Question

19．水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛，對工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)行處理是防止水體污染、改善水質(zhì)的主要措施．
（1）具有永久硬度的水在軟化時可采取的方法有bc（填選項字母）．
a．加熱法b．藥劑法c．離子交換法
（2）用石灰純堿法軟化硬水時，加入石灰的作用是d（填選項字母）．
a．只能降低水中的永久硬度
b．能同時降低水中的永久硬度和暫時硬度
c．可把部分Ca²⁺所形成的硬度轉(zhuǎn)變?yōu)镸g²⁺形成的硬度
d．可把部分Mg²⁺所形成的硬度轉(zhuǎn)變?yōu)镃a²⁺形成的硬度
（3）生活用水必須保證安全，自來水廠需要對取自江河湖泊中的淡水進(jìn)行殺菌消毒、混凝沉淀、過濾等工藝處理，這三項處理的正確順序是混凝沉淀→過濾→殺菌消毒．
（4）高鐵酸鈉（Na₂Fe0₄）是一種新型飲用水消毒劑，某研究小組的同學(xué)設(shè)計了用工業(yè)廢鐵屑（含銅、碳、硅等）制取高鐵酸鈉的工藝流程如圖所示，其中使用到X、Y、Z等含鐵化合物．

①廢鐵屑中加入Na₂CO₃熱溶液的目的為清洗廢鐵屑表面的油污．
②X轉(zhuǎn)化為Y的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
③Cl₂將Z氧化為Na₂FO₄ 的化學(xué)方程式為10NaOH+3Cl₂+2Fe（OH）₃═2Na₂FeO₄+6NaCl+8H₂O．
④高鐵酸鈉消毒后的還原產(chǎn)物具有凈水作用，其凈水原理為高鐵酸鹽在殺菌消毒時，本身被還原成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺易水解生成Fe（OH）₃，具有膠體的性質(zhì)，可吸附水中的懸浮雜質(zhì)，而起到凈化水的作用．
⑤工業(yè)上還可用電化學(xué)法制備高鐵酸鈉：采用鐵片作陽極，濃NaOH溶液作為電解質(zhì)溶液．陽極的電極反應(yīng)式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)硬水中鈣和鎂主要以碳酸氫鹽，如Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂形式存在時，稱為暫時硬水，當(dāng)這種硬水加熱煮沸時，碳酸氫鹽會轉(zhuǎn)化為沉淀除去；如果硬水中鈣和鎂主要以硫酸鹽或氯化物等形式存在，則稱為永久硬水，它們不能用煮沸的方法除去；
（2）以硫酸鹽或氯化物形式存在時所引起的硬度，則稱為永久硬度，加入石灰水只能降低Mg²⁺所形成的永久硬度，但轉(zhuǎn)變?yōu)镃a²⁺形成的永久硬度，加石灰水發(fā)生：Ca（OH）₂+Ca（HCO₃）₂=2CaCO₃↓+2H₂O，2Ca（OH）₂+Mg（HCO₃）₂=2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O，只能降低暫時硬度，不能降低永久硬度，把部分Mg²⁺所形成的永久硬度轉(zhuǎn)變?yōu)镃a²⁺形成的永久硬度；
（3）取自江河湖泊中的淡水的處理順序是：先沉淀、再過濾，最后消毒處理；
（4）由流程圖和實驗?zāi)康目芍�，用工業(yè)廢鐵屑（含銅、碳、硅等）制取高鐵酸鈉，其中X、Y、Z是含鐵化合物，碳酸鈉溶液水解顯堿性，洗滌廢鐵屑表面油污，油脂在堿性溶液中水解生成溶于水的物質(zhì)得到粗鐵，加入硫酸，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，過濾得到濾渣為銅和硅，濾液為硫酸亞鐵，加入硫酸和過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氫氧化鈉用生成氫氧化鐵沉淀，在氫氧化鈉溶液中通入氯氣生成高鐵酸鈉；
①碳酸鈉溶液水解顯堿性清除廢鐵屑表面的油污；
②X為硫酸亞鐵，Y為硫酸鐵，硫酸亞鐵加入過氧化氫和硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
③Z為氫氧化鐵，在氫氧化鈉溶液中氯氣氧化氫氧化鐵為高鐵酸鈉，依據(jù)原子守恒和氧化還原反應(yīng)電子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
④高鐵酸鈉具有強氧化性能殺菌消毒，在反應(yīng)過程中被還原為鐵離子在水溶液中水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用起到凈水作用；
