Question

[化学—化学与技术]

水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质，水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：

（1）某贫困山区，为了寻找合适的饮用水，对山上的泉水进行了分析化验，结果显示，水中主要含Ca^2＋、Mg^2＋、Cl^－和SO₄^2－。则该硬水属于___________(填“暂时”或“永久”)硬度，若要除去Ca^2＋、Mg^2＋，可以往水中加入石灰和纯碱，试剂加入时先加___________后加___________。

（2）我国规定饮用水的硬度不能超过25度。硬度的表示方法是：将水中的Ca^2＋和Mg^2＋都看作Ca^2＋，并将其折算成CaO的质量，通常把1升水中含有10mgCaO称为1度。某化学实验小组对本地区地下水的硬度进行检测。实验涉及的部分反应

M^2＋(金属离子)＋EBT^－(铬黑T)===MEBT^＋

              蓝色      酒红色

M^2＋(金属离子)＋Y^4－(EDTA)===MY^2－

MEBT^＋＋Y^4－(EDTA)===MY^2－＋EBT^－(铬黑T)

实验过程：

① 取地下水样品25.00mL进行预处理。写出由Mg^2＋引起的暂时硬度的水用加热方法处理时所发生反应的化学方程式：____________________。

② 预处理的方法是向水样中加入浓盐酸，煮沸几分钟，煮沸的目的是______________________。

③ 将处理后的水样转移到250mL的锥形瓶中，加入氨水—氯化铵缓冲溶液调节pH为10，滴加几滴铬黑T溶液，用0.010mol/L的EDTA标准溶液进行滴定。滴定终点时共消耗EDTA溶液15.00mL，则该地下水的硬度为_________________。

（3）某工业废水中含有CN^－和Cr₂O₇^2-等离子，需经污水处理达标后才能排放，污水处理厂拟用下列流程进行处理：

回答下列问题：

① 流程②中，反应后无气体放出，该反应的离子方程式为________________。

② 含Cr^3＋废水需进一步处理，请你设计一个处理方案：__________________。

Answer

（1）永久 石灰 纯碱

（2）①Mg(HCO3)2=Mg(OH)2↓+2CO2↑②除去溶解的CO2③33.6度

（3）①CN-+ClO-═CNO-+Cl- ②调节废水pH，使其转化成Cr（OH）3沉淀除去

【解析】

试题分析：（1）因水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度；已知水中主要含Ca2+、Mg2+、Cl-和SO42-，则该硬水的硬度属于永久硬度；因除杂时不能引入新的杂质，过量的钙离子通过纯碱来除去，故先加石灰，后加纯碱；（2）①由于自然界的水中大都溶有一定量的Mg（HCO3）2，在受热时生成Mg(OH)2，这种白色固体在容器内壁上积淀，即形成水垢，所以水垢形成的过程的方程式为Mg(HCO3)2=Mg(OH)2↓+2CO2↑；②预处理的方法是向水样中加入浓盐酸，盐酸与Mg(HCO3)2反应生成二氧化碳，CO2能溶于水，所以要加热煮沸除去；③根据已知反应可知滴定前溶液为酒红色，滴定结束后为蓝色，所以溶液颜色变化为酒红色变为蓝色；用0.01000mol•L-1的EDTA标准溶液进行滴定，滴定终点时共消耗EDTA溶液15.00mL，则n(M2+)=n(EDTA)=0.01000mol•L-1×15.00×10-3=1.5×10-4mol，则25ml水中m(CaO)=nM=56g/mol×1.5×10-4mol=8.2mg，所以1L水中m(CaO)=8.2mg×1000÷25=336mg，通常把1L水中含有10mg CaO称为1度，所以该地下水的硬度为336mL÷10mL=33.6度；（3）①步骤②中，无气体放出，CN-被ClO-氧化为CNO-，则因为是在碱性环境中，故ClO-只能被还原为Cl-，反应式为：CN-+ClO-═CNO-+Cl-；②Cr3+废水有毒，可使Cr3+生成沉淀过滤除去，故调节废水pH，使其转化成Cr(OH)3沉淀除去。

考点：考查化学在社会生活中的应用，涉及元素及化合物的性质及混合物的分离提纯。