Question

2．海水资源丰富，海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、CO₃^2-、HCO₃^-等离子．合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证．
Ⅰ．火力发电燃煤排放的SO₂会造成一系列环境和生态问题．利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：

（1）天然海水的pH≈8，呈弱碱性．用离子方程式解释原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-或HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃^-+OH^-．
（2）天然海水吸收了含硫烟气后，要用O₂进行氧化处理，氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是2H₂SO₃+O₂═2H₂SO₄ 中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸．
Ⅱ．重金属离子对河流及海洋造成严重污染．某化工厂废水（pH=2．O，ρ≈1g•mL^-1）中含有Ag⁺、Pb²⁺等重金属离子，其浓度各约为0.01mol•L^-1．排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下：

难溶电解质	AgI	AgOH	Ag2S	PbI2	Pb（OH）2	PbS
Ksp	8.3×10-17	5.6×10-8	6.3×10-50	7.1×10-9	1.2×10-15	3.4×10-28

（3）你认为往废水中投入B （填字母序号），沉淀效果最好．
A．NaOH    B．Na₂S    C．KI   D．Ca（OH）₂
（4）如果用生石灰处理上述废水，使溶液的pH=8.0，处理后的废水中c（Pb²⁺）=1.2×10^-3mol/L．
（5）如果用食盐处理其只含Ag⁺的废水，测得处理后废水中NaCl的质量分数为0.117%．
若环境要求排放标准为c（Ag⁺）低于1．O×lO^-8mol•L^-1，问该工厂处理后的废水中c（Ag⁺）=9×10^-9 mol/L．已知K_sp（AgCl）=1.8×l-¹⁰mol²•L²．

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；
（5）根据氯化银的溶度积进行解答；

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=8.0，c（OH^-）=10^-6mol•L^-1，则c（Pb²⁺）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{1.2×1{0}^{-15}}{（1{0}^{-6}）^{2}}$=1.2×10^-3mol•L^-1，
故答案为：1.2×10^-3mol•L^-1；
（5）废水中NaCl的质量分数为0.117%（ρ≈1g•mL^-1），c（Cl^-）=c（NaCl）=$\frac{1000×1g/ml×0.117%}{58.5g/mol}$=0.02mol/L，
K_sp（AgCl）=c（Ag⁺）•c（Cl^-）=1.8×10^-10mol²•L^-2，则c（Ag⁺）=$\frac{1.8×1{0}^{-10}}{0.02}$=9×10^-9mol•L^-1，
故答案为：9×10^-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．