Question

【化学--选修2：化学与技术】自来水生产的流程示意图见下：

（1）混凝剂除去悬浮物质的过程______（填写序号）
①只是物理变化         ②只是化学变化      ③是物理和化学变化
FeSO₄?7H₂O是常用的混凝剂，它在水中最终生成______沉淀．
（2）若要除去Ca²⁺、Mg²⁺可以往水中加入石灰和纯碱，试剂填加时先加______后加______，原因是______．
（3）氯气消毒，是因为它与水反应生成了HClO，次氯酸的强氧化性能杀死水中的病菌（不能直接用次氯酸为自来水消毒是因为次氯酸易分解，且毒性较大）．
Cl₂+H₂O?HCl+HClO     K=4.5×10^-4
使用氯气为自来水消毒可以有效地控制次氯酸的浓度，请结合平衡常数解释原因：______．下列物质中，______可以作为氯气的代用品（填写序号）．
①臭氧      ②NH₃（液）      ③K₂FeO₄      ④SO₂
（4）有些地区的天然水中含有较多的钙、镁离子．用离子交换树脂软化硬水时，先后把水通过分别装有______离子交换树脂和______离子交换树脂的离子交换柱（填“阴”或“阳”，阳离子交换树脂为HR型，阴离子交换树脂为R′OH型）．
（5）测定水中的溶解氧：量取40mL水样，迅速加入MnSO₄和KOH混合溶液，再加入KI溶液，立即塞好塞子，振荡使完全反应．打开塞子，迅速加入适量硫酸溶液，此时有碘单质生成．用0.010mol/LNa₂S₂O₃溶液滴定生成的碘，消耗了6.00mL Na₂S₂O₃溶液．已知在碱性溶液中，氧气能迅速氧化Mn²⁺，生成物在酸性条件下可以将碘离子氧化为碘单质，本身重新还原为Mn²⁺．上述过程发生的反应可表示为：2Mn²⁺+4OH^-+O₂=2MnO（OH）₂      MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=I₂+Mn²⁺+3H₂O     I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-    
则水中的溶解氧量为______mg?L^-1．

Answer 1

【答案】分析：（1）常用混凝剂为FeSO₄?7H₂O，结合FeSO₄?7H₂O的性质分析；
（2）除去Ca²⁺、Mg²⁺，应先加入石灰，然后加入纯碱，可除去过量的钙离子；
（3）根据氯气与水反应的平衡常数和平衡移动原理分析；臭氧和K₂FeO₄具有强氧化性，可用作饮用水的消毒剂；
（4）OH^-会与钙、镁离子反应生成沉淀，影响阳离子交换树脂发挥作用；
（5）可利用关系式发生计算．
解答：解：（1）常用混凝剂为FeSO₄?7H₂O，被氧化、水解后生成Fe（OH）₃，具有吸附作用，可除去水中的悬浮物，故答案为：③；Fe（OH）₃；
（2）除去Ca²⁺、Mg²⁺，应先加入石灰，然后加入纯碱，过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来，
故答案为：石灰；纯碱；过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来；
（3）氯气和水反应的限度很小，生成的HClO浓度很小，且随着HClO的消耗，平衡会不断向正反应移动，补充HClO，可有效控制次氯酸的浓度，臭氧和K₂FeO₄具有强氧化性，可用作饮用水的消毒剂，
故答案为：由氯气与水反应的平衡常数可知，该反应的限度很小，生成的HClO浓度很小，且随着HClO的消耗，平衡会不断向正反应移动，补充HClO；①③；
（4）通过阴离子交换树脂后生成OH^-，OH^-会与钙、镁离子反应生成沉淀，影响阳离子交换树脂发挥作用，故先通过阳离子交换树脂再通过阴离子交换树脂，故答案为：阳； 阴；
（5）已知：2Mn²⁺+4OH^-+O₂=2MnO（OH）₂； MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=I₂+Mn²⁺+3H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，
可得关系式：O₂～4S₂O₃^2-，n（S₂O₃^2-）=0.01mol/L×0.006L=6×10^-5mol，则n（O₂）=×6×10^-5mol=1.5×10^-5mol，
m（O₂）=1.5×10^-5mol×32g/mol=48×10^-5g=0.48mg，
则水中的溶解氧量为为=12.0mg?L^-1，
故答案为：12.0．
点评：本题考查物质的含量测定以及物质的分离、提纯实验方案的设计，题目难度中等，注意硬水的软化原理，把握关系式法的运用．