一道有關(guān)河水污染治理的原創(chuàng)題

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【題目】

鎘不是人體的必需元素，其毒性較大，鎘污染的空氣和食物對人體危害嚴(yán)重，日本曾出現(xiàn)的“痛痛病”是慢性鎘中毒最典型的例子。水質(zhì)常用指標(biāo)及限值中規(guī)定 鎘離子含量不得超過0.005mg/L，pH應(yīng)該在6.5～8.5。2012年1月廣西龍江河受到高濃度含鎘污水污染，鎘離子濃度超標(biāo)80倍，數(shù)百萬人飲用水安全受到嚴(yán)重威脅。根據(jù)龍江河鎘離子污染的現(xiàn)狀，專家給出如下的處置方案：

1.投放中和物石灰、燒堿和聚合氯化鋁粉末。

（1）鎘在水體中的含量應(yīng)該小于0.005mg/L，換算成物質(zhì)的量濃度為 。

（2）已知，Cd（OH）2的溶度積為7.2×10—15，在加入燒堿、石灰至河水的pH為 時(shí)，鎘離子含量才達(dá)標(biāo)。

（3）處置方案中加入聚合氯化鋁的作用是什么 。

（4）如果采用電解的方式來處理含鎘離子的污水，也可使鎘離子生成氫氧化鎘在氫氧化鐵膠體的作用下沉淀除去。用鐵和石墨做電極，那么用作為陽極材料的是 。Cd（OH）2將在 （陰極、陽極）附近生成。陰陽極的電極方程式分別為 ， 。

2.大量調(diào)水實(shí)施沖淡稀釋。

（5）結(jié)合（1）的計(jì)算考慮，在投放中和物之后，還有沒有大量調(diào)水實(shí)施沖淡稀釋的必要性。 （有或無）請談?wù)勀愕睦碛桑?。

【命題意圖】本題以2012年1月的廣西龍江河鎘污染事件為背景素材，創(chuàng)設(shè)了一系列問題，啟發(fā)學(xué)生從化學(xué)的視角關(guān)注社會和生活。題目設(shè)置包含了物質(zhì)的量濃度、鹽類水解、沉淀溶解平衡、電化學(xué)和過程評價(jià)等。重點(diǎn)考察學(xué)生的基礎(chǔ)知識、全面解決問題的能力和信息處理能力。

【解題思路】利用C=n/V=m/MV帶入數(shù)據(jù)求得Cd2+濃度不得超過4.5×10—8mol/L。利用Cd（OH）2的溶度積為7.2×10—15=[Cd2+][OH—]2得[OH—]=4×10—4，河水的pH為14—lg4×10—4。類比明礬凈水可知鋁離子水解產(chǎn)生氫氧化鋁膠體充當(dāng)絮凝劑使氫氧化鎘沉淀下來。在題干中電化學(xué)部分有如下的提示：鎘離子生成氫氧化鎘在氫氧化鐵膠體的作用下沉淀除去，所以在陽極鐵做電極，F(xiàn)e→Fe2+→Fe（OH）3；在陰極，H+放電同時(shí)生成OH—，Cd2+作為陽離子在河水中向陰極移動并生成Cd（OH）2沉淀。水質(zhì)常用指標(biāo)及限值中規(guī)定鎘離子含量不得超過0.005mg/L，同時(shí)pH應(yīng)該在6.5～8.5。如果Cd2+含量達(dá)標(biāo)則河水的堿性太強(qiáng)，故需要沖淡稀釋

【答案】略。

（責(zé)任編輯 羅 艷）