高中化学保护水资源填空题

当今水体的污染成为人们关注的焦点。利用化学原理可以对工厂排放的废水进行有效检测与合理处理。
（1）废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素，农药厂排放的废水中常含有较多的NH₄⁺和PO₄^3－，一般可以通过以下两种方法将其除去。
①方法一：将Ca(OH)₂或CaO 投加到待处理的废水中，生成磷酸钙，从而进行回收。已知常温下K_sp[Ca₃(PO₄)₂]＝2.0×10^－33，当处理后的废水中c(Ca²⁺)＝2.0×10^－7 mol·L^－1时，溶液中c(PO₄^3－)＝     mol·L^－1。
②方法二：在废水中加入镁矿工业废水，就可以生成高品位的磷矿石——鸟粪石，反应的方程式为Mg²⁺＋NH₄⁺＋PO₄^3－＝MgNH₄PO₄↓。该方法中需要控制污水的pH为7.5～10.0，若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低。其原因可能为           ；与方法一相比，方法二的优点为                    。
（2）染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO₂^－，可在碱性条件下加入铝粉除去，加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。现有1.0t含氮质量分数为0.035％的NO₂^－废水，用此法完全处理后生成的AlO₂^－的物质的量为      。
（3）工业上也会利用铝粉除去含氮废水中的NO₃^－。现在处理100m³浓度为2.0×10^－4 mol·L^－1的NaNO₃溶液，加入一定量的2 mol·L^－1的NaOH溶液和铝粉，控制溶液pH在10.7左右，加热，使产生的气体全部逸出，当NaNO₃反应掉一半时，测得氮气和氨气的体积比为4∶1，求此过程中消耗铝的质量。（写出计算过程，无过程以0分计算）
                                          

水处理技术在生产、生活中应用广泛。
（1）根据水中Ca²⁺、：Mg²⁺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。离子交换树脂使用了一段时间后，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          。
（2）工业上常用绿矾做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，要将待处理的水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描述)。
（3）最近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                                   。

某工业废水中仅含下表离子中的5种（不考虑水的电离及离子的水解），且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1mol/L。

阳离子	K^+ Cu^2+   Fe^3+   Al^3+   Fe^2+
阴离子	Cl^-CO3^2-  NO3^-  SO4^2-  SiO3^2-

甲同学欲探究废水的组成，进行了如下实验：
Ⅰ．用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰（透过蓝色钴玻璃观察）。
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化。
Ⅲ．另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变。
Ⅳ． 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成。
请推断：
（1）仅由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是          （写离子符号）。
（2）Ⅲ中加入少量盐酸生成无色气体的的离子方程式是_________________________。
（3）将Ⅲ中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学方程式为
_______________________________________________________________
（4）甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是          ，阴离子是             。（写离子符号）
（5）工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下是乙同学针对含不同污染物的废水提出的处理措施和方法，其中正确的是__________________。

选项	污染物	处理措施	方法类别
A	废酸	加生石灰中和	物理法
B	Cu^2+等重金属离子	加硫酸盐沉降	化学法
C	含复杂有机物的废水	通过微生物代谢	物理法
D	碱性的废水	用CO2来中和	化学法

汽车尾气(含有烃类、CO、SO₂与NO等物质)是城市空气的污染源．治理方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化剂转换器”(用铂、钯合金作催化剂)．它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体．
（1）写出CO与NO反应的化学方程式______________．
（2）控制城市空气污染源的方法可以有__________．
a．开发氢能源       b．使用电动车
c．植树造林        d．戴上呼吸面具
（3）“催化剂转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是_______________________。

【化学——选修2：化学与技术】
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_________________。

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

（1）(3分)防治环境污染，改善生态环境已成为全球的共识。
①空气质量报告的各项指标可以反映出各地空气的质量。下列气体已纳入我国空气质量报告的是       (填字母)。
a．CO₂         b．N₂           c．NO₂
②垃圾应分类收集。导致“白色污染”的生活垃圾应放置于贴有      (填字母)标志的垃圾筒内。

