Question

20．水是寶貴的自然資源，在工農業生產和日常生活中有著極其廣泛的運用．

（一）水資源的現狀：
（1）我國淡水屬于缺水國之列，人均淡水資源僅為世界人均量的1/4．北方，有些村莊打深井取用地下水．檢驗地下水是硬水還是軟水，可以取水樣加入少量肥皂水，振蕩，發現泡沫少，有較多浮渣產生，說明是硬水．使用硬水會給生產、生活帶來麻煩，生活中常用煮沸的方法來降低水的硬度．
（二）水的凈化
（2）小剛收集到一瓶渾濁的河水，他要模擬自來水廠的凈水過程，最終制成蒸餾水．其實驗過程如圖1所示．則：圖中A物質是一種絮凝劑，它的名稱是明礬；操作①的名稱是過濾；操作②主要是除去水中的一些異味和色素，應選用的物質是活性炭．
（3）如圖2所示，海水淡化主要是為了提供飲用水和農業用水，目前淡化膜法是市場中的主流．高分子半透膜只允許水透過，鹽類物質不能透過．海水淡化過程屬于物理變化．（填“物理”或“化學”）．
（三）水資源的利用
（4）水在生產生活中常用于溶解物質形成溶液．實驗室溶解物質時，用到的玻璃儀器有燒杯和玻璃棒．
（5）水一種重要的營養物質，被稱為“六大營養素”之首．病人輸液時常用生理鹽水
【0.9%的氯化鈉溶液】．醫用生理鹽水是混合物（選填“純凈物”“混合物”）．
（6）分解水可以得到氫氣．氫氣是一種可燃性氣體．由于其清潔、高效、安全、可貯存、可運輸等諸多優點，被稱為“最理想的綠色能源”．
如圖3是電解水的簡單裝置：根據圖中現象判斷，乙試管內的氣體可以用帶火星的木條來檢驗；實驗證明水是由氫元素、氧元素組成的；電解水要消耗大量的電能，科學家正致力于用其他方法由水制氫氣，如用TiO₂作催化劑，經光照可分解水得到氫氣，該反應用化學式表示為2H₂O$\frac{\underline{\;TiO_{2}\;}}{光照}$2H₂↑+O₂↑．
（7）如表是興趣小組同學一次電解水實驗測得的實際數據：

電解時間	1	2	3	4	5	6	…
負極生成氣體體積/mL	6	12	20	29	39	49	…
正極生成氣體體積/mL	2	4	7	11	16	21	…

分析表中的數據你發現的問題是電解開始階段負極與正極產生的氣體體積比與理論比不相等，均大于2：1，產生這一問題的原因可能是氧氣比氫氣易溶于水．
（8）【已知通常狀況下氣體的密度：H₂：0.089g/L  O₂：1.429g/L】．試根據電解水正、負兩極所得氣體體積的理論值，計算正、負兩極所得氣體的質量比為8：1（結果取整數）

Answer 1

分析 （1）根據硬水、軟水的鑒別方法、硬水的軟化方法分析回答；
（2）根據水的凈化方法與原理進行分析；
（3）根據化學變化和物理變化的本質區別：有無新物質生成進行分析；
（4）根據溶解時用到的玻璃儀器有燒杯和玻璃棒進行分析；
（5）根據物質的組成分析，由一種物質組成的物質是純凈物，由多種物質組成的物質是混合物進行分析；
（6）根據已有的水的電解的知識進行分析；根據質量守恒定律的兩個原則和化學方程式的書寫方法進行分析；
（7）由圖中分析可知，電解開始階段負極與正極產生的氣體體積比與理論比不相等，均大于2：1；產生這一問題的原因可能是氧氣比氫氣易溶于水；
（8）根據“正氧負氫，氫二氧一”，根據m=ρv，即可計算兩者的質量比．

解答 解：（1）檢驗地下水是硬水還是軟水的方法是：取水樣于燒杯中，加入適量肥皂水，攪拌，若沒有泡沫產生或產生泡沫較少，則為硬水；若產生泡沫較多，則為軟水；如果地下水硬度大，或者坑水中病原微生物過多，都可以采取加熱煮沸方法，來降低硬度和殺滅病原微生物．
（2）小剛收集到一瓶渾濁的河水，他要模擬自來水廠的凈水過程，最終制成蒸餾水．其實驗過程如圖1所示．則：圖中A物質是一種絮凝劑，它的名稱是明礬；操作①的名稱是過濾；操作②主要是除去水中的一些異味和色素，應選用的物質是活性炭；
（3）從海水中取得淡水的過程為海水淡化，沒有新物質生成，屬于物理變化；
（4）溶解時用到的玻璃儀器有燒杯和玻璃棒；
（5）醫用生理鹽水中含有水、氯化鈉，屬于混合物；
（6）正極產生氧氣、負極產生氫氣，二者氣體體積之比為1：2，觀察圖示，乙試管內生成的氣體少且連接著正極，是氧氣，可以用帶火星的木條檢驗；實驗證明水是由氫元素、氧元素組成的；水在二氧化鈦的催化作用和光照條件下反應生成氫氣和氧氣．該反應的化學方程式為：2H₂O$\frac{\underline{\;TiO_{2}\;}}{光照}$2H₂↑+O₂↑；
（7）由圖中分析可知，電解開始階段負極與正極產生的氣體體積比與理論比不相等，均大于2：1；產生這一問題的原因可能是氧氣比氫氣易溶于水；
（8）根據生成的氫氣與氧氣的體積比是2：1，根據m=ρv，可知氫氣和氧氣的質量比是：$\frac{0.089g/L×2}{1.43g/L×1}$=$\frac{1}{8}$；故氧氣和氫氣的質量比8：1
故答案為：（1）肥皂水；煮沸；（2）明礬；過濾；活性炭；（3）物理；（4）玻璃棒；（5）混合物；（6）帶火星的木條；氫元素、氧元素；2H₂O$\frac{\underline{\;TiO_{2}\;}}{光照}$2H₂↑+O₂↑；（7）電解開始階段負極與正極產生的氣體體積比與理論比不相等，均大于2：1；氧氣比氫氣易溶于水；（8）8：1．

點評 此題考查知識點較多，可依據已有的知識進行分析解答．