Question

20．居民饮用水的质量必须符合国家标准，如图是源水处理成自来水的工艺流程示意图．看图后回答下列问题．
（1）源水中含Ca²⁺、Mg²⁺、HCO${\;}_{3}^{-}$、Cl-等，加入过量石灰后生成Ca（OH）₂，进而发生若干复分解反应，例如：HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O   请写出另一个属于复分解反应的离子方程式HCO₃^-+OH ^-=CO₃^2-+H₂O（或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O）．
（2）凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程③
①只是物理过程         ②只是化学过程        ③是物理和化学过程
FeSO₄•7H₂O是常用的凝聚剂，其在水中电离出的Fe²⁺离子被溶解在水中的O₂所氧化为Fe³⁺，最终生成胶状沉淀，这种胶状沉淀是Fe（OH）₃（写化学式）．
（3）配平下列反应方程式，并标出电子转移方向和数目．
Fe²⁺+O₂+H⁺═Fe³⁺+H₂O
上述反应中，每转移8mol电子，标准状况下消耗O₂的体积为44.8L．
（4）通入二氧化碳的目的是除去Ca²⁺和调节溶液的酸度．
（5）Cl₂的作用是杀菌消毒．
（6）Cl₂是常用的强氧化剂，请你尝试写出一个合理的Cl₂作为氧化剂的化学方程式．2Na+Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2NaCl、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2FeCl₃．

Answer 1

分析 （1）氢氧化钙中的氢氧根离子可以和镁离子，碳酸氢根离子反应；
（2）混凝剂能使固体颗粒沉淀，且混凝剂中的硫酸根离子与钙离子结合生成沉淀，亚铁离子与碱反应生成沉淀易被氧化为氢氧化铁；
（3）根据反应中化合价升降结合电子守恒来配平方程式，根据方程式进行相应的计算；
（4）通入二氧化碳，增大溶液中碳酸根离子浓度并调节酸碱性；
（5）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，HClO具有强氧化性，能杀菌消毒；
（6）氯气具有强氧化性，能和还原性的物质反应．

解答 解：（1）氢氧化钙中的氢氧根离子可以和镁离子，碳酸氢根离子反应，碳酸根离子还可以和钙离子反应，即HCO₃^-+OH ^-=CO₃^2-+H₂O；Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O，故答案为：HCO₃^-+OH ^-=CO₃^2-+H₂O（或Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓或Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O）；
（2）混凝剂能使固体颗粒沉淀，且混凝剂中的硫酸根离子与钙离子结合生成沉淀，亚铁离子与碱反应生成沉淀，则既发生物理变化又发生化学变化，且亚铁离子与碱反应生成沉淀易被氧化为红褐色沉淀Fe（OH）₃，故答案为：③；Fe（OH）₃；
（3）反应Fe²⁺+O₂+H⁺-Fe³⁺+H₂O中Fe的化合价升高了1价，O元素的化合价降低了4价，根据电子守恒，所以Fe元素前边的系数是4，根据电荷守恒，氢离子前边的系数是4，根据元素守恒，水的前边系数是2，即4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，电子转移如下：，上述反应中，每转移4mol电子，标准状况下消耗O₂的物质的量是1mol，所以每转移8mol电子，标准状况下消耗O₂的物质的量是2mol，体积为44.8L，
故答案为：；44.8；
（4）通入二氧化碳，增大溶液中碳酸根离子浓度，则与钙离子反应生成沉淀，从而除去钙离子，并降低溶液的碱性，调节溶液的酸碱度，
故答案为：除去Ca²⁺；调节溶液的酸度；
（5）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，该反应为Cl₂+H₂O═HCl+HClO，HClO具有强氧化性，能杀菌消毒，故答案为：杀菌消毒；
（6）氯气具有强氧化性，可以和金属以及其他具有还原性的离子之间反应，如：2Na+Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2NaCl、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2FeCl₃，故答案为：2Na+Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2NaCl、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2FeCl₃．

点评 本题考查自来水的净化及离子之间的反应，明确净化原理及各物质的性质、发生的化学反应是解答本题的关键，注意氧化还原反应中规律的应用是难点．