⑤電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵失電子生成高鐵酸根離子，由電解質(zhì)溶液電荷守恒配平寫出電極反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）當(dāng)硬水中鈣和鎂主要以碳酸氫鹽，如Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂形式存在時，稱為暫時硬水，當(dāng)這種硬水加熱煮沸時，碳酸氫鹽會轉(zhuǎn)化為沉淀除去；如果硬水中鈣和鎂主要以硫酸鹽或氯化物等形式存在，則稱為永久硬水，它們不能用煮沸的方法除去，但藥劑法、離子交換法均可將鈣和鎂離子濃度減小，降低硬度，
故答案為：bc；
（2）a．以硫酸鹽或氯化物形式存在時所引起的硬度，則稱為永久硬度，加入石灰水只能降低Mg²⁺所形成的永久硬度，但轉(zhuǎn)變?yōu)镃a²⁺形成的永久硬度，故a錯誤；
b．加石灰水發(fā)生：Ca（OH）₂+Ca（HCO₃）₂=2CaCO₃↓+2H₂O，2Ca（OH）₂+Mg（HCO₃）₂=2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O，只能降低暫時硬度，不能降低永久硬度，故b誤；
c．加石灰水發(fā)生反應(yīng)：MgSO₄+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂↓+CaSO₄；  MgCl₂+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂↓+CaCl₂，把部分Mg²⁺所形成的永久硬度轉(zhuǎn)變?yōu)镃a²⁺形成的永久硬度，故c錯誤；
d．由c分析可知，加石灰水把部分Mg²⁺所形成的永久硬度轉(zhuǎn)變?yōu)镃a²⁺形成的永久硬度，故d正確；
故答案為：d；
（3）取自江河湖泊中的淡水的處理順序是：先沉淀、再過濾，最后消毒處理，故答案為：混凝沉淀→過濾→殺菌消毒；
（4）由流程圖和實驗?zāi)康目芍�，用工業(yè)廢鐵屑（含銅、碳、硅等）制取高鐵酸鈉，其中X、Y、Z是含鐵化合物，碳酸鈉溶液水解顯堿性，洗滌廢鐵屑表面油污，油脂在堿性溶液中水解生成溶于水的物質(zhì)得到粗鐵，加入硫酸，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，過濾得到濾渣為銅和硅，濾液為硫酸亞鐵，加入硫酸和過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氫氧化鈉用生成氫氧化鐵沉淀，在氫氧化鈉溶液中通入氯氣生成高鐵酸鈉；
①廢鐵屑中加入Na₂CO₃熱溶液的目的為清洗廢鐵屑表面的油污，故答案為：清洗廢鐵屑表面的油污；
②X為硫酸亞鐵，Y為硫酸鐵，X轉(zhuǎn)化為Y的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
③Z為氫氧化鐵，在氫氧化鈉溶液中氯氣氧化氫氧化鐵為高鐵酸鈉，Cl₂將Z氧化為Na₂FO₄ 的化學(xué)方程式為10NaOH+3Cl₂+2Fe（OH）₃═2Na₂FeO₄+6NaCl+8H₂O，
故答案為：10NaOH+3Cl₂+2Fe（OH）₃═2Na₂FeO₄+6NaCl+8H₂O；
④高鐵酸鈉消毒后的還原產(chǎn)物具有凈水作用，其凈水原理高鐵酸鹽在殺菌消毒時，本身被還原成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺易水解生成Fe（OH）₃，具有膠體的性質(zhì)，可吸附水中的懸浮雜質(zhì)，而起到凈化水的作用為，故答案為：高鐵酸鹽在殺菌消毒時，本身被還原成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺易水解生成Fe（OH）₃，具有膠體的性質(zhì)，可吸附水中的懸浮雜質(zhì)，而起到凈化水的作用；
⑤電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵失電子生成高鐵酸根離子，由電解質(zhì)溶液配平電荷守恒可知電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．

點評 本題考查混合物分離提純及物質(zhì)制備實驗，為高頻考點，把握物質(zhì)的性質(zhì)、流程中的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的綜合考查，題目難度中等．