Question

“世界环境日：活动中，某小组对生产及生活污水进行了探究．
同学们在学校附近的一家化工厂调查，发现该厂在生产过程中用到了硫酸．
【猜想】该工厂排放的废水呈酸性．
【设计实验】证明废水显酸性，写出操作、现象和结论．
【建议与反思】为防止造成水污染，同学们联合向厂家建议，应将废水治理达标后再排放，你认为治理该酸性废水时适宜加入的试剂是

Ca（OH）₂（熟石灰）；

（任答一种），此时废水的pH将

升高

（填“升高”、“不变”或“降低”）．
【进一步探究】取一定体积从该厂排出的含硫酸的废水与一定量的氢氧化钠溶液混合后，溶液恰好呈中性．若改用跟该氢氧化钠溶液的质量和溶质质量分数均相同的氢氧化钾溶液与上述一定体积的废水混合，所得溶液的pH

＜

7（填“＜”、“＞”、“=”），这两种方法都是利用的中和反应，那么中和反应的实质是什么？

H⁺和OH^-结合生成H₂O分子

．
【计算】现取该工厂排放的废水50g，向其中加入40g质数分数为10%的氢氧化钠溶液，恰好完全反应．请计算废水中硫酸的质量分数．

Answer 1

分析：利用酸碱指示剂可确定溶液的酸碱性，也可用pH试纸测定；根据酸的化学性质选择与酸反应的物质来降低酸性；并根据氢氧化钠和氢氧化钾与硫酸反应的化学方程式分析所得溶液的酸碱性，确定溶液的pH．根据氢氧化钠溶液与稀盐酸恰好完全反应的微观示意图，由微粒的变化分析中和反应的实质．根据硫酸与氢氧化钠反应的化学方程式和氢氧化钠的质量．列出比例式，就可计算出参与反应的H₂SO₄质量，然后根据质量分数公式计算即可．

解答：解：【设计实验】用酸碱指示剂可判断废水的酸碱性，由猜想该工厂排放的废水呈酸性，所以可用石蕊试液加以鉴定；
故答案为：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量样品于试管中，滴加紫色的石蕊溶液	废水变红	该废水显酸性

【建议与反思】硫酸可与金属、碱、某些金属氧化物、某些盐反应，反应后酸性降低，pH值升高，选择药品来治理废水，还要考虑药品的稳定性；
故答案为：ca（OH）₂（熟石灰）；升高；
【进一步探究】氢氧化钠、氢氧化钾与硫酸反应的化学方程式：
2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O        2KOH+H₂SO₄═K₂SO₄+2H₂O
80     98                      112   98
由方程式中物质之间的质量比可以看出，等质量的硫酸消耗的氢氧化钾的质量多；所以取一定体积从该厂排出的含硫酸的废水与一定量的氢氧化钠溶液混合后，溶液恰好呈中性．若改用跟氢氧化钠溶液的质量和溶质质量分数均相同的氢氧化钾溶液与上述一定体积的废水混合，所得溶液的pH＜7；中和反应的实质就是酸中的H⁺和碱中的OH^-结合生成H₂O分子的过程．
故答为：小于；H⁺+OH^-=H₂O（或H⁺和OH^-结合生成H₂O分子）．
【计算】解：设废水中硫酸的质量为x，
H₂SO₄+2NaOH═2H₂O+Na₂SO₄
98       80
x     40g×10%

98

x

=

80

40g×10%

x=4.9g
废水中硫酸的质量分数为：

4.9g

50g

×100%=9.8%．
答：废水中硫酸的质量分数为9.0%．

点评：本题较好考查了学生实验设计和依据题目所给信息，分析、解决问题的能力，以及对酸、指示剂的性质的掌握和应用；通过解答本题体会到设计实验时要尽量做到严谨，可以通过对比实验解决问题．