内容正文:
1.(2025泰州)学习小组以“自制海水淡化器”为主题开展跨学科实践活动,甲、乙两组同学设计的作品如图所示。下列说法不正确的是( )
A.两个作品的设计都利用了蒸馏的原理
B.水变为水蒸气过程中,水分子的体积和间隙都增大
C.甲组的设计中,硬币将保鲜膜下压,有利于汇聚冷凝水
D.乙组的设计不是密封装置,会导致水蒸气散发损失
2.水是生命之源,万物之基,是人类最宝贵的自然资源。
I.探水
(1)人类对水的组成探索不断发展:
①18世纪末,英国化学家普里斯特利把氢气和空气混合后盛在干燥、洁净的玻璃瓶中,当用电火花点火时,氢气燃烧发出震耳的爆鸣声。写出氢气燃烧的方程式 。
②电解水实验装置如图1所示。通电一段时间后,请完成图2中水通电分解前后的微观示意图 。
由氢气燃烧和电解水实验可得出的结论是 。
③图3是探究物质组成的两种思路,电解水实验是通过 (填“甲”或“乙”)思路推测水的组成的。
Ⅱ.制水
(2)海水淡化
①膜分离法利用薄膜的选择透过性实现海水淡化。石墨烯海水淡化膜工作原理如图4所示,该膜允许通过的微粒是 (填写微粒符号)。
②热分离法制水利用蒸发和冷凝分离水与非挥发性物质,此方法的原理是利用了两者的 不同。限制热分离法大规模应用的原因可能是 。
Ⅲ.处理水
(3)硬水软化
提出问题:水中溶有钙、镁离子的较多与较少到底有没有一个定量的标准?
查阅资料:水中两种离子的总浓度通常被称为水的总硬度。我国通常将所测得的总浓度折算成每升水中含有CaCO3的毫克数,具体的换算方法是:
总硬度=ρ(镁离子)×100/24+ρ(钙离子)×100/40,其中p指单位体积溶液中所含离子的质量。总硬度450mg•L﹣1以上为硬水。
提出问题:影响水硬度的因素有哪些?小组成员做了如下探究。
不同温度的水样/℃
ρ钙离子/mg•L﹣1
ρ镁离子/mg•L﹣1
总硬度/mg•L﹣1
25
154
54
610
40
149
51
x
60
131
52
544
80
71
53
398
100
23
55
287
①该实验的目的是 。
②计算40℃时,水总硬度x= ,属于 (填“硬水”或“软水”)。
③若该地山泉水中溶有一定量的Ca(HCO3)2,软化过程中Ca(HCO3)2分解为碳酸钙和两种常见氧化物,该反应的化学方程式为 。
(4)污水净化:
⑤水的天然循环给陆地带来淡水,在水天然循环的蒸发、蒸腾环节中,水分子的能量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
⑥天然水中含有许多杂质,净水过程中常利用 (填物质名称)吸附水中的颜色和异味;
⑦为了解决人们在野外生活和工作时的饮水问题,学习小组开展了便携式野外净水器的设计和制作。设计装置如图5所示,由图可知,净水时水最先流经 。
(5)工业生产废水处理工艺
①处理生产废水过程中,可向其中投入明矾[化学式为KAl(SO4)2•12H2O],该物质溶于水后生成氢氧化铝 (填化学式)胶状物,胶状物对杂质吸附能力很强。
②金属炭法处理废水中的重金属离子:其他条件相同时,分别取铝炭混合物和铁炭混合物,与含Zn2+的废水反应相同时间,Zn2+去除率与废水pH的关系如图6。
pH相同时,铝炭混合物对Zn2+去除率远大于铁炭混合物的主要原因是 。废水pH大于6,随着pH增大,铝炭混合物对Zn2+去除率增大的原因是 。
3.(2025东营)夏季来临,小东和小莹计划自制老冰棍(冰冻蔗糖水)。
(1)小东想做“最甜老冰棍”。30℃时,他取100g水将250g蔗糖边搅拌边慢慢倒入水中,最后发现有不溶解的蔗糖,他得出结论:此时的溶液已是蔗糖的 (选填“饱和”或“不饱和”)溶液。搅拌的作用是 。
(2)小东查阅资料得知蔗糖的溶解度如表(数据进行了简化)。
温度/℃
0
10
20
40
60
溶解度/g
180
190
200
240
290
小东得出蔗糖的溶解度受温度的影响 (选填“较大”或“较小”),并得出30℃时100g水中最多能溶解 g蔗糖(取整数)。于是他继续加水并不断搅拌,直到蔗糖恰好全部溶解。
(3)小莹品尝后感觉太甜了,她另取100g水和150g蔗糖混合、搅拌,蔗糖全部溶解。此时蔗糖溶液的质量分数是 。
(4)两人分别将配制的蔗糖溶液放入模具中冷冻。小东从冰箱中刚拿出冰棍时发现冒“白雾”,从微观角度解释这一现象的原因 。
小莹品尝两种冰棍后感觉甜度区别不大,对小东的“最甜老冰棍”产生了疑问,于是问人工智能(AI)“蔗糖溶液的甜度与其质量分数的关系”,她有了新的发现。同学们,你也来试试吧!
