Question

10．水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质，水质优劣直接影响人体健康，请回答下列问题：
（1）某贫困山区，为了寻找合适的饮用水，对山上的泉水进行了分析化验，结果显示，水中主要含Ca²⁺、Mg²'Cl-和S0${\;}_{4}^{2-}$，则该硬水属于永久（填“暂时，或“永久”；）硬度，若要除去Ca²⁺、Mg²⁺，可以往水中加入石灰和纯碱，试剂加入时先加石灰后加纯碱
（2）我国规定饮用水的硬度不能超过25度，硬度的表示方法是：将水中的Ca²⁺和Mg²⁺都看作Ca²⁺，并将其折算成CaO的质量，通常把1升水中含有l0mg CaO称为1度，某化学实验小组对本地区地下水的硬度进行检测．
实验中涉及的部分反应：
M²⁺（金属离子）+EBT^-（铬黑T）=MEBT⁺
               蓝色          酒红色
M²⁺（金属离子）+Y^4-（ EDTA）=MY^2-
MEBT⁺+Y^4-（EDTA）=MY^2-+EBT^-（铬黑 T）
实验过程：
①取地下水样品25.00mL进行预处理，写出由Mg²⁺引起的暂时硬度的水用加热方法处理时所发生反应的化学方程式：Mg（HCO₃）₂=Mg（OH）₂↓+2CO₂↑
②预处理的方法是向水样中加入浓盐酸，煮沸几分钟，煮沸的目的是除去溶解的CO₂
③将处理后的水样转移到250mL的锥形瓶中，加入氨水一氯化铵缓冲溶液调节pH为10，
滴加几滴铬黑T溶液，用0.010 OOmol•L^-1的EDTA标准溶液进行滴定，滴定^点时共消耗EDTA 溶液15.00mL，则该地下水的硬度为33.6
（3）某工业废水中含有CN^-和Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$等离子，需经污水处理达标后才能排放，污水处理厂拟用下列流程进行处理：

回答下列问题：
①流程②中，反应后无气体放出，该反应的离子方程式为CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-
②含Cr³⁺废水需进一步处理，请你设计一个处理方案：调节废水pH，使其转化成Cr（OH）₃沉淀除去．

Answer 1

分析 （1）根据水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度；根据除杂时不能引入新的杂质；
（2）①根据Ca（HCO₃）₂和Mg（HCO₃）₂的性质分析水垢形成的过程、写出水垢形成的过程的化学方程式；
②反应生成的二氧化碳能溶于水，要加热除去；
③EDTA标准溶液的浓度和消耗的体积，求出金属离子的物质的量，再求出氧化钙的质量和水的硬度；
（3）①碱性条件下，CN^-离子与NaClO发生氧化还原反应生成CNO^-、Cl^-离子，据此写出离子方程式；
②Cr³⁺废水有毒，可使Cr³⁺生成沉淀过滤除去．

解答 解：（1）因水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度；已知水中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和SO₄^2-，则该硬水的硬度属于永久硬度；因除杂时不能引入新的杂质，过量的钙离子通过纯碱来除去，故先加石灰，后加纯碱，
故答案为：永久； 石灰；纯碱；
（2）①由于自然界的水中大都溶有一定量的Mg（HCO₃）₂，在受热时生成Mg（OH）₂，这种白色固体在容器内壁上积淀，即形成水垢，所以水垢形成的过程的方程式为Mg（HCO₃）₂=Mg（OH）₂↓+2CO₂↑，故答案为：Mg（HCO₃）₂=Mg（OH）₂↓+2CO₂↑；
②预处理的方法是向水样中加入浓盐酸，盐酸与Mg（HCO₃）₂反应生成二氧化碳，CO₂能溶于水，所以要加热煮沸除去，故答案为：除去溶解的CO₂；
③根据已知反应可知滴定前溶液为酒红色，滴定结束后为蓝色，所以溶液颜色变化为酒红色变为蓝色；
用0.01000mol•L^-1的EDTA标准溶液进行滴定，滴定终点时共消耗EDTA溶液15.00mL，则n（M²⁺）=n（EDTA）=0.01000mol•L^-1×15.00×10^-3=1.5×10^-4mol，
则25ml水中m（CaO）=nM=56g/mol×1.5×10^-4mol=8.2mg，所以1L水中m（CaO）=8.2mg×1000÷25=336mg，通常把1L水中含有10mg CaO称为1度，所以该地下水的硬度为336mL÷10mL=33.6度，
故答案为：33.6度；
（3）①步骤②中，无气体放出，CN^-被ClO^-氧化为CNO^-，则因为是在碱性环境中，故ClO^-只能被还原为Cl^-，反应式为：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
故答案为：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
②Cr³⁺废水有毒，可使Cr³⁺生成沉淀过滤除去，故调节废水pH，使其转化成Cr（OH）₃沉淀除去，故答案为：调节废水pH，使其转化成Cr（OH）₃沉淀除去．

点评 本题综合考查物质的分离提纯以及硬水的处理，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，有利于培养学生良好的科学素养，注意把握制备流程中的反应、混合物分离方法为解答的关键，题目难度不大．