Question

在6月5日“世界环境日”活动中，某兴趣小组对生产及生活污水进行了探究．
（1）第一小组同学在学校附近的家化工厂调查，发现该厂在生产过程中用到硫酸．
[猜想]该工厂排放的废水呈酸性．
[设计实验]

实验操作	实验现象	实验结论
______	______	该废水呈酸性

[建议与反思]为防止造成水污染，同学们联合向厂家建议，应将废水治理达标后再排放，你认为治理该酸性废水时适宜加入的试剂是______（任答一种），此时废水的pH将______（填“升高”、“不变”或“降低”）．
[进一步探究]取一定体积从该厂排出的含硫酸的废水与一定量的氢氧化钠溶液混合后，溶液恰好呈中性．若改用跟氢氧化钠溶液的质量和溶质质量分数均相同的氢氧化钾溶液与上述一定体积的废水混合，所得溶液的pH______7（填“＜”、“＞”、“=”）．
（2）另一小组同学在城市的一条小河中取了水样，发现水样变浑浊，便在浑浊的水中加入适量的明矾，通过搅拌、静置后，发现水变得澄清了．
[查阅资料]明矾[化学式：KAl（SO₄）₂?12H₂O]是一种常见的净水剂，它在水中解离出的离子主要有K⁺、Al³⁺、S．
[提出问题]明矾中哪一种离子有净水作用？
[设计实验]小敏进行了如下实验，请填写表中空白：

实验操作	实验现象	实验结论
在一杯浑浊的水中加入少量KCl，静置	烧杯中的水仍然浑浊	K+和Cl+都没有净水作用
在一杯浑浊的水中加入少量Al2（SO4）3，静置	烧杯中的水变澄清	______

[完善方案]小敏的实验方案不完善，需要对方进行补充．请你将补充方案中的实验目的和所使用的试剂填入下表

实验目的	使用的试剂
Al3+是否有净水作用	______
______	______

[反思]研究表明：河水部分水体污染是由于水中氮、磷含量过高导致水质恶化．请你用所学习的化学知识进行分析：水体中氮、磷含量过高与人们在生产、生活中的哪些行为活动有关？（要求至少答出两点）

Answer 1

【答案】分析：（1）利用酸碱指示剂可确定溶液的酸碱性，也可用pH试纸测定；根据酸的化学性质选择与酸反应的物质来降低酸性；并根据氢氧化钠和氢氧化钾与硫酸反应的化学方程式分析所得溶液的酸碱性，确定溶液的pH；
（2）探究了明矾中具有净水能力的微粒是哪一种，解答本题要全面调用所学知识，根据题意逐一选择试剂加以确定；造成水体污染的来源主要有工业污染、农业污染、生活污染．
解答：解：（1）[设计实验]
用酸碱指示剂可判断废水的酸碱性，由猜想该工厂排放的废水呈酸性，所以可用石蕊试液加以鉴定；
故答案为：

实验操作	实验现象	实验结论
用试管取少量的该废水，滴加紫色的石蕊溶液	废水变红	该废水显酸性

（其他答案合理也可）
[建议与反思]
硫酸可与金属、碱、某些金属氧化物、某些盐反应，反应后酸性降低，pH值升高；
故答案为：生石灰（合理均可）；升高；
[进一步探究]
2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O        2KOH+H₂SO₄═K₂SO₄+2H₂O
80     98                       112  98
由方程式中物质之间的质量比可以看出，等质量的硫酸消耗的氢氧化钾的质量多；所以取一定体积从该厂排出的含硫酸的废水与一定量的氢氧化钠溶液混合后，溶液恰好呈中性．若改用跟氢氧化钠溶液的质量和溶质质量分数均相同的氢氧化钾溶液与上述一定体积的废水混合，所得溶液的pH＜7；
故答案为：＜；
（2）[设计实验]
明矾在水中解离出的离子主要有K⁺、Al³⁺、S；加硫酸铝后水变澄清，说明Al³⁺、SO₄^2-中的一种或两种有净水作用；
故答案为：Al³⁺、SO₄^2-中的一种或两种有净水作用；
[完善方案]
小红的实验方案之所以不完善，是因为还不能证明到底是Al³⁺还是SO₄^2-具有净水作用，还需要补充实验，要证明Al³⁺是否具有净水作用，可选用AlCl₃，要证明SO₄^2-是否具有净水作用，可选用K₂SO₄；
故答案为：

实验目的	使用的试剂
Al3+是否有净水作用	AlCl3
SO42-是否有净水作用	K2SO4

[反思]
工业废水的任意排放，农业上化肥、农药的大量使用，生活中含磷洗涤剂的使用等都会造成水体中氮、磷含量过高；
故答案为：农业上化肥、农药的不合理使用，生活中含磷洗涤剂的使用（合理均可）
点评：本题较好考查了学生实验设计和依据题目所给信息，分析、解决问题的能力，以及对酸、指示剂的性质的掌握和应用；通过解答本题体会到设计实验时要尽量做到严谨，可以通过对比实验解决问题．