4.盐城盐业考古成功入选“考古中国”重大项目,让海盐文明在当代持续焕新出彩。某兴趣小组开展了从自然界中的盐到餐桌上的食盐的调查研究。
Ⅰ.调查我国古代制盐工艺
(1)古代主要从海洋、盐湖、盐矿中获取粗盐,“粗盐”属于 (填“混合物”或“纯净物”)。
《天工开物》中描述了古代制作海盐的场景:“凡煎盐锅古谓之‘牢盆’……其下列灶燃薪……共煎此盘……火燃釜底,滚沸延及成盐。”
(2)“燃薪”后灶底可得草木灰(含K2CO3),农业上可作 (选填“氮肥”“磷肥”“钾肥”或“复合肥”),取少许草木灰样品于试管中,加水溶解,静置,向上层清液中滴加稀盐酸,写出发生反应的化学方程式: 。
Ⅱ.从海水中获得氯化钠
海水中含有NaCl、MgCl2、Na2SO4等物质。由海水制盐的主要步骤有:制卤水→测卤水浓度→煎卤得粗盐→用“花水”冲洗粗盐得精品盐。
(3)鸡蛋投入卤水中可检验浓度:鸡蛋沉入水下的为淡卤,半飘浮的为半淡卤,浮立于水面的为成卤。其中溶质质量分数最大的是 (选填“淡卤”“半淡卤”或“成卤”)。
(4)“煎卤得粗盐”,化学上称之为 结晶。100℃时,煎卤析出的粗盐中含有MgCl2、Na2SO4等,如图是对应的溶解度曲线。将剩下的溶液冷却到40℃不析出的溶质是 。
(5)用“花水”冲洗粗盐得精品盐。花水是NaCl的 (选填“饱和”或“不饱和”)溶液。
Ⅲ.制作不同功能的食用盐
(6)对于佝偻病患者,你建议在他们的食盐中加入 (填字母序号)。
A.碳酸钙 B.碘酸钾 C.硫酸亚铁
(7)用氯化钠和氯化钾等物质为原料经加工可制得低钠盐,它可以帮助膳食中的钠、钾元素达到更好的平衡。若该盐含70%的NaCl(其他成分不含钠元素),则摄入6g低钠盐补充的钠元素质量为 (保留1位有效数字)。
(8)氯化钠的用途很多,不仅可以作调味剂,还可以 (任写一种用途)。
5.[情境主线复习模式]夏日炎炎,来一杯“冰鲜柠檬气泡水”清凉又解暑,兴趣小组同学以“制作冰鲜柠檬气泡水”为主题进行以下项目式学习。
任务一:制作材料的确定
【调查了解】Ⅰ.同学们结合市场销售的瓶装柠檬水,并查阅资料得知配制柠檬气泡水的原料有食品级碳酸氢钠、食品级柠檬酸、蔗糖、饮用水、鲜柠檬片、少量食盐等,其中柠檬酸是一种能溶于水的无色晶体,属于有机酸,具有酸的通性。
Ⅱ.新鲜柠檬先用食盐搓洗干净后,再放到食盐水中浸泡1小时,能将表面清洗干净。柠檬水加少量食盐可以增加身体的水分吸收效果,具有补充电解质的作用,还让柠檬水更加清爽可口。
任务二:准备制作材料
【问题1】如何得到可饮用的纯净水?
