《高三魯科版化學一輪復習專題水污染及治理》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高三魯科版化學一輪復習專題水污染及治理（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題講座九 水污染及治理 １月廣西河池市龍江鎘污染事件，9 月云南曲靖市的南盤江鉻污染事件都說明了水污染已成為我國經(jīng) 濟建設中的一大瓶頸。水是生命之源，有關水污染及其治理已成為近年來高考的熱點。 目前污水的處理一般分為三級處理。一級處理：主要是用物理法或化學法，將污水中可沉降固體除去， 然后加氯消毒即排入水體。一級處理只是去除污水中的飄浮物和部分懸浮狀態(tài)的污染物質，調節(jié)污水 的 pH 值，減輕廢水的腐蝕程度和減少后續(xù)處理負荷。二級處理：污水經(jīng)一級處理后，再用生物化學 方法除去污水中大量的有機物，使污水進一步凈化的工藝過程?；钚晕勰嗵幚矸ㄊ嵌壧幚淼闹饕?法。三級處理：又稱污水高級

2、處理或深度處理。污水經(jīng)過二級處理仍含有磷、氮、病原微生物、礦物 質和難以生物降解的有機物等，需要進行三級處理，以便進一步除去上述污染物或回收利用有用物質， 以便使污水經(jīng)三級處理后再利用。 污水處理常見有如下三種方法： 一、氧化還原法處理廢水 廢水中呈溶解狀態(tài)的有機和無機污染物，在投加氧化劑或還原劑后，由于電子的轉移，而發(fā)生氧化或 還原反應，使其轉化為無害物質。在工業(yè)處理污水時，可用到的氧化劑有：O 、Cl 、O 、Ca（ClO） ２ ２ ３ ２ 、H O 等，氧化還原法在污水處理實例中有氧化發(fā)酵含有機物廢水處理、空氣氧化法處理含硫廢 ２ ２ ３ 水、堿性氯化

3、法處理含氰污水、臭氧化法除臭、脫色、殺菌及除酚、氰、鐵、錳，降低污水 BOD 與 COD 等均有顯著效果。目前，還原法主要用于含氮廢水的處理。 （２0１0·北京理綜，２6）某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以 NH錯誤!和 N H ·H O 的形式存在，該廢水的處理流程如下： ２ （１）過程Ⅰ：加 NaOH 溶液，調節(jié) pH 至 9 后，升溫至３0 ℃，通空氣將氨趕出并回收。 １用離子方程式表示加 NaOH 溶液的作用：___________________________________。 ２用化學平衡原理解釋通空氣的目的：______________________________

4、__________。 （２）過程Ⅱ：在微生物作用的條件下，NH錯誤 !經(jīng)過兩步反應被氧化成 NO錯誤 !。兩步反應的能量 變化示意圖如下： １第一步反應是________反應（選填“放熱”或“吸熱”），判斷依據(jù)是_____________。 ２１ mol NH錯誤 !（aq）全部氧化成 NO錯誤 !（aq）的熱化學方程式是____________。 （３）過程Ⅲ：一定條件下，向廢水中加入 CH OH，將 HNO 還原成 N 。若該反應消耗 ３ ３ ２ ３２ g CH OH 轉移 6 mol 電子，則參加反應的還原劑和氧化劑的物質的量之比是________ 。 ３ 解析

5、（１）NH錯誤 !與 OH—反應：NH錯誤!＋OH— ===NH ·H O，且 NH ·H O 受熱易分解， ３ ２ ３ ２ 故升溫時，NH 逸出。廢水中的 NH 能被空氣帶出，使 NH ·H O ３ ３ ３ ２ NH ＋H O 的平衡正向移 ３ ２ 動。 （２）根據(jù)第一步反應的能量變化示意圖可知反應物[NH錯誤!（aq）＋１．５O （g）]總能量高于 ２ 生成物[NO錯誤!（aq）＋２H＋（aq）＋H O（l）]總能量，故該反應為放熱反應。根據(jù)蓋斯定律知： ２ NH錯誤!（aq）＋２O （g）===NO錯誤!（aq）＋２H＋（aq）＋H O（l） ΔH＝

