Question

“世界環(huán)境日：活動中，某小組對生產(chǎn)及生活污水進行了探究．
同學(xué)們在學(xué)校附近的一家化工廠調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該廠在生產(chǎn)過程中用到了硫酸．
【猜想】該工廠排放的廢水呈酸性．
【設(shè)計實驗】證明廢水顯酸性，寫出操作、現(xiàn)象和結(jié)論．
【建議與反思】為防止造成水污染，同學(xué)們聯(lián)合向廠家建議，應(yīng)將廢水治理達(dá)標(biāo)后再排放，你認(rèn)為治理該酸性廢水時適宜加入的試劑是

Ca（OH）₂（熟石灰）；

（任答一種），此時廢水的pH將

升高

（填“升高”、“不變”或“降低”）．
【進一步探究】取一定體積從該廠排出的含硫酸的廢水與一定量的氫氧化鈉溶液混合后，溶液恰好呈中性．若改用跟該氫氧化鈉溶液的質(zhì)量和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均相同的氫氧化鉀溶液與上述一定體積的廢水混合，所得溶液的pH

＜

7（填“＜”、“＞”、“=”），這兩種方法都是利用的中和反應(yīng)，那么中和反應(yīng)的實質(zhì)是什么？

H⁺和OH^-結(jié)合生成H₂O分子

．
【計算】現(xiàn)取該工廠排放的廢水50g，向其中加入40g質(zhì)數(shù)分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液，恰好完全反應(yīng)．請計算廢水中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析：利用酸堿指示劑可確定溶液的酸堿性，也可用pH試紙測定；根據(jù)酸的化學(xué)性質(zhì)選擇與酸反應(yīng)的物質(zhì)來降低酸性；并根據(jù)氫氧化鈉和氫氧化鉀與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式分析所得溶液的酸堿性，確定溶液的pH．根據(jù)氫氧化鈉溶液與稀鹽酸恰好完全反應(yīng)的微觀示意圖，由微粒的變化分析中和反應(yīng)的實質(zhì)．根據(jù)硫酸與氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式和氫氧化鈉的質(zhì)量．列出比例式，就可計算出參與反應(yīng)的H₂SO₄質(zhì)量，然后根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計算即可．

解答：解：【設(shè)計實驗】用酸堿指示劑可判斷廢水的酸堿性，由猜想該工廠排放的廢水呈酸性，所以可用石蕊試液加以鑒定；
故答案為：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
取少量樣品于試管中，滴加紫色的石蕊溶液	廢水變紅	該廢水顯酸性

【建議與反思】硫酸可與金屬、堿、某些金屬氧化物、某些鹽反應(yīng)，反應(yīng)后酸性降低，pH值升高，選擇藥品來治理廢水，還要考慮藥品的穩(wěn)定性；
故答案為：ca（OH）₂（熟石灰）；升高；
【進一步探究】氫氧化鈉、氫氧化鉀與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：
2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O        2KOH+H₂SO₄═K₂SO₄+2H₂O
80     98                      112   98
由方程式中物質(zhì)之間的質(zhì)量比可以看出，等質(zhì)量的硫酸消耗的氫氧化鉀的質(zhì)量多；所以取一定體積從該廠排出的含硫酸的廢水與一定量的氫氧化鈉溶液混合后，溶液恰好呈中性．若改用跟氫氧化鈉溶液的質(zhì)量和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均相同的氫氧化鉀溶液與上述一定體積的廢水混合，所得溶液的pH＜7；中和反應(yīng)的實質(zhì)就是酸中的H⁺和堿中的OH^-結(jié)合生成H₂O分子的過程．
故答為：小于；H⁺+OH^-=H₂O（或H⁺和OH^-結(jié)合生成H₂O分子）．
【計算】解：設(shè)廢水中硫酸的質(zhì)量為x，
H₂SO₄+2NaOH═2H₂O+Na₂SO₄
98       80
x     40g×10%

98

x

=

80

40g×10%

x=4.9g
廢水中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

4.9g

50g

×100%=9.8%．
答：廢水中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.0%．

點評：本題較好考查了學(xué)生實驗設(shè)計和依據(jù)題目所給信息，分析、解決問題的能力，以及對酸、指示劑的性質(zhì)的掌握和應(yīng)用；通過解答本題體會到設(shè)計實驗時要盡量做到嚴(yán)謹(jǐn)，可以通過對比實驗解決問題．