③工业废水需处理达标后才能排放。下列废水处理的方法合理的是          (填字母)。
a．用中和法除去废水中的酸
b．用混凝剂除去废水中的重金属离子
c．用氯气除去废水中的悬浮物
（2）酸雨是指pH___________的降水，大量燃烧含硫煤产生气体随雨水降落到地面，pH随时间变长会有所减小，试用化学方程式解释其原因。
                                                                                                             
（3）汽车尾气中一氧化氮与一氧化碳催化转化的化学方程式为       。北京奥运各场馆都提供“直饮水”，前期处理阶段常常加入明矾和ClO₂处理水，明矾中的Al₂(SO₄)₃在水中生成带正电的Al(OH)₃胶体，发生反应的离子方程式是   ，ClO₂的作用是   。

工业上采用下列工艺流程将石油废气中的硫化氢转化为硫酸和氢气等产品以防止污染。

（1）反应器1中装有硫酸铁的酸性溶液。
①配制硫酸铁溶液时，需加入适量的硫酸，请用化学平衡移动原理解释原因               。
②反应器1中发生反应的离子方程式是______．
（2）反应器3中发生反应的化学方程式是               。
（3）工业上用氨水和热空气吸收处理尾气中的二氧化硫以生产氮肥，该反应的化学方程式是______．
（4）电解滤液1的工作原理示意图如下：

①乙电极是        （填“阴”或“阳”）极。
②甲电极的电极反应式是           。
③电解滤液1的离子方程式是           。

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)。

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）。

(14分)中国环境监测总站数据显示，颗粒物(PM2.5等)为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、NOx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。若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待测试样的pH ＝_____________ 。
（2）NO_x是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：
①N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)  △H＝    。
②当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式                        。
（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用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是____________。
③检验产物中含有硫酸的方法是___________________。

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____________。

某自来水厂利用河水处理成自来水的工艺流程示意图如下图所示：

提供的试剂：饱和Na₂CO₃溶液、NaOH溶液、生石灰、CCl₄、BaCl₂溶液、KOH溶液
（1）为除去水中含有的Ca^2＋、Mg^2＋、HCO₃^-、Cl^－、SO₄^2-，试剂a代表两种化学物质，主要是除去水中SO₄^2-、Mg^2＋和HCO₃^-，这两种试剂是________和________(只填化学式)。
（2）凝聚剂A常用FeSO₄·7H₂O，最终生成红褐色胶体沉淀，该胶状沉淀的化学式为________，可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是________(填序号)。
A．只有物理变化，无化学变化
B．只有化学变化，无物理变化
C．既有化学变化，又有物理变化
（3）通入CO₂的目的是__________和__________。
（4）传统的氧化剂是Cl₂，现代工艺用ClO₂取代Cl₂，通入ClO₂的作用是________________________；优点是________________________________。
（5）离子交换柱X、Y中有一种是H^＋型交换柱，另一种是OH^－型离子交换柱，目的是除去水中残留的杂质离子，则X应是哪种交换柱？________(填“H^＋型”或“OH^－型”)；如果两个交换柱位置颠倒会产生什么后果？_______________________________________
________________________________________________________________________。

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。

（1）火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用如图所示的工艺流程生产硫酸。

请回答下列问题：
①为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装             （填设备名称）。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是                         。
②为使硫黄充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%。为提高SO₂转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为       。假设接触室中SO₂的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为       。（空气中氧气的体积分数按0.2计），该尾气的处理方法是                                                     _。
③与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是       （可多选）。
A．耗氧量减少
B．二氧化硫的转化率提高
C．产生的废气减少
D．不需要使用催化剂
（2）硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面       （可多选）。
A．橡胶的硫化
B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产
D．过磷酸钙的制备
（3）矿物燃料的燃烧是产生大气中SO₂的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO₂的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式                                                                                                                                               。