Question

20．浩瀚的海洋是一个巨大的宝库，海水就是一项等待开发的资源．海水中主要含有Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、CO₃^2-、HCO₃^- 等离子．合理利用水资源是持续发展的重要保证．
Ⅰ：火力发电是广东的重要能源，但是烧煤排放的SO₂会造成一系列环境问题．利用海水脱硫是一种有效地方法．其工艺流程如下图所示：

（1天然海水pH≈7.9，呈弱碱性．用离子方程式解释其原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-或 HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-（写一个）．
（2）天然海水吸收含硫的烟气后，需要用氧气进行氧化处理，其反应原理的化学反应方程式是2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄；氧化后的海水需要加入氢氧化钠，与之混合后才能排放，该操作的主要目的是中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸（H⁺）．
Ⅱ：微量的重金属污染，可以通过生物链作用而产生富集．当人因为饮用或食用受重金属污染的水和食物，体内重金属含量过高时，便会导致各种疾病．某酸性化工废水中含有浓度约为0.01mol．L^-1的Ag⁺、Pb²⁺等重金属离子．有关数据如下：

难溶电解质	AgI	AgOH	Ag2S	PbI2	Pb（OH）2	PbS
Ksp	8.3×10-12	5.6×10-8	6.3×10-50	7.1×10-9	1.2×10-15	3.4×10-28

（3）在废水排放前，用沉淀法除去这两种离子，应该加入B（填字母序号）最好
A．NaOH  B．Na₂S  C．KI  D．Ca（OH）₂
（4）某工程师用CaO处理上述废水，最终溶液的pH=8，请你计算处理后废水中Pb²⁺的浓度为1.2×10^-9mol•L^-1．

Answer 1

分析 I、（1）海水中的弱酸根离子水解显碱性；
（2）H₂SO₃或HSO₃^-中的S显+4价，均可被O₂氧化生成H⁺+SO₄^2-，酸性会大大增强，氧化后的“海水”需要引入大量的显碱性的海水与之混合后才能排放，主要目的是中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸（H⁺）；
Ⅱ、（3）溶度积越小越易转化为沉淀，根据表格中的数据进行判断最近试剂；
（4）先计算出溶液中氢氧根离子的物质的量浓度，然后根据Pb（OH）₂的溶度积及c（Pb²⁺）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$进行计算．

解答 解：I、（1）天然海水的pH≈8，是因为海水中有CO₃^2-或HCO₃^-+它们水解使海水呈弱碱性，其离子方程式为CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-或 HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-或 HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）H₂SO₃中的S显+4价，均可被O₂氧化生成H₂SO₄，酸性会大大增强，氧化后的“海水”需要引入大量的显碱性的海水与之混合后才能排放，主要目的是中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸（H⁺），
故答案为：2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄；中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸（H⁺）；
Ⅱ、（3）溶度积越小的越易转化为沉淀，由表格中的数据可知，硫化物的溶度积小，则应选择硫化钠，
故答案为：B；
（4）由Pb（OH）₂的溶度积为1.2×10^-15，pH=11.0，c（OH^-）=10^-3mol•L^-1，则c（Pb²⁺）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{1.2×1{0}^{-15}}{（1{0}^{-3}）^{2}}$=1.2×10^-9mol•L^-1，
故答案为：1.2×10^-9mol•L^-1 ．

点评 本题考查了含硫烟气的处理及难溶物的沉淀转化，利用所学知识结合框图信息是解答本题的关键，难度中等，注意把握Ksp的有关计算的方法．