一道有關河水污染治理的原創題

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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重，日本曾出現的“痛痛病”是慢性鎘中毒最典型的例子。水質常用指標及限值中規定 鎘離子含量不得超過0.005mg/L，pH應該在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80倍，數百萬人飲用水安全受到嚴重威脅。根據龍江河鎘離子污染的現狀，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該小于0.005mg/L，換算成物質的量濃度為 。

（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，鎘離子含量才達標。

（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.大量調水實施沖淡稀釋。

（5）結合（1）的計算考慮，在投放中和物之后，還有沒有大量調水實施沖淡稀釋的必要性。 （有或無）請談談你的理由： 。

【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，創設了一系列問題，啟發學生從化學的視角關注社會和生活。題目設置包含了物質的量濃度、鹽類水解、沉淀溶解平衡、電化學和過程評價等。重點考察學生的基礎知識、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帶入數據求得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生氫氧化鋁膠體充當絮凝劑使氫氧化鎘沉淀下來。在題干中電化學部分有如下的提示：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，Fe→Fe2+→Fe（OH）3；在陰極，H+放電同時生成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。水質常用指標及限值中規定鎘離子含量不得超過0.005mg/L，同時pH應該在6.5～8.5。如果Cd2+含量達標則河水的堿性太強，故需要沖淡稀釋

【答案】略。

（責任編輯 羅 艷）