Question

16．水是人類賴以生存不可缺少的物質，水質優(yōu)劣直接影響人體健康，為了探究水質優(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1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?shù)奈镔|（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，達到凈化目的．
（4）金礦開采、冶煉和電鍍工業(yè)會產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：將吸收液調節(jié)至pH＞ll．以“試銀靈”作指示劑，用AgNO₃標準溶液滴定，終點時溶液由黃色變成橙紅色，反應的離子方程式為：Ag⁺+2CN^-═[Ag（CN）₂]^-．
根據(jù)以上知識回答下列問題．①水樣預處理的目的是將含氰化合物全部轉化為CN^-．
②水樣預處理的裝置如圖2所示，細導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．

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，產生膠體吸附水中懸浮雜質，進行二級沉降池，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?shù)奈镔|（如7.1mg MgO），將水中的Ca²⁺、Mg²⁺質量折算成CaO的質量計算得到；
（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，產生膠體吸附水中懸浮雜質；
（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化為HCN；
②為了保證生成的HCN全部被吸收，導氣管要深入NaOH溶液中；但將導氣管伸入NaOH溶液中有可能引起倒吸，所以將燒瓶位置掛高．

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?shù)奈镔|（如7.1mgMgO）；1L水中鈣離子物質的量=1.2×10^-3mol，相當于CaO質量=1.2×10^-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中鎂離子物質的量=6×10^-4mol，相當于氧化鎂質量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，產生膠體吸附水中懸浮雜質，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，達到凈化目的；
（4）①根據(jù)題給信息，污水預處理的目的是將各種形態(tài)含氰化合物轉化為可以測定的HCN，所以水樣預處理的目的是將含氰化合物全部轉化為CN^-，
故答案為：將含氰化合物全部轉化為CN^-；
②為了保證生成的HCN全部被吸收，導氣管要深入NaOH溶液中，將導氣管伸入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．

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