(1)家用自来水生产的部分处理过程如图1所示,“沉降”加入的物质是 。
图1
(2)自来水可能因为输送管道等出现细菌、有害物质残留,因此不能直接饮用,某市售家用净水器(如图2所示)可将自来水净化为直饮水。
图2
①自来水通过不锈钢滤网层相当于实验室中的 (填操作名称)操作。
②反渗透膜可以除去水中的细菌和重金属离子,减少钙、镁离子含量,因此通过反渗透膜
(填“能”或“不能”)对自来水进行软化。
【问题2】如何得到纯净的氯化钠固体?
(3)《天工开物》记载“凡引水种盐, 南风大起,则一宵结成,名曰颗盐”,表明古人已经掌握了制盐工艺。海水晒盐的目的是从海水中获取。同学们在实验室中用海水样品模拟海水晒盐。
【实验模拟】取少量海水进行过滤。将过滤后的海水倒入蒸发皿中,点燃酒精灯加热海水,同时用玻璃棒不断搅拌。
【实验分析】同学们利用海水中两种主要物质的溶解度表对海水晒盐的过程进行分析。
温度/
0
20
40
60
80
100
溶解度/
35.7
36.0
36.6
37.3
38.4
39.8
30.1
37.8
51.7
103.3
111.0
120.1
①海水晒盐利用的原理是 结晶。
②时,氯化钠的溶解度是 ,析出晶体后的母液是氯化钠的 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
③若将海水完全蒸干反而不利于获取氯化钠,原因是 。
任务三:.配制冰鲜柠檬气泡水
兴趣小组的同学采用以下步骤配制冰鲜柠檬水:时,在饮料瓶中加入蔗糖、食品级碳酸氢钠;②注入饮用水;③加入用食盐水浸泡后的鲜柠檬片;④加入食品级柠檬酸,并立即旋紧瓶盖,摇匀,冷藏。
(1)时,小苏打的溶解度为,则步骤②中所得溶液为小苏打的 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)制汽水时,加入柠檬酸后立即产生大量气泡,旋紧瓶盖后气泡消失,说明气体在水中的溶解度 ,小明从冰箱拿出冷藏一段时间的汽水,喝了一杯后会打嗝,请说明原因: 。
(3)在饮料的外卖上常会出现“全糖”“半糖”等甜度选项,兴趣小组同学在配制冰鲜柠檬水时注意到这一点,配制了不同甜度的柠檬水。上述同学们配制的冰鲜柠檬水的甜度接近 。
【查阅资料】表1是甜度对应的蔗糖浓度,表2是蔗糖的溶解度表。
表1
甜度
全糖
七分糖
五分糖
三分糖
蔗糖溶质质量分数/%
10
7
5
3
答案:
1.B
2.(1)① ② 水是由氢、氧两种元素组成 ③乙
(2)①H2O ②沸点 能耗高(合理即可)
(3)①探究温度对水硬度的影响 ②585 硬水 ③
(4)⑤增大 ⑥活性炭 ⑦小卵石
(5)①Al(OH)3 ②铝比铁活泼,铝的金属活动性更强,反应更剧烈(合理即可) 随着pH增大,溶液中的OH﹣浓度增大,与Zn2+反应生成Zn(OH)2沉淀,促进了反应进行(合理即可)
3.(1)饱和 加速溶解 (2)较大 218(合理即可) (3)60%
(4)空气中的水分子遇冷间隔变小凝结成小液滴
4.(1)混合物 (2)钾肥 K2CO3+2HCl===2KCl+CO2↑+H2O (3)成卤
(4)蒸发 Na2SO4 (5)饱和 (6)A (7)2g (8)配制生理盐水(合理即可)
5.任务二:(1)明矾 (2)过滤 能 (3)蒸发 36.0 饱和 若将海水完全蒸干,氯化钙等杂质会留在所得氯化钠固体中,导致得到的盐不纯,增加了分离它们的难度和成本
任务三:(1)不饱和 (2)随压强的增大而增大 气体在水中的溶解度与温度有关,温度越高,气体溶解度越小(合理即可) (3)三分糖
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