Question

【化学——选修2：化学与技术】（15分）
自来水生产的流程示意图见下：

（1）混凝剂除去悬浮物质的过程              （填写序号）
①只是物理变化        ②只是化学变化     ③是物理和化学变化
FeSO₄·7H₂O是常用的混凝剂，它在水中最终生成              沉淀。
（2）若要除去Ca²⁺、Mg²⁺可以往水中加入石灰和纯碱，试剂填加时先加    后加    ，原因是                                                          。
（3）氯气消毒，是因为它与水反应生成了HClO，次氯酸的强氧化性能杀死水中的病菌（不能直接用次氯酸为自来水消毒是因为次氯酸易分解，且毒性较大）。
Cl₂+H₂O  HCl+HClO     K=4.5×10^-4
使用氯气为自来水消毒可以有效地控制次氯酸的浓度，请结合平衡常数解释原因：
                                                             。
下列物质中，              可以作为氯气的代用品（填写序号）。
① 臭氧     ②NH₃（液）     ③K₂FeO₄      ④SO₂
（4）有些地区的天然水中含有较多的钙、镁离子。用离子交换树脂软化硬水时，先后把水通过分别装有      离子交换树脂和      离子交换树脂的离子交换柱（填“阴”或“阳”，阳离子交换树脂为HR型，阴离子交换树脂为R’OH型）。
（5）测定水中的溶解氧：量取40mL水样，迅速加入MnSO₄和KOH混合溶液，再加入KI溶液，立即塞好塞子，振荡使完全反应。打开塞子，迅速加入适量硫酸溶液，此时有碘单质生成。用0.010mol/LNa₂S₂O₃溶液滴定生成的碘，消耗了6.00mL Na₂S₂O₃溶液。已知在碱性溶液中，氧气能迅速氧化Mn²⁺，生成物在酸性条件下可以将碘离子氧化为碘单质，本身重新还原为Mn²⁺。
上述过程发生的反应可表示为：2Mn²⁺+4OH^－+O₂=2MnO(OH)₂
MnO(OH)₂+2I^－+4H⁺=I₂+Mn²⁺+3H₂O     I₂+2S₂O₃^2－ =2I^－+S₄O₆^2－
则水中的溶解氧量为         ｍg·Ｌ^－１。

Answer 1

（1）③     Fe(OH)₃（各1分）
（2）石灰 纯碱（各1分）  过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来（2分）
（3）由氯气与水反应的平衡常数可知，该反应的限度很小，生成的HClO浓度很小，且随着HClO的消耗，平衡会不断向正反应移动，补充HClO（2分）     ①③（2分）
（4）阳  阴（各1分）         （5）12.0mｇ·Ｌ^－１（3分）

（1）③当投加混凝剂时，混凝剂与水作用产生胶体等微絮粒，废水中新生成的微絮粒被迅速吸附在悬浮泥渣上，从而能够达到良好的去除效果。
Fe^2＋＋2H₂O="Fe" (OH)₂＋2H^＋
4Fe (OH)₂＋O₂＋2H₂O="4Fe" (OH)₃
FeSO₄·7H₂O是常用的混凝剂，它在水中最终生成4Fe (OH)₃
（2）石灰 纯碱（各1分）  过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来（2分）
为了将Mg^2＋除去，Ca (OH)₂须过量，再加过量Na₂CO₃将Ca^2＋除去。
（3）Cl₂＋H₂OHCl＋HClO,该反应为可逆反应，由氯气与水反应的平衡常数可知，该反应的限度很小，生成的HClO浓度很小，且随着HClO的消耗，平衡会不断向正反应移动，补充HClO（2分）
①③可代替Cl₂,O₃具有强氧化性，Na₂FeO₄更好，既有强氧化性，又生成Fe (OH)₃胶体，具有吸附性，能杀菌消毒，又能净水。
（4）阳  阴
Ca^2＋＋2HR=CaR₂＋2H^＋然后用酸浸泡，使离子交换树脂再生。
SO₄^2―＋2R’OH=R’2SO₄＋2OH^―然后用碱浸泡，使离子交换树脂再生。
（5）解：2Mn²⁺+4OH^－+O₂=2MnO(OH)₂
MnO(OH)₂+2I^－+4H⁺=I₂+Mn²⁺+3H₂O
I₂+2S₂O₃^2－ =2I^－+S₄O₆^2－
得关系式：O₂～2MnO(OH)₂～2I₂ ～4S₂O₃^2―
1mol                4mol
n       0.010mol/L×6.00mL
40mL水样中含氧
n=0.015mmol
现1L水中，m(O)=0.015mmol×32g/mol×1000/40=12.0mｇ·Ｌ^－１