量。写出此测定方法的离子方程式                    。
（5）双碱法是一种低成本高效率的脱硫方法。先用第一碱作为吸收剂，与含SO₂的烟气在吸收塔中接触发生反应，烟气中的SO₂被吸收掉，然后脱硫废液在另一反应器中再与第二碱反应，使溶液得到再生，再生后的吸收液循环利用。
可用作第一碱             。可用作第二碱            。（选填编号）
a．NaOH          b．Mg(OH)₂          c．石灰石          d．石灰

分析以下两个案例，回答后面问题。
(1)某城镇生产、生活的分布情况如图所示，河流中W、X、Y、Z处某次水样抽测结果如表所示。

地点 项目	W	X	Y	Z
水温/℃	15	18	26	25
pH	6	8	5	5
溶解氧量/(mg·L^－1)	11	9	7	3

①导致X、Y处水样pH变化的原因可能是______________________________；
②Z处鱼类大量减少，产生这种现象的原因可能是_________________________。
(2)某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿(主要成分为Fe₂O₃、还含有SiO₂等杂质)、煤矿、石灰石和黏土。拟在该地区建设大型炼铁厂。

①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立，需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等，形成规模的工业体系。据此确定上图中相应工厂的名称A________、B________、C________、D________；
②以赤铁矿为原料，写出高炉炼铁中得到生铁和产生炉渣的化学方程式_____________________________________________________________；
③从“三废”利用、环境保护等角度考虑，该地区和企业在生产中应采取的一些措施有____________(列举2种即可)。

分析城市空气样本，主要污染物为可吸入颗粒物pm2.5、SO₂、NOx等，其主要来源为燃煤和机动车尾气排放等。
（1）某同学为检测样本中所含成份，将样本用蒸馏水处理制成待测试样，设计实验及实验现象如下：

① 该实验能确认存在的阳离子是                 。
② 该实验检测出样本中有NO₃^－，根据是（用化学方程式解释）              。
③ 根据该实验能否确定样本中含有SO₃^2－，            (填“能”或“否”) ，若要确定SO₃^2－，所需的实验药品可以是           。
（2）燃煤厂为减少SO₂的排放，可采取的措施是：
① 洗涤含SO₂的烟气，下列物质可作洗涤剂的是______。
a．浓NH₃∙H₂O    b．NaHCO₃     c．FeCl₃    d．NaHSO₃
② 将煤转化为清洁气体燃料，过程如图所示：

已知：反应①生成1molCO(g)的反应热△H= -110.5KJ/mol反应②生成1molH₂O(g)的反应热△H= -241.6KJ/mol焦炭与水蒸气反应的热化学方程式是________________。
（3） 汽车尾气处理系统可将CO和NO转化成无毒物质，其化学反应方程式是________________
（4）为将CO和NO转化为无毒物质，某同学设计了如图装置。

①电极a是________极；
②甲的化学式是              ；
③电极b的电极反应式是____________。

水处理技术在生产、生活中应用广泛。
（1）工业上常用绿矾作混凝剂除去天然水中含有的悬浮物和胶体，为了达到更好的效果，要将待处理水的pH调到9左右，再加入绿矾。请解释这一做法的原因：_______________________________________________________________________。
(用必要的离子方程式和文字做答)
（2）根据水中Ca^2＋、Mg^2＋的多少，把天然水分为硬水和软水，硬水必须经过软化才能使用。①硬水软化的方法通常有________、________和离子交换法。离子交换树脂使用一段时间后，逐渐由NaR型变为CaR₂(或MgR₂)型，而失去交换能力。把CaR₂(或MgR₂)型树脂置于________中浸泡一段时间，便可再生。
②当洗涤用水硬度较大时，洗衣粉与肥皂相比，________洗涤效果较好，原因是________________________________________________________________________。
（3）我国某地苯胺大量泄漏于生活饮用水的河道中，当地采取的应急措施之一是向河水中撒入大量的活性炭，活性炭的作用是________________________________________。
（4）若生活污水中含大量的氮化合物，通常用生物膜脱氮工艺进行处理。首先在硝化细菌作用下将NH₄⁺氧化为NO₃^-：________NH₄⁺＋________O₂=________NO₃^-＋________H^＋＋______H₂O，然后，加入甲醇与NO₃^-生成N₂：______NO₃^-＋______CH₃OH=________N₂↑＋________CO₂↑＋________H₂O＋________OH^－。
试配平以上两个离子方程式。

