Question

15．水处理技术在生产、生活中应用广泛，对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施．
（1）水的净化和软化的区别是水的净化是用混凝剂将水中的胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中较多的钙离子和镁离子．
（2）①生活用水必须保证安全，自来水厂需要对取自江河湖泊中的淡水进行杀菌消毒、混凝沉淀、过滤等工艺处理，这三项处理的正确顺序是混凝沉淀→过滤→杀菌消毒．
②下列试剂能够用来对自来水进行杀菌消毒，且不会造成二次污染的是d填字母）．
a．福尔马林       b．漂白粉        c．氯气         d．臭氧
（3）Na₂FeO₄是一种新型水处理剂，工业上可用FeSO₄制备Na₂FeO₄其工艺流程如下：

①工业上常用硫酸亚铁作混凝剂除去天然水中含有的悬浮物和胶体，为了达到更好的效果，要将待处理水的pH调到9左右，再加人绿矾．请解释这一做法的原因：Fe²⁺在碱性条件下易被氧化成Fe³⁺，进而水解生成Fe（OH）₃胶体，起到较好的混凝作用，4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-═4Fe（OH）₃（胶体）．（用必要的离子方程式和文字描述）．
②写出由Fe（OH）₃制取Na₂FeO₄的化学方程式：2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O．
（4）石灰纯碱法是常用的硬水软化方法，已知25℃时K_sp（CaCO₃）=2.8×10^-9，现将等体积的Ca（OH）₂溶液与Na₂CO₃溶液混合（假设溶液体积具有加和性），若Na₂CO₃溶液的浓度为5.6×10^-5mol•L^-1，则生成沉淀所需Ca（OH）₂溶液的最小浓度为2×10^-4mol/L．

Answer 1

分析 （1）净化除去悬浮杂质，软化除去水中钙、镁离子；
（2）①先沉淀、再过滤，最后消毒处理；
②对自来水进行杀菌消毒，且不会造成二次污染，只有臭氧的还原产物对水无污染；
（3）①将待处理水的pH调到9左右，再加入绿矾，可得到铁离子，水解生成胶体；
②发生氧化还原反应生成Na₂FeO₄；
（4）Na₂CO₃溶液的浓度为2.8×10^-5mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=1.4×10^-5mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）计算沉淀时混合溶液中c（Ca²⁺），以此来解答．

解答 解：（1）水的净化和软化的区别是水的净化是用混凝剂将水中的胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中较多的钙离子和镁离子，
故答案为：水的净化是用混凝剂将水中的胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中较多的钙离子和镁离子；
（2）①生活用水必须保证安全，自来水厂需要对取自江河湖泊中的淡水进行杀菌消毒、混凝沉淀、过滤等工艺处理，这三项处理的正确顺序是混凝沉淀→过滤→杀菌消毒，故答案为：混凝沉淀→过滤→杀菌消毒；
②福尔马林有毒，含氯物质可导致二次污染，则能够用来对自来水进行杀菌消毒，且不会造成二次污染的只有臭氧，故答案为：d；
（3）①工业上常用硫酸亚铁作混凝剂除去天然水中含有的悬浮物和胶体，为了达到更好的效果，要将待处理水的pH调到9左右，再加绿矾，原因：Fe²⁺在碱性条件下易被氧化成Fe³⁺，进而水解生成Fe（OH）₃胶体，起到较好的混凝作用，4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃（胶体），
故答案为：Fe²⁺在碱性条件下易被氧化成Fe³⁺，进而水解生成Fe（OH）₃胶体，起到较好的混凝作用，4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-═4Fe（OH）₃（胶体）；
②由Fe（0H）₃制取Na₂FeO₄的化学方程式为2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O，
故答案为：2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O；
（4）Na₂CO₃溶液的浓度为5.6×10^-5mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×5.6×10^-5mol/L=2.8×10^-5mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=$\frac{2.8×1{0}^{-9}}{2.8×1{0}^{-5}}$mol/L=1×10^-4mol/L，原溶液Ca（OH）₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液Ca（OH）₂溶液的最小浓度为2×1×10^-4mol/L=2×10^-4mol/L，故答案为：2×10^-4mol/L．

点评 本题考查较综合，涉及混合物分离提纯、溶度积的计算、氧化还原反应及应用等，注重高频考点的考查，综合性较强，综合考查学生的分析、实验和计算能力，题目难度较大，注意化学与生活的联系．