Question

9．我们要持之以恒，建设天蓝、地绿、水清的中国．水处理技术在生活、生产中应用广泛，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）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a．杀毒灭菌，b．混凝沉淀，c．过滤等工艺处理，这三项处理的正确顺序是bca（填字母）
②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值调到9左右，再加入绿矾．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）₂（胶体）（用必要的离子方程式和文字描述）；
③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
④石灰纯碱法是常用的硬水软化方法．已知25℃时Ksp=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.6×10-5mol•L^-1，则生成沉淀所需Ca（OH）₂溶液的最小浓度为2.0×10^-4mol•L^-1．
（2）金属铬污染环境，其主要来源于冶金、水泥等工业产生的废水．某兴趣小组拟定以下流程，对Cr³⁺、Fe²⁺等离子的废水进行无公害处理

请回答下列问题
①写出加入双氧水后发生反应的离子方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H+=2Fe³⁺+2H₂O；
②过滤操作需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒；
③活性炭的作用是吸附溶液在水中的杂质，并除去水中的异味．

Answer 1

分析 （1）①先沉淀、再过滤，最后消毒处理；
②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；
③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；
④Na₂CO₃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⁺）；
（2）含Cr³⁺、Fe²⁺、Ca²⁺等离子的废水加入过氧化氢，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，然后加入NaOH溶液调节pH=8可除去Cr³⁺、Fe³⁺，过滤后滤液用钠离子交换树脂除去Ca²⁺，最后用活性炭吸附溶解在水中的杂质，并除去水中的异味，可得用于日常生活的净化水，以此解答该题．

解答 解：（1）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：bca；
②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）₂（胶体）；
③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；
④Na₂CO₃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：2.0×10^-4mol•L^-1；
（2）含Cr³⁺、Fe²⁺、Ca²⁺等离子的废水加入过氧化氢，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，然后加入NaOH溶液调节pH=8可除去Cr³⁺、Fe³⁺，过滤后滤液用钠离子交换树脂除去Ca²⁺，最后用活性炭吸附溶解在水中的杂质，并除去水中的异味，可得用于日常生活的净化水，
①过氧化氢可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H+=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H+=2Fe³⁺+2H₂O；
②过滤常用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；
③活性炭具有吸附作用，可吸附溶解在水中的杂质，并除去水中的异味，故答案为：吸附溶液在水中的杂质，并除去水中的异味．

点评 本题考查物质的分离、提纯的综合应用，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，本题注重氧化还原反应的计算，难度不大，离子的检验是高考的热点，注意离子方程式的书写．