随着经济的不断发展，人们对环境问题也越来越关注。
（1）室内空气污染问题得到越来越多的关注，下列物质中也属于室内挥发性有机污染物的是_____。(填字母)
a．苯         b．甲烷         c．醋酸         d．乙烯
（2）下列措施中，有利于降低室内污染物浓度的是__________。(填字母)
a．勤开窗通风                    
b．日常生活中利用天然气替代煤作燃料
c．使用“绿色环保”装饰材料        
d．室内放一些活性碳
（3）“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO₂是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO₂是解决温室效应的有效途径。将CO₂转化成有机物可有效实现碳循环。CO₂转化成有机物的例子很多，如：
a．6CO₂ + 6H₂OC₆H₁₂O₆+6O₂   
b．CO₂ + 3H₂CH₃OH +H₂O
c．CO₂ + CH₄CH₃COOH
d．2CO₂ + 6H₂CH₂==CH₂ + 4H₂O
以上反应中，最节能的是            ，原子利用率（原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比）最高的是           。
（4）氟氯代烷（商品名氟利昂）曾被广泛用作制冷剂、灭火剂、溶剂等，因氯、溴的氟代烷对____产生破坏作用而被禁止、限制使用。
（5）“汽车尾气污染”已倍受世人关注。以辛烷（C₈H₁₈）代表汽油的成分，要使辛烷正好完全燃烧，则辛烷气与空气（空气中O₂占1/5体积）的体积比（相同条件下）为        （保留三位小数）。

环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列对应关系错误的是：

	环境问题	造成环境问题的主要物质
A	酸雨	二氧化硫
B	白色污染	二氧化硅
C	温室效应	二氧化碳
D	臭氧层空洞	氟氯烃

 

“绿色奥运”是北京2008奥运会的三大主题之一，使用清洁能源，防治交通污染，改善空气质量，加速建设污水处理和回收工程，防止固体废弃物污染，植树造林，促进生态良性循环等，是北京实现“绿色奥运”主要工作。北京申奥时向国际奥委会承诺：位于北京城西的首都钢铁公司在2008年前迁出。
（1）首钢为什么会对北京市区环境造成污染？
（2）其主要的大气污染物各是怎样形成的（写出必要的化学方程式）？
（3）请用化学方程式表示其中任意一种污染物对北京造成的危害。

2011年12月13日，加拿大正式宣布将退出《京都议定书》，这使CO₂的排放问题再次成为了热点。当空气中CO₂的体积分数超过0.050%时，会引起明显的温室效应。为减小和消除CO₂对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO₂创新利用的研究。
I．最近有科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，在一定条件下与H₂反应，使之变为可再生燃料甲醇。其流程如下：

①上述流程中碳酸钾溶液所起的作用是                    。
②在分解池中发生的反应为                     (写出化学方程式)。
Ⅱ．碳酸钾是重要的无机化工、医药、轻工原料之一，主要用于医药、玻璃、染料等工业, 可用作气体吸附剂，干粉灭火剂，橡胶防老剂等。
已知：CO₂、碳酸盐、碳酸氢盐的部分性质如下：
CO₂(过量)＋OH^－=HCO₃^－   HCO₃^－＋OH^－=CO₃^2－＋H₂O
CO₃^2－与H^＋反应生成CO₂分两步：
CO₃^2－＋H^＋=HCO₃^－；HCO₃^－＋H^＋=H₂O＋CO₂↑
①小王同学在实验室用如图所示的装置和药品制取K₂CO₃溶液。

他所制得的溶液中可能含有的杂质是                      。
②该同学在数字实验室中用传感器对碳酸钾和碳酸氢钾的混合物样品进行成分测定，他分别称取三份不同质量的混合物样品，配成稀溶液，然后分别逐滴加入相同浓度的50 ml硫酸，测得如下数据：
实验编号                       1              2            3
混合物的质量/g                 3.76           4.70         8.46
硫酸溶液的体积/mL              50.00          50.00        50.00
生成二氧化碳的物质的量/mol     0.03           0.0375       0.03
试计算：该混合固体中K₂CO₃与KHCO₃的物质的量之比是       所用硫酸的物质的量浓度为      mol•L^－1。

PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2-	NO3^-	Cl^-
浓度/mol•L^-1	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

根据表中数据计算PM2.5试样的pH               。
（2）NO_x汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

则N₂和O₂反应生成NO的热化学反应方程式为
（3）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应：
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极，KOH溶液作为电解质溶液，负极的电极反应式_     _。

煤是重要的能源，也是生产化工产品的重要原料。试用所学知识，解答下列问题：
（1）煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。煤的液化技术又分为          和               
（2）在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示：

这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为                       ；第二步反应的离子方程式为                 。
（3）工业煤干馏得到的产品有焦炭、             、              等。
（4）湿式石灰石—石膏法脱硫工艺是烟气脱硫技术中最成熟的一种方法。其工艺流程是：烟气经锅炉预热器出来，进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘，再经过一个专门的热交换器，然后进入吸收塔，烟气中的SO₂与含有石灰石的浆液进行气液接触，通入空气后生成石膏，经脱硫的烟气，应用循环气体加热器进行再加热，进入烟囱，排入大气。
①写出湿法石灰石—石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式：______________________。
②用石灰石浆液作SO₂吸收剂而不用熟石灰吸收SO₂的原因是：_________________________
③上述过程中得到的石膏，如果含氯化合物(主要来源于燃料煤)超过杂质极限值，则石膏产品性能变坏。工业上消除可溶性氯化物的方法是____________________________________  。
（5）某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO₄·xH₂O)即测定x值，做如下实验：将石膏加热使之脱水，加热过程中固体的质量与时间的变化关系如图所示。数据表明当固体的质量为2．72g后不再改变。①石膏的化学式为_______________。②图像中AB段对应化合物的化学式为_________________。