Question

【化學--選修2：化學與技術】自來水生產的流程示意圖見下：

（1）混凝劑除去懸浮物質的過程

③

（填寫序號）
①只是物理變化         ②只是化學變化      ③是物理和化學變化
FeSO₄?7H₂O是常用的混凝劑，它在水中最終生成

Fe（OH）₃

沉淀．
（2）若要除去Ca²⁺、Mg²⁺可以往水中加入石灰和純堿，試劑填加時先加

石灰

后加

純堿

，原因是

過量的鈣離子可通過純堿使之沉淀下來

．
（3）氯氣消毒，是因為它與水反應生成了HClO，次氯酸的強氧化性能殺死水中的病菌（不能直接用次氯酸為自來水消毒是因為次氯酸易分解，且毒性較大）．
Cl₂+H₂O?HCl+HClO     K=4.5×10^-4
使用氯氣為自來水消毒可以有效地控制次氯酸的濃度，請結合平衡常數解釋原因：

由氯氣與水反應的平衡常數可知，該反應的限度很小，生成的HClO濃度很小，且隨著HClO的消耗，平衡會不斷向正反應移動，補充HClO

．下列物質中，

①③

可以作為氯氣的代用品（填寫序號）．
①臭氧      ②NH₃（液）      ③K₂FeO₄      ④SO₂
（4）有些地區的天然水中含有較多的鈣、鎂離子．用離子交換樹脂軟化硬水時，先后把水通過分別裝有

陽

離子交換樹脂和

陰

離子交換樹脂的離子交換柱（填“陰”或“陽”，陽離子交換樹脂為HR型，陰離子交換樹脂為R′OH型）．
（5）測定水中的溶解氧：量取40mL水樣，迅速加入MnSO₄和KOH混合溶液，再加入KI溶液，立即塞好塞子，振蕩使完全反應．打開塞子，迅速加入適量硫酸溶液，此時有碘單質生成．用0.010mol/LNa₂S₂O₃溶液滴定生成的碘，消耗了6.00mL Na₂S₂O₃溶液．已知在堿性溶液中，氧氣能迅速氧化Mn²⁺，生成物在酸性條件下可以將碘離子氧化為碘單質，本身重新還原為Mn²⁺．上述過程發生的反應可表示為：2Mn²⁺+4OH^-+O₂=2MnO（OH）₂      MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=I₂+Mn²⁺+3H₂O     I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-    
則水中的溶解氧量為

12.0

mg?L^-1．

Answer 1

分析：（1）常用混凝劑為FeSO₄?7H₂O，結合FeSO₄?7H₂O的性質分析；
（2）除去Ca²⁺、Mg²⁺，應先加入石灰，然后加入純堿，可除去過量的鈣離子；
（3）根據氯氣與水反應的平衡常數和平衡移動原理分析；臭氧和K₂FeO₄具有強氧化性，可用作飲用水的消毒劑；
（4）OH^-會與鈣、鎂離子反應生成沉淀，影響陽離子交換樹脂發揮作用；
（5）可利用關系式發生計算．

解答：解：（1）常用混凝劑為FeSO₄?7H₂O，被氧化、水解后生成Fe（OH）₃，具有吸附作用，可除去水中的懸浮物，故答案為：③；Fe（OH）₃；
（2）除去Ca²⁺、Mg²⁺，應先加入石灰，然后加入純堿，過量的鈣離子可通過純堿使之沉淀下來，
故答案為：石灰；純堿；過量的鈣離子可通過純堿使之沉淀下來；
（3）氯氣和水反應的限度很小，生成的HClO濃度很小，且隨著HClO的消耗，平衡會不斷向正反應移動，補充HClO，可有效控制次氯酸的濃度，臭氧和K₂FeO₄具有強氧化性，可用作飲用水的消毒劑，
故答案為：由氯氣與水反應的平衡常數可知，該反應的限度很小，生成的HClO濃度很小，且隨著HClO的消耗，平衡會不斷向正反應移動，補充HClO；①③；
（4）通過陰離子交換樹脂后生成OH^-，OH^-會與鈣、鎂離子反應生成沉淀，影響陽離子交換樹脂發揮作用，故先通過陽離子交換樹脂再通過陰離子交換樹脂，故答案為：陽； 陰；
（5）已知：2Mn²⁺+4OH^-+O₂=2MnO（OH）₂； MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=I₂+Mn²⁺+3H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，
可得關系式：O₂～4S₂O₃^2-，n（S₂O₃^2-）=0.01mol/L×0.006L=6×10^-5mol，則n（O₂）=

1

4

×6×10^-5mol=1.5×10^-5mol，
m（O₂）=1.5×10^-5mol×32g/mol=48×10^-5g=0.48mg，
則水中的溶解氧量為為

0.48mg

0.04L

=12.0mg?L^-1，
故答案為：12.0．

點評：本題考查物質的含量測定以及物質的分離、提純實驗方案的設計，題目難度中等，注意硬水的軟化原理，把握關系式法的運用．