6、—（２7３＋7 ２ ２ ３） kJ·mol—１＝—３４6 kJ·mol—１。 （３）根據(jù)得失電子守恒可得 n（CH OH）∶n（HNO ）＝１∶錯誤!＝５∶6。 ３ ３ 答案 （１）１NH錯誤 !＋OH— ===NH ·H O ３ ２ ２廢水中的 NH 被空氣帶走，使 NH ·H O NH ＋H O 的平衡向正反應方向移動，利于除氨 ３ ３ ２ ３ ２ （２）１放熱 ΔH＝—２7３ kJ·mol—１<0（或反應物的總能量大于生成物的總能量） ２NH錯誤!（aq）＋２O （g）===２H＋（aq）＋NO錯誤!（aq）＋H O（l） ΔH＝—３４6 kJ·mol—

7、 ２ ２ １ （３）５∶6 （２0１１·安徽理綜，２8）地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個世界性的環(huán)境 問題。文獻報道某課題組模擬地下水脫氮過程，利用 Fe 粉和 KNO 溶液反應，探究脫氮原理及相關 ３ 因素對脫氮速率的影響。 （１）實驗前：１先用 0．１ mol·L—１ H SO 洗滌 Fe 粉，其目的是________，然后用蒸餾水洗滌至 ２ ４ 中性；２將 KNO 溶液的 pH 調至２．５；３為防止空氣中的 O 對脫氮的影響，應向 KNO 溶液中 ３ ２ ３ 通入________（寫化學式）。 （２）下圖表示足量 Fe 粉還原上述 KNO 溶液

8、過程中，測出的溶液中相關離子濃度、pH 隨 時 間 ３ 的變化關系（部分副反應產物曲線略去）。請根據(jù)圖中信息寫出 t 時刻前該反應的 １ 離子方程式：__________________。t 時刻后，該反應仍在進行，溶液中 NH錯誤!的濃度在 １ 增大，F(xiàn)e２＋的濃度卻沒有增大，可能的原因是________________ 。 （３）該課題組對影響脫氮速率的因素提出了如下假設，請你完成假設二和假設三： 假設一：溶液的 pH； 假設二：_________________________________________________________________； 假設

9、三：_________________________________________________________________； …… （４）請你設計實驗驗證上述假設一，寫出實驗步驟及結論。 （已知：溶液中的 NO錯誤 !濃度可用離子色譜儀測定） 實驗步驟及結論： 答案 （１）去除鐵粉表面的氧化物等雜質 N  ２ （２）４Fe＋NO錯誤!＋１0H＋ ===４Fe ２＋ ＋NH錯誤!＋３H O ２ 生成的 Fe ２＋ 水解（或和溶液中 的 OH— （４） 結合） （３）溫度 鐵粉顆粒大小 實驗步驟及結論： １分

10、別取等體積、等濃度的 KNO 溶液于不同的試管中； ３ ２調節(jié)溶液呈酸性且 pH 各不相同，并通入 N ； ２ ３分別向上述溶液中加入足量等質量的同種鐵粉； ４用離子色譜儀測定相同反應時間時各溶液中 NO錯誤 !的濃 度。 若 pH 不同的 KNO 溶液中，測出的 NO錯誤!濃度不同， ３ 表明 pH 對脫氮速率有影響，否則無影響。 （本題屬于開放性試題，答案合理即可） 解析 （１）１用稀 H SO 洗滌 Fe 粉的目的是去除 Fe 粉表面的氧化物等雜質，３中為防止空氣中 ２ ４ 的 O 對脫氮的影響，向 KNO 溶液中通入 N 。 ２ ３ ２ （２）由圖中各

11、離子濃度的變化得 t 時刻前反應的離子方程式為４Fe＋１0H＋ １ ＋NO錯誤 !===４Fe ２＋ ＋NH錯誤!＋３H O。t ２ １ 時刻后反應仍在進行，繼續(xù)有 Fe２＋生成，但從圖像上看 Fe２＋的濃度卻 在減小，原因是 Fe２＋的水解消耗了 Fe２＋，使 Fe２＋濃度降低。 （３）從外界條件對反應速率的影響因素來看，溫度和鐵粉的表面積都會對脫氮的速率產生影響。 二、沉淀法處理廢水 沉淀法處理廢水是污水處理的一種重要方法，主要是通過氧化還原反應或電解使易溶于水的含有重金 屬元素的離子轉化為沉淀而除去，目前此法主要用于含＋6 價 Cr 廢水的處理。此外，對于

