Question

2011年我国各地出现连续干旱，给生产生活带来严重影响．为确保人、畜用水和安全，净水剂选择与制备尤为重要．
（1）漂白粉是生活用水常见的消毒剂之一，其工业制法的反应方程式：

 

．
（2）聚合氯化铝晶体（[Al₂（OH）_nC1_6-n?xH₂O]_m）是一种高效无机水处理剂，它的制备原理是调节增大AlCl₃溶液的pH，通过促进其水解而结晶析出．利用高岭土（化学组成为：A1₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃，及少量杂质和水分）制备聚合氯化铝的过程如图1．

①用浓盐酸配制1：1（体积比）的稀盐酸，应选用的仪器是

 

．
a．量筒    b．胶头滴管    c．容量瓶    d．烧杯    e．玻璃棒
②加适量铝粉的目的是除去溶液中的铁元素，检验溶液中铁元素是否除净的方法为

 

．
③加入碳酸钙调节溶液pH至4.0～4.5的目的是

 

．
（3）Na₂FeO₄是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂，其电解制法如图2所示，请根据图示分析：Fe电极的电极反应方程式为

 

．

（4）用地下水作为锅炉用水时容易产生水垢．水垢造成能源浪费，还会造成安全隐患，因此要定期清除．水垢处理过程如图3：
（已知：Ksp（CaSO₄）=7.5×10^-5   Ksp（CaCO₃）=3.0×10^-9）
①用饱和Na₂CO₃溶液浸泡水垢时，发生的反应为：CaSO₄（S）+CO₃^2-（aq）?CaCO₃（S）+SO₄^2-（aq），该反应的平衡常数K=

 

．（填数值）
②请从溶解平衡的角度解释用醋酸除水垢的原因

 

（用离子方程式和必要的文字说明）．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）漂白粉的工业制法是用Cl₂和石灰乳反应制得的，生成氯化钙、次氯酸钙和水；
（2）分析制备流程，①是粗略配制溶液，可选用量筒、烧杯和玻璃棒；
②该过程中铁元素的存在形式为Fe²⁺，检验除净的方法：取少量溶液于洁净的试管中，滴加KSCN溶液无明显现象，然后滴加氯水也无明显现象，证明溶液中铁元素已经除净；
③加入碳酸钙主要目的是调节增大溶液的pH，促使其水解而结晶析出；
（3）根据电解池原理，在阳极上失电子发生氧化反应，铁在碱溶液中失电子生成高铁酸盐；
（4）①依据溶度积常数和化学反应的平衡常数表达式计算得到；
②醋酸除水垢是利用醋酸溶液中氢离子结合沉淀溶解平衡状态下的氢氧根离子、碳酸根离子，促进沉淀溶解方向进行，沉淀溶解；

解答： 解：（1）漂白粉的工业制法是用Cl₂和石灰乳反应制得的，其反应方程式为：2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
故答案为：2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
（2）分析制备流程，①是粗略配制溶液，可选用量筒、烧杯和玻璃棒；
故答案为：a、d、e；
②该过程中铁元素的存在形式为Fe²⁺，检验除净的方法：取少量溶液于洁净的试管中，滴加KSCN溶液无明显现象，然后滴加氯水也无明显现象，证明溶液中铁元素已经除净；
故答案为：取少量溶液于洁净的试管中，滴加KSCN溶液无明显现象，然后滴加氯水也无明显现象，证明溶液中铁元素已经除净；
③加入碳酸钙主要目的是调节增大溶液的pH，促使其水解而结晶析出；
故答案为：调节增大溶液的pH，促使其水解而结晶析出；
（3）根据电解池原理，在阳极上失电子发生氧化反应，所以该电极反应式为：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
故答案为：Fe+8OH^--6e-═FeO₄^2-+4H₂O；
（4）①用饱和Na₂CO₃溶液浸泡水垢时，发生的反应为：CaSO₄（S）+CO₃^2-（aq）?CaCO₃（S）+SO₄^2-（aq），该反应的平衡常数K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

c(SO42-)c(Ca2+)

c(CO32-)c(Ca2+)

=

Ksp(CaSO4)

Ksp(CaCO3)

=

7.5×10-5

3.0×10-9

=2.5×10⁴；
故答案为：2.5×10⁴；
②醋酸除水垢是利用醋酸溶液中氢离子结合沉淀溶解平衡状态下的氢氧根离子、碳酸根离子，促进沉淀溶解方向进行，沉淀溶解，在溶液中存在Mg（OH）₂的溶解平衡：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq）；醋酸溶液中的H⁺中和OH^-，使c（OH^-）减小，平衡右移，从而使Mg（OH）₂溶解；同理H+也能碳酸钙溶解平衡中的CO₃^2-反应，使CO₃^2-浓度减小，促进溶解平衡右移；
故答案为：在溶液中存在Mg（OH）₂的溶解平衡：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq）；醋酸溶液中的H⁺中和OH^-，使c（OH^-）减小，平衡右移，从而使Mg（OH）₂溶解；同理H+也能碳酸钙溶解平衡中的CO₃^2-反应，使CO₃^2-浓度减小，促进溶解平衡右移；

点评：本题考查了物质制备方法和实验探究，沉淀溶解平衡状态的分析计算，影响反应速率的理解应用是解题关键，题目难度中等．