高考来袭 高考内外,重金属来袭

  据凤凰网等多家媒体报道,今年春节期间发生在广西龙江河的镉污染事件中,镉泄漏量达到20吨(相当于2010年全国废水镉排放量的2/3),造成龙江河以及柳江两岸的人们陷入用水恐慌。
  其实,不管是这次镉污染事件,还是前期国内的稻米镉超标问题、云南曲靖铬渣污染、紫金矿业汀江污染等事件,重金属污染已成为近几年公众关注的一个社会热点问题,同时,也可能成为高考化学试题的命题热点。本文分析重金属污染与化学高考的密切联系,预测命题方向。
  第一类:跟重金属污染相关的是非判断题
  这一类试题往往会涉及一些重要的化学常识,例如重金属的性质、污染防治办法等,也会涉及化学工业问题。平时复习过程中同学们要重视诸如下列的基本观点和化学基础知识:
  (1)受镉、铬、汞、铅等重金属污染的水不能饮用,不能用于灌溉农田,受污染区域的土壤不能用于种植食用性植物。早年日本的“疼痛病”就与镉污染相关,而“水俣病”则跟汞污染有关。
  (2)重金属污染源比较多,常见的有电镀、造纸、制革等化工厂排放的废液,金属冶炼、煤燃烧、采矿等残留的废渣,日常生活留下的废旧电池、电瓶等。
  (3)预防重金属污染比治理更有效。一旦发生重金属污染,环境是十分难恢复的,危害周期漫长。
  治理重金属污染主要靠化学方法。如,在本次广西龙江河镉污染处理过程中,向受污染的河水中加入大量石灰、聚氯化铝等,利用相关的化学反应来降低河水中的镉含量。
  例1 环境污染已成为危害人类生存的一个严峻问题,下列有关环境污染的说法不正确的是( )
  A.目前,我国许多地区禁止使用含铅汽油,是为了预防铅污染
  B.Cr(VI)有强烈的致癌作用,对农作物及微生物的毒害也很大,所以含铬废水必须处理达标后才能排放
  C.废旧电池中的汞、镉、铅等重金属盐会造成污染,所以必须收集起来进行深埋处理
  D.氮的氧化物会造成光化学污染,也会破坏臭氧层,还可能形成硝酸型酸雨
  【简析】早年生产的汽油中添加了含铅抗震剂,大量使用易造成铅污染。目前,包括我国在内的许多国家都禁止使用含铅汽油。含重金属元素的废弃物品(如含汞、镉等重金属盐的废旧电池和废旧电瓶等)必须收集起来集中处理,但不能跟普通垃圾一样进行深埋处理,否则会造成地下水污染等更严重的危害。
  【答案】C
  例2 在广西龙江河发生严重水体镉污染时,环保部门采用加入石灰和聚氯化铝或聚合硫酸铁(PFS)的方法处理。PFS的化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m(n   A 废酸 加生石灰中和 物理法
  B Cu2+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
  
  (2)工业废水必须经过处理达到排放标准后才能排放。硫酸工业的废水主要含有微量硫酸和铁离子、铅离子等重金属离子,一般用石灰来除去这些有害成分,原理是____________。
  (3)电镀等工业中对含铬废水的处理原理是将Cr2O72-转化为Cr3+ ,再将Cr3+ 转化为沉淀。废水中pH与Cr2O72-转化为Cr3+ 的关系如图1所示,实验室模拟工业电解法处理含铬废水的装置如图2所示。
  
  
  
  “( )”中标出电源的正、负极。
  ③实验中除能观察到废水的颜色发生明显变化外,还可能观察到的其他现象是 。
  ④当废水颜色不再发生明显变化时,切断电源,取出电极,再调节电解液的pH至8左右。调节pH的目的是 。
  ⑤含铬废水国家排放标准为Cr(VI)含量小于(含等于)0.1000 mg/L。取上述电解后的废水200.00 mL,调节pH=1后置于锥形瓶中,用浓度为0.0001 mol/L的KI溶液滴定,至滴定终点时,用去KI溶液9.00 mL。已知酸性条件下,I -被Cr2O72-氧化的产物为I2。上述电解法处理后的废水中Cr(VI)的含量为 mg/L。
  【简析】第(2)问中,在含有铁离子和铅离子等重金属离子的废水中加石灰,目的是调节溶液的pH,以利于铁离子和铅离子转化为难溶物质沉淀。
  第(3)问中,铁作电解池的阳极,电解过程中铁在阳极被氧化为Fe2+离子,Fe2+离子进入溶液后,跟Cr2O72-发生如下氧化还原反应:
  Cr2O72-+6Fe2++14H+6Fe3++2Cr3++7H2O
  所以,含铬废水先要进行“酸化”预处理,图中铁棒应该跟电源正极相连接。待到溶液中Cr2O72-全部转化为Cr3+时,应再调节溶液的pH使溶液显碱性,以促使铁离子和铬离子转化为难溶的氢氧化铬和氢氧化铁沉淀。
  【答案】(1)D (2)中和硫酸;石灰跟铁离子等反应形成絮状沉淀,有较好的吸附作用,从而除去重金属离子
  (3)①调节pH为1左右 ②+ ③阴极区产生沉淀 ④使溶液中的Fe3+、Cr3+全部转化为氢氧化物沉淀 ⑤0.0780 mg/L