Question

【化學——選修2：化學與技術】（15分）
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              （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              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    后加    ，原因是                                                          。
（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：
                                                             。
下列物質中，              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      離子交換樹脂和      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         ｍg·Ｌ^－１。

Answer 1

（1）③     Fe(OH)₃（各1分）
（2）石灰 純堿（各1分）  過量的鈣離子可通過純堿使之沉淀下來（2分）
（3）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（2分）     ①③（2分）
（4）陽  陰（各1分）         （5）12.0mｇ·Ｌ^－１（3分）

（1）③當投加混凝劑時，混凝劑與水作用產生膠體等微絮粒，廢水中新生成的微絮粒被迅速吸附在懸浮泥渣上，從而能夠達到良好的去除效果。
Fe^2＋＋2H₂O="Fe" (OH)₂＋2H^＋
4Fe (OH)₂＋O₂＋2H₂O="4Fe" (OH)₃
FeSO₄·7H₂O是常用的混凝劑，它在水中最終生成4Fe (OH)₃
（2）石灰 純堿（各1分）  過量的鈣離子可通過純堿使之沉淀下來（2分）
為了將Mg^2＋除去，Ca (OH)₂須過量，再加過量Na₂CO₃將Ca^2＋除去。
（3）Cl₂＋H₂OHCl＋HClO,該反應為可逆反應，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（2分）
①③可代替Cl₂,O₃具有強氧化性，Na₂FeO₄更好，既有強氧化性，又生成Fe (OH)₃膠體，具有吸附性，能殺菌消毒，又能凈水。
（4）陽  陰
Ca^2＋＋2HR=CaR₂＋2H^＋然后用酸浸泡，使離子交換樹脂再生。
SO₄^2―＋2R’OH=R’2SO₄＋2OH^―然后用堿浸泡，使離子交換樹脂再生。
（5）解：2Mn²⁺+4OH^－+O₂=2MnO(OH)₂
MnO(OH)₂+2I^－+4H⁺=I₂+Mn²⁺+3H₂O
I₂+2S₂O₃^2－ =2I^－+S₄O₆^2－
得關系式：O₂～2MnO(OH)₂～2I₂ ～4S₂O₃^2―
1mol                4mol
n       0.010mol/L×6.00mL
40mL水樣中含氧
n=0.015mmol
現1L水中，m(O)=0.015mmol×32g/mol×1000/40=12.0mｇ·Ｌ^－１