一道关于镉污染的化学反应原理原创题

2012年春节期间,一起镉污染事件备受关注,多部门积极处理,多措施保障人民生活饮水安全.笔者结合实际情景围绕镉污染编写了一道以化学反应原理为主的原创题.

【题目】2012年春节期间,一起镉污染事件备受关注,多部门积极检测并处理,采取了以下两种方法.

方法1：絮凝剂富集法

聚合氯化铝（PAC）分子结构大,吸附能力强,成本低,所以这次事故处理投放了大量的该物质作为絮凝剂使镉离子固体化.

（1）AlCl3水溶液呈 性（填“酸”、“碱”或“中”）,该水溶液中离子浓度由小到大的顺序是_________,AlCl3在水溶液中也能产生一种絮状吸附物质,用离子方程式表示产生絮状物的过程_________.

（2）一定温度下,铝在氯气中燃烧生成氯化铝固体,每转移1mol电子,放热

akJ,写出该反应的热化学反应方程式_________.

（3）Al2O3的熔点远远高于AlCl3的熔点,而工业冶炼铝采用电解熔融的Al2O3而不是AlCl3的主要原因是_________,氯化铝的二聚体结构如下,其结构中所有化学键类型_______（填“相同”或“不同”）,若不相同,分别是_________键和_________键.

方法2：弱碱性沉淀法

加入碱使镉离子形成沉淀,再加入絮凝剂使沉淀颗粒变大.此次处理加入食品级烧碱调节pH值.

（4）与用熟石灰相比,分别写出一条用食品级烧碱调节pH值的优点和缺点：

优点_________缺点_________.

（5）弱碱法沉淀形成白色的Cd(OH)2在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：

Cd(OH)2(S)Cd2+(aq)+2OH-(aq)

常温下,Cd(OH)2溶液的溶度积Ksp等于c(Cd2+)﹒c2(OH-)等于4×10-16(mol/L)3,国家标准GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中镉不得超过4×10-8mol/L,要使柳江水符合饮用水卫生标准,需要先将水的pH值调至_________（为了便于计算,所给数据与实际数据稍有出入）,CdS为,其溶液的溶度积为1.4×10-29(mol/L)2,向饱和的Cd(OH)2溶液中滴加0.1mol/LNa2S溶液,现象为_________.

(6)有关镉及其污染说法不正确的是（ ）.

A.污染物的排放实际是有价值的物质排错了地方

B.金属镉可做成原子反应堆中的中子吸收棒,广泛用于电镀上

C.镉因可能造成重金属污染不应开发

D.镉相关生产企业应严格按照可持续发展规律操作

【命题意图】该题让学生理解科学、技术与社会（STS）的相互作用,有助于学生形成科学的价值观,运用所学化学反应原理和物质结构的知识解释生活中的现象、问题,提高对化学学科的学习兴趣.物质在水溶液中的行为、热化学反应方程式是化学反应原理的重要组成部分,本题以镉污染为载体对这些知识进行有机组合,并融入了结构知识和可持续发展理念.考查了盐的水解及其应用、氧化还原反应的电子转移和热化学反应方程式、化学键与其决定的物质类别、沉淀溶解平衡计算以及资源利用中的可持续发展等相关知识.

本题为原创题,情景新颖而真实,曾用于2012年高三开学考试,有较好的区分度.题目的综合性较强,包含的知识点较多,凸显能力考查,难度适中.

【解题思路】（1）运用盐的水解知识解答,单一盐的水解难度不大.（2）写出并配平金属铝与氯气的反应方程式,注明物质状态,根据所写反应方程式转移电子数计算出对应的焓变,注意焓变的正负号和单位.（3）依据离子化合物的鉴别方法或结构中电负性的知识找出原因,结合铝的价电子数和题目所给结构式判断铝周围既有共价键又有配位键.（4）从食品级信息入手,说明所用物质的安全性,也可从二者的差异分析,另外还可结合溶解度较大的强碱会导致配套使用的铝元素大量以［Al(OH-)4］-的形式进入水中,造成二次污染等.（5）用题目中的溶度积与国家规定的饮用水镉离子最高浓度,计算出最低浓度,再结合水的离子积与pH值计算公式得出结果,利用二者溶度积判断沉淀的转化.（6）结合镉元素知识和资源的充分利用的常识进行判断.

［参］

（1）酸；c(OH-)<c(H+)<c(Al3+)<c(Cl-)；Al3++3H2OAl(OH)3+3H+.

(2)2Al(s)+3Cl2(g)等于2AlCl3(s) ΔH等于-6akJ/mol.

（3）AlCl3为共价化合物,Al2O3为离子化合物；不同；共价；配位.

（4）食品级烧碱安全或溶解度大（合理即可）；贵或使用不当会使聚合氯化铝中的铝以离子形式进入水中引起二次污染（合理即可）.

（5）10；沉淀由白色变成.

（6）C.

(责任编辑 罗 艳）