Question

18．化学与人类生产、生活和科学研究紧密相关，如材料的制备、污水处理等都涉及化学反应．
（1）传统的硅酸盐材料是无机非金属，其中生产水泥和玻璃时都用到的原材料有石灰石（或CaCO₃），工业生产玻璃的主要化学方程式为Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、（或CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑）（写出一个即可）．
（2）下列材料中属于无机非金属新材料的是ac（填标号）；
a．氧化硅　　　　b．混凝土　　　　c．单晶硅　　　　d．光学玻璃
（3）自然界中的金属元素多以化合物的形式存在天然矿物中．根据不同金属的性质，金属冶炼采用不同的方法，写出冶炼铝的化学方程式2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（4）聚合氯化铝铁（PAFC）-[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m是应用广泛的高效净水剂，下列关于PAFC的说法正确的是bc（填标号）．
a．PAFC是一种新型的有机高分子材料
b．PAFC在强酸性和强碱性溶液中均会失去净水作用
c．PAFC中Fe显+3价
d．PAFC净水过程起到杀菌消毒作用
（5）炼铜工业中会产生大量的含汞废水，国标规定工业废水中汞排放标准≤0.05mg/L．某学习小组的同学拟用硫化钠法处理含汞废水，其步骤为：向废水中加入稍过量的硫化钠溶液，然后加入一定量的FeSO₄溶液，过滤后排放．【已知：25℃时，K_sp（HgS）=4×10^-52，K_sp（FeS）=6.3×10^-18；HgS+Na₂S?Na₂HgS₂（易溶）】．
①废水处理的适宜pH为8～10，pH不宜过小的原因是防止加入硫化钠时，生成有毒的硫化氢气体，加入FeSO₄溶液的作用是除去过量的硫化钠，并将Na₂HgS₂转化为HgS沉淀，同时作混凝剂．
②若将Na₂S换成FeS进行废水处理，废水中的汞能否达标排放能（填“能”或“不能”）．

Answer 1

分析 （1）水泥的原料是粘土和石灰石，玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英；碳酸钠与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钠和二氧化碳；石灰石与石英反应生成硅酸钙和二氧化碳；
（2）结合金属、非金属以及有机物、无机物的定义判断；
（3）工业用电解氧化铝的方法冶炼铝；
（4）PAFC中Fe、Al显+3价，具有吸附作用，可用于净水，可与强碱、酸反应；
（5）①加入硫化钠，如酸性较强易生成有毒气体；加入硫酸亚铁，可除去硫化钠；
②若将Na₂S换成FeS进行废水处理，可计算，c（S^2-），结合K_sp（HgS）=4×10^-52，可计算是否达到排放标准．

解答 解：（1）水泥的原料是粘土和石灰石，玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，都用到石灰石（或CaCO₃），生产玻璃时发生Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，
故答案为：石灰石（或CaCO₃）；Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、（或CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑）；
（2）题中混净土含有钢筋，有机玻璃为有机物，氧化硅、硅为无机非金属材料，故答案为：ac；
（3）工业用电解氧化铝的方法冶炼铝，方程式为2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑，故答案为：2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（4）a．PAFC为无机物，不是新型的有机高分子材料，故a错误；
b．氢氧化铝、氢氧化铁可与酸或碱反应，PAFC在强酸性和强碱性溶液中均会失去净水作用，故c正确；
c．PAFC中Al为+3价，由化合价代数和可知Fe显+3价，故c正确；
d．PAFC不具有强氧化性，净水过程起不到杀菌消毒作用，故d错误．
故答案为：bc；
（5）①加入硫化钠，如酸性较强易生成有毒气体；加入硫酸亚铁，可除去硫化钠，并将Na₂HgS₂转化为HgS沉淀，同时作混凝剂，
故答案为：防止加入硫化钠时，生成有毒的硫化氢气体；除去过量的硫化钠，并将Na₂HgS₂转化为HgS沉淀，同时作混凝剂；
②K_sp（FeS）=6.3×10^-18；c（S^2-）=$\sqrt{6.3×1{0}^{-18}}$mol/L，则c（Hg²⁺）=$\frac{4×1{0}^{-52}}{\sqrt{6.3×1{0}^{-18}}}$mol/L，则$\frac{4×1{0}^{-52}}{\sqrt{6.3×1{0}^{-18}}}$mol/L×200.6g/mol×1000mg/g＜0.05mg/L，达到排放标准，
故答案为：能．

点评 本题考查较为综合，涉及材料、元素化合价判断、物质的性质、净水原理等知识点，侧重考查基本原理，知道元素化合价与性质的关系，题目难度不大．