12、 Hg２＋、 Cu ２＋等重金屬離子的污染，可直接加入沉淀劑（如 Na S）使之轉化為沉淀而除去。 ２ （２0１１·天津理綜，１0）工業(yè)廢水中常含有一定量的 Cr O錯誤!和 CrO錯誤!， ２ 它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產生很大損害，必須進行處理。常用的處理方法有兩種。 方法１：還原沉淀法 該法的工藝流程為 CrO錯誤!錯誤!Cr O錯誤 !錯誤!Cr ２  ３＋錯誤 !Cr（OH）３ ↓ 其中第１步存在平衡：２CrO錯誤!（黃色）＋２H＋ Cr O錯誤!（橙色）＋H O ２ ２ （１）若平衡體系的 pH＝２，該溶液顯________色。

13、 （２）能說明第１步反應達平衡狀態(tài)的是__________ 。 a．Cr O錯誤 !和 CrO錯誤 !的濃度相同 ２ b．２v（Cr O錯誤!）＝v（CrO錯誤!） ２ c．溶液的顏色不變 （３）第２步中，還原１ mol Cr O錯誤!，需要______mol FeSO ·7H O。 ２ ４ ２ （４）第３步生成的 Cr（OH） 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH） （s） ３ ３  Cr３＋（aq） ＋３OH— （aq） 常溫下，Cr（OH） 的溶度積 K ＝[Cr３＋ ３ sp ]·[OH— ]３ ＝１0—３２ mol４·L

14、—４ ，要使[Cr  ３＋ ]降至 １0—５ mol·L—１，溶液的 pH 應調至________。 方法２：電解法 該法用 Fe 作電極電解含 Cr O錯誤!的酸性廢水，隨著電解進行，在陰極附近溶液 pH 升高，產生 Cr ２ （OH） 沉淀。 ３ （５）用 Fe 作電極的原因為_________________________________________________。 （6）在陰極附近溶液 pH 升高的原因是（用電極反應解釋）__________ ，溶液中同時生成的沉淀還有 __________ 。 解析 （１）平衡體系的 pH＝２時，溶

15、液[H＋]較大，此時[Cr O錯誤 !]大，[CrO錯誤 !]小，溶液顯 ２ 橙色。 （２）反應１達到平衡狀態(tài)時，[Cr O錯誤 !]與[CrO錯誤!]均不變，但不一定相等；達到平衡狀態(tài)時， ２ 有２v （Cr O錯誤!）＝v 正 ２  逆 （CrO錯誤!）；平衡時，Cr O錯誤!和 CrO錯誤!的濃度不變，溶液的顏 ２ 色不變。 （３）Cr O錯誤 !與 Fe２＋ ２ 發(fā)生氧化還原反應，生成 Cr ３＋和 Fe ３＋，１ mol Cr O錯誤!被還原時，轉 ２ 移 6 mol 電子，要消耗 6 mol FeSO ·7H O。 ４

16、 ２ （４）由 Cr（OH） 的溶度積 K ＝[Cr３＋ ３ sp ]·[OH— ]３ ＝１0—３２ mol４·L—４ ，則有[OH— ]＝錯誤!。欲 使 [Cr ３＋ ]降至１ 0 —５ mol·L —１ ，則應有 [OH— ]＝ 錯誤! mol·L—１ ＝１0—9 mol·L—１ 。溶液的 pH＝ —lg[H＋]＝—lg錯誤!＝—lg錯誤!＝５。 （５）鐵作陽極發(fā)生反應：Fe—２e—===Fe２＋，產生還原劑 Fe２＋，可使 Cr O錯誤!還原成 Cr３＋， ２ 最終生成 Cr（OH） 沉淀。 ３

17、 （6）陰極發(fā)生反應：２H＋ ＋２e— ===H ↑，溶液中 c（H＋ ２ ）降低，溶液的 pH 升高。由于 Fe（OH） ２ 極易被氧化生成 Fe（OH） ，故溶液中還生成 Fe（OH） 沉淀。 ３ ３ 答案 （１）橙 （２）c （３）6 （４）５ （５）陽極反應為 Fe—２e— ===Fe２＋ ，提供還原劑 Fe  ２＋ （6）２H＋＋２e— ===H ↑ Fe（OH） ２  ３ 六價鉻對人體有害，含鉻廢水要經(jīng)化學處理后才能排放，方法是用綠礬（FeSO ·7H ４ ２ O）把廢水中的六價鉻還原為

18、三價鉻離子，再加入過量的石灰水，使鉻離子轉變?yōu)闅溲趸t[Cr（OH） ３ ]沉淀。其主要反應的化學方程式如下： H Cr O ＋6FeSO ＋6H SO ===３Fe （SO ） ＋Cr （SO ） ＋7H O ２ ２ 7 ４ ２ ４ ２ ４ ３ ２ ４ ３ ２ 現(xiàn)用上述方法處理１×１0４ L 含鉻（＋6 價）78 mg·L—１ 的廢水（Cr 的相對原子質量為５２），試回 答： （１）處理后，沉淀物中除 Cr（OH） 外，還有______________、____________（用化學式表示）。 ３ （２）需用綠礬多少千克？ 答案 （１）Fe（

