Question

14．自来水生产的流程示意图如图1：

（1）二氧化氯（ClO₂）是一种高效、安全的水处理剂，比Cl₂好．有如下两种制备ClO₂方法：
方法一：2NaClO₃+4HCl═2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O
方法二：2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄═2ClO₂↑+Na₂SO₄+O₂↑+2H₂O
用方法二制备的ClO₂更适合用于饮用水消毒，其主要原因是方法一制得的ClO₂中含有Cl₂．
ClO₂和Cl₂在消毒时自身均被还原为Cl^-，ClO₂的消毒能力是等质量Cl₂的2.63倍
（2）含有较多的钙、镁离子的水被称为硬水．暂时硬水最常见的软化方法是煮沸．永久硬水一般可以使用离子交换树脂软化，先把水通过装有阳（填“阴”或“阳”）离子交换树脂的交换柱，再通过另一种功能的离子交换树脂．使用后的阳离子交换树脂可以置于食盐水中再生．
（3）水处理中常见的混凝剂有硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁等．硫酸亚铁作为混凝剂在除去悬浮物质时，需要将水的pH调至9左右，原因是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）．
（4）电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法．如图2是电渗析法的示意图，淡水从B（填“A”、“B”或“C”）口流出，甲为阴离子交换膜．

Answer 1

分析 （1）两种方法相比较，方法一中生成有毒气体氯气；1molCl₂可以获得2mol电子，1molClO₂可以获得电子5mol电子；
（2）暂时硬水最常见的软化方法是煮沸，通过阴离子交换树脂后生成OH^-，OH^-会与钙、镁离子反应生成沉淀，影响阳离子交换树脂发挥作用，故先通过阳离子交换树脂再通过阴离子交换树脂，用过的阳离子交换树脂中钠离子被钙、镁离子交换掉了，要再生可以放在食盐中，将钙镁离子再换成钠离子；
（3）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；
（4）在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，所以水在B处流出；阳极是阴离子放电，所以甲为阴离子交换膜；

解答 解：（1）因方法一制得的ClO₂中含有Cl₂，则用方法二制备的ClO₂更适合用于饮用水的消毒；设质量都是71g，氯气得到的电子数为$\frac{71g}{71g/mol}$×2×1=2mol，ClO₂得到的电子数为$\frac{71g}{67.5g/mol}$×1×5=$\frac{71}{13.5}$mol，则ClO₂消毒的效率是Cl₂的倍数为$\frac{\frac{71}{13.5}}{2}$=$\frac{71}{27}$≈2.63，
故答案为：方法一制得的ClO₂中含有Cl₂；2.63；
（2）暂时硬水最常见的软化方法是煮沸，通过阴离子交换树脂后生成OH^-，OH^-会与钙、镁离子反应生成沉淀，影响阳离子交换树脂发挥作用，故先通过阳离子交换树脂再通过阴离子交换树脂，用过的阳离子交换树脂中钠离子被钙、镁离子交换掉了，要再生可以放在食盐中，将钙镁离子再换成钠离子，故答案为：煮沸；阳；食盐水；
（3）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）₃（胶体）；
（4）在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，所以水在B处流出；阳极是阴离子放电，所以甲为阴离子交换膜；故答案为：B；阴离子．

点评 本题以自来水生产的流程为载体，考查了水的净化、硬水的软化、电解食盐水等，是对知识的综合应用，难度中等．