Question

用石灰石代替碱液处理酸性废水可降低成本．大多数情况下，利用石灰石处理含金属离子的酸性废水并不适用，原因在于酸与石灰石反应的限度，使溶液体系的pH不能达到6.0以上的排放标准．当酸性废水中含有Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺时能利用石灰石处理该酸性废水，可使pH上升到6.0以上，达到满意效果，其研究步骤如下：
Ⅰ、向0.1mol/L盐酸，加入石灰石粉，当溶液体系pH升至5.6时，再继续加入石灰石粉无气泡冒出，说明此时已达溶解平衡．
Ⅱ、向含Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺的酸性废水中加入适量的0.1mol/L盐酸和30% H₂O₂溶液，充分反应．
Ⅲ、将Ⅱ中获得的溶液加入到Ⅰ溶液中，得到混合液x，测得混合液pH＜2.0．
Ⅳ、向混合液x中加入石灰石粉，有大量气体产生，并逐渐有沉淀生成．pH升到6.2时停止加石灰石粉．
（1）HCl的电子式是

 

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（2）石灰石与盐酸反应的离子方程式是

 

．
（3）从化学平衡的角度分析CaCO₃与盐酸反应的原理

 

 （用化学用语表示）．
（4）CaCl₂溶液显中性，步骤Ⅰ中溶液体系pH=5.6的原因是

 

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（5）步骤Ⅱ中反应的离子方程式是

 

．
（6）已知：生成氢氧化物沉淀的pH

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8

注：金属离子的起始浓度为0.1mol/L
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：

 

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（7）步骤Ⅳ中，当pH上升到3.3以上时，会促进Al³⁺的水解，Al³⁺水解的离子方程式是

 

．
（8）步骤Ⅳ中溶液体系的pH可上升到6.2，是因为生成Al（OH）₃可与溶液中的HCO₃^-反应使c（CO₃^2-）增大，该反应的离子方程式是

 

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Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,常见的生活环境的污染及治理,物质的分离、提纯和除杂

专题：电离平衡与溶液的pH专题,元素及其化合物

分析：（1）HCl中H与Cl通过1个共用电子对结合在一起，Cl原子周围有8个电子；
（2）碳酸钙是难溶电解质；
（3）CaCO₃在溶液中存在沉淀溶解平衡，加盐酸，平衡正移；
（4）二氧化碳溶于水生成碳酸，溶液显酸性；
（5）酸性条件下，H₂O₂与Fe²⁺反应生成Fe³⁺；
（6）根据表中数据可知，需要把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再形成沉淀除去；
（7）Al³⁺的水解生成氢氧化铝；
（8）Al（OH）₃与溶液中的HCO₃^-反应生成CO₃^2-．

解答： 解：（1）HCl中H与Cl通过1个共用电子对结合在一起，Cl原子周围有8个电子，所以HCl 的电子式为：，故答案为：；
（2）碳酸钙是难溶电解质，书写离子方程式时，应该保留化学式，所以石灰石与盐酸反应的离子方程式是CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案为：CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；
（3）CaCO₃在溶液中存在沉淀溶解平衡，加盐酸，盐酸与碳酸根离子反应，碳酸根离子浓度减小，沉淀溶解平衡平衡正移，
故答案为：CaCO₃（s）?Ca²⁺+CO₃^2-+2H⁺?H₂CO₃，加入盐酸，H⁺浓度增大，CaCO₃（s）溶解平衡正向移动；
（4）二氧化碳溶于水生成碳酸，溶液显酸性，所以步骤Ⅰ中溶液体系pH=5.6，
故答案为：二氧化碳在溶液中的溶解达到饱和；
（5）酸性条件下，H₂O₂与Fe²⁺反应生成Fe³⁺，反应的离子方程式是：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（6）根据表中数据可知，需要把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再形成沉淀除去，所以步骤Ⅱ的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，调节pH值使铁元素完全沉淀，
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，调节pH值使铁元素完全沉淀；
（7）Al³⁺的水解生成氢氧化铝，Al³⁺水解的离子方程式是：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，
故答案为：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（8）Al（OH）₃与溶液中的HCO₃^-反应生成CO₃^2-和Al³⁺，其反应的离子方程式为3HCO₃^-+Al（OH）₃═3CO₃^2-+Al³⁺+3H₂O，
故答案为：3HCO₃^-+Al（OH）₃═3CO₃^2-+Al³⁺+3H₂O．

点评：本题以石灰石代替碱液处理酸性废水为情境，考查了电子式的书写、沉淀转化原理的应用、离子方程式的书写、水解原理的应用等，题目涉及的知识点较多，题目综合性较强，难度中等，侧重于考查学生实验探究能力．