19、OH） CaSO （２）１２．５１ kg ３ ４ 解析 （１）加入石灰水后，Cr３＋ 、Fe ３＋分別生成難溶于水的 Cr（OH） 和 Fe（OH） 沉淀，SO ３ ３ 錯誤 !生成微溶于水的 CaSO４ 沉淀，有關離子方程式為 Cr３＋＋３OH—===Cr（OH） ↓ ３ Fe ３＋＋３OH— ===Fe（OH） ↓ ３ Ca ２＋ ＋SO錯誤!===CaSO ↓ ４ （２）１×１0 ４ L 廢水中含 Cr 的質量為 １×１0４ L×7．8×１0—５ kg·L—１＝7．8×１0—１ kg 由 H Cr O

20、＋6FeSO ＋6H SO ===３Fe （SO ） ＋Cr （SO ） ＋7H O 和綠礬的化學式 ２ ２ 7 ４ ２ ４ ２ ４ ３ ２ ４ ３ ２ FeSO ·7H O 可知，Cr 與 FeSO ·7H O 之間的關系為 Cr～３FeSO ·7H O。 ４ ２ ４ ２ ４ ２ 設所需綠礬的質量為 x。 Cr ～ ３FeSO ·7H O ４ ２ ５２ 8３４ 7．8×１0—１ kg x x＝錯誤!＝１２．５１ kg。 判斷下列說法是否正確，正確的劃“√”，錯誤的劃“×” 用 Na S 除去廢水中的 Hg２＋ ２ ：Hg２＋ ＋S２—

21、 ===HgS↓（√） （２0１１·北京理綜，9A） 三、中和法處理廢水 “中和法”用于處理酸性廢水及堿性廢水。向酸性廢水中投加堿性物質如石灰、氫氧化鈉等進行中和， 向堿性廢水中吹入含 CO 的煙道氣或其它酸性物質進行中和。 ２ 某造紙廠排放的廢燒堿水（內含 Na CO ）流量是１00 mL·s—１ ２ ３ ，為了測定廢水 中燒堿的濃度，某環(huán)保小組取樣２５0 mL 廢堿，稀釋１0 倍后再?。? mL ，平均分成２份，分別用 0．１２0 0 mol·L—１ 鹽酸滴定。第一份采用甲基橙作指示劑，耗去鹽酸２４．２0 mL ；第二份用酚 酞作指示劑，耗去

22、鹽酸１7．４0 mL。試計算： （１）廢燒堿水中 NaOH 和 Na CO 的物質的量濃度各是多少？（保留四位小數(shù)） ２ ３ （２）該環(huán)保小組想用１．２ mol·L—１ 的廢鹽酸來中和上述廢燒堿液，理論上鹽酸的注入流量應為 多少？（保留１位小數(shù)） 解析 設稀釋后每份溶液中（２５ mL）含 NaOH 的物質的量為 x、Na CO 的物質的量為 y。當用 ２ ３ 甲基橙作指示劑時有 NaOH＋HCl===NaCl ＋H O ２ Na CO ＋２HCl=== ２NaCl＋CO ↑＋H O ２ ３ ２ ２ x＋２y＝２４．２0×１0—３ L×0．１２ mol·L

23、—１ 當用酚酞作指示劑時有 NaOH＋HCl===NaCl ＋H O ２ Na CO ＋HCl===NaHCO ＋NaCl ２ ３ ３ １ x＋y＝１7．４0×１0—３ L×0．１２ mol·L—１ 聯(lián)立方程１、２可得： x＝１．２7２×１0—３ mol y＝8．１60×１0—４ 原廢燒堿溶液中： [NaOH]＝錯誤 !×１0＝0．５08 8 mol·L—１ [Na CO ]＝錯誤 !×１0＝0．３２6 ４ mol·L—１ ２ ３ （２）鹽酸流量應為 。 錯誤 !＝96．8 mL·s—１  mol ２ 答案 （１）NaOH 的物質的量濃度為 0．５08 8 mol·L—１，Na CO 的物質的量濃度為 ２ ３ 0．３２6 ４ mol·L—１ （２）96．8 mL·s—１