【分析】
1. 沉降池中加入明矾的作用:明矾溶于水后生成的胶状物可吸附水中悬浮杂质,使其沉降,因此目的是除去水中的悬浮物质。
2. 过滤操作的玻璃仪器:过滤时用到的仪器有铁架台(带铁圈)、漏斗、烧杯、玻璃棒,其中玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒,铁架台不属于玻璃仪器,故选择ABD。
3. 阳离子交换的电荷守恒:$\ce{Ca^{2+}}$带2个单位正电荷,$\ce{Na^{+}}$带1个单位正电荷,交换后水仍呈电中性,因此1个$\ce{Ca^{2+}}$需交换出2个$\ce{Na^{+}}$,保证电荷总数相等。
4. 化学方程式书写:反应物为$\ce{NaClO_{2}}$和$\ce{Cl_{2}}$,生成物为$\ce{NaCl}$和$\ce{ClO_{2}}$,根据原子守恒配平即可。
5. 水的净化程度比较:沉降、过滤、吸附只能除去部分杂质,蒸馏可除去所有杂质得到纯水,因此净化程度最高的是蒸馏。
【解析】
(1) 明矾溶于水形成的胶状物具有吸附性,能吸附水中的悬浮杂质,使之沉降,故沉降池加明矾的目的是除去水中的悬浮物质。
(2) 过滤操作所需玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒,铁架台为金属仪器,不属于玻璃仪器,因此选ABD。
(3) 阳离子交换遵循电荷守恒,1个$\ce{Ca^{2+}}$带2个单位正电荷,1个$\ce{Na^{+}}$带1个单位正电荷,交换后溶液仍电中性,故1个$\ce{Ca^{2+}}$可交换出2个$\ce{Na^{+}}$。
(4) 亚氯酸钠与氯气反应生成氯化钠和二氧化氯,根据原子守恒配平化学方程式:$\ce{2NaClO_{2} + Cl_{2} = 2NaCl + 2ClO_{2}}$。
(5) 沉降只能除去大颗粒不溶性杂质,过滤除去小颗粒不溶性杂质,吸附除去色素和异味,蒸馏可除去所有杂质得到纯水,因此净化程度最高的是蒸馏,选D。
【答案】
除去水中的悬浮物质;ABD;2;$\ce{2NaClO_{2} + Cl_{2} = 2NaCl + 2ClO_{2}}$;D
【知识点】
水的净化;过滤操作;化学方程式书写
【点评】
本题围绕自来水净化的核心知识点展开,涵盖净水原理、实验仪器、硬水软化、化学方程式书写及净化程度比较,侧重基础概念的理解与应用,难度适中,适合巩固水的净化相关知识。
【难度系数】
0.6