Question

13．水是人類賴以生存不可缺少的物質(zhì)，水質(zhì)優(yōu)劣直接影響人體健康，為了探究水質(zhì)優(yōu)劣，某綜合實驗小組來自來水廠參觀，了解到源水處理成自來水的工藝流程示意圖如圖所示：

提供的試劑：飽和K₂CO₃溶液、NaOH溶液、Ba（NO₃）₂溶液、75%的乙醇、生石灰、CCl₄、BaCl₂溶液
（1）天然水中溶解的氣體主要有氧氣、二氧化碳（或氮氣）．硬度為1°的水是指每升水含10mg CaO或與之相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)（如7.1mg MgO）．某天然水中c（Ca²⁺）=1.2×10^-3mol•L^-1，c（Mg²⁺）=6×10^-4mol•L^-1，則此水的硬度為10°．
（2）為除去源水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-等離子，選出a所代表的試劑，按加入的順序依次為BaCl₂、CaO（只填化學(xué)式）．
（3）天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是明礬或硫酸鐵等，其凈水作用的原理是Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺或Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，水解生成相應(yīng)氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異電的膠體，使其聚沉，達(dá)到凈化目的．
（4）金礦開采、冶煉和電鍍工業(yè)會產(chǎn)生大量含氰化合物的污水，其中含氰化合物以HCN、CN^-和金屬配離子M（CN）^m_n的形式存在于水中．測定污水中含氰化合物含量的實驗步驟如下：
Ⅰ．水樣預(yù)處理：水樣中加入磷酸和EDTA，在pH＜2的條件下加熱蒸餾，蒸出所有的HCN，并用NaOH溶液吸收．
Ⅱ．滴定：將吸收液調(diào)節(jié)至pH＞ll．以“試銀靈”作指示劑，用AgNO₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，終點時溶液由黃色變成橙紅色，反應(yīng)的離子方程式為：Ag⁺+2CN^-═[Ag（CN）₂]^-．
根據(jù)以上知識回答下列問題．①水樣預(yù)處理的目的是充分吸收HCN，防止有毒氣體排放到空氣中；防止倒吸．
②水樣預(yù)處理的裝置如圖所示，細(xì)導(dǎo)管插入吸收液中的目的是充分吸收HCN，防止有毒氣體排放到空氣中．蒸餾瓶比吸收液面要高，其原因是防止倒吸．
③準(zhǔn)確移取某工廠污水100mL，經(jīng)處理后用濃度為0.01000mol•L^-1的AgNO₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，終點時消耗了21.00mL．此水樣中含氰化合物的含量為109.2 mg•L^-1（以CN計，計算結(jié)果保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 源水在曝曬池中一段時間后，加入試劑a為氯化鋇溶液，利用鋇離子除去硫酸根離子，再利用堿除去Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-，所以a代表的試劑及加入順序為BaCl₂、CaO，一級沉降池后加入混凝劑可以是明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵等，產(chǎn)生膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)，進(jìn)行二級沉降池，再通入氣體氯氣消毒殺菌在過濾池中分離得到自來水，
（1）水中溶解少量的空氣；硬度為1°的水是指每升水含10mg CaO或與之相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)（如7.1mg MgO），將水中的Ca²⁺、Mg²⁺質(zhì)量折算成CaO的質(zhì)量計算得到；
（2）利用鋇離子除去硫酸根離子，再利用堿除去Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-；
（3）加入的混凝劑可以是明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵，產(chǎn)生膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)；
（4）①含氰化合物的污水處理過程需要用氫氧化鈉將含氰化合物全部轉(zhuǎn)化為HCN；
②為了保證生成的HCN全部被吸收，導(dǎo)氣管要深入NaOH溶液中；但將導(dǎo)氣管伸入NaOH溶液中有可能引起倒吸，所以將燒瓶位置掛高；
③根據(jù)實驗原理可知2HCN～2CN^-～AgNO₃，結(jié)合關(guān)系式計算．

解答 解：（1）天然水中溶解的氣體主要有氧氣、二氧化碳（或氮氣）；某天然水中c（Ca²⁺）=1.2×10^-3mol•L^-1，c（Mg²⁺）=6×10^-4mol•L^-1，硬度為1°的水是指每升水含10mgCaO或與之相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)（如7.1mgMgO）；1L水中鈣離子物質(zhì)的量=1.2×10^-3mol，相當(dāng)于CaO質(zhì)量=1.2×10^-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中鎂離子物質(zhì)的量=6×10^-4mol，相當(dāng)于氧化鎂質(zhì)量6×10^-4mol×40g/mol=24mg，所以水的硬度=$\frac{67.2mg}{10}$+$\frac{24mg}{7.1mg}$=10，
故答案為：氧氣；二氧化碳（或氮氣）；10°；
（2）鋇離子除去硫酸根離子，再利用堿除去Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-，且過量的鋇離子能被碳酸根離子除去，所以a代表的試劑及加入順序為BaCl₂、CaO，
故答案為：BaCl₂、CaO；
（3）加入的混凝劑可以是明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵等，產(chǎn)生膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)，凈水原理用離子方程式可表示為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺或Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺或Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺，
故答案為：明礬或硫酸鐵等；Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺或Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，水解生成相應(yīng)氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異電的膠體，使其聚沉，達(dá)到凈化目的；
（4）①根據(jù)題給信息，污水預(yù)處理的目的是將各種形態(tài)含氰化合物轉(zhuǎn)化為可以測定的HCN，所以水樣預(yù)處理的目的是將含氰化合物全部轉(zhuǎn)化為CN^-，
故答案為：將含氰化合物全部轉(zhuǎn)化為CN^-；
②為了保證生成的HCN全部被吸收，導(dǎo)氣管要深入NaOH溶液中，將導(dǎo)氣管伸入NaOH溶液中有可能引起倒吸，所以將燒瓶位置掛高，使得蒸餾瓶比吸收液面要高出很多，
故答案為：充分吸收HCN，防止有毒氣體排放到空氣中；防止倒吸；
③根據(jù)實驗原理，可知存在2HCN～2CN^-～AgNO₃，則m（CN^-）=0.01000×21×10^-3×2×26×10³×10=109.2mg/L，故答案為：109.2．

點評 本題考查較綜合，涉及物質(zhì)含量的測定、鹽類水解的應(yīng)用、凈水方法和軟化原理、水的硬度計算及氧化還原反應(yīng)等，把握題干信息及知識遷移應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算的考查，題目難度中等．