Question

15．水处理技术在生产、生活中应用广泛，对海水、工业废水和生活污水进行处理是获得淡水，防止水土污染，改善水质的主要措施．
（1）海水淡化常用的三种方法为冻结法海水淡化、蒸馏法海水淡化、反渗透海水淡化．
（2）具有永久硬度的水在软化时可采取的方法有bc（填选项字母，下同）．
a．加热法b．药剂法c．离子交换法
（3）用石灰纯碱法软化硬水时，加入石灰的作用是d．
a．只能降低水中的永久硬度
b．能同时降低水中的永久硬度和暂时硬度
c．可把部分Ca²⁺所形成的硬度转变为Mg²⁺形成的硬度
d．可把部分Mg²⁺所形成的硬度转变为Ca²⁺形成的硬度
（4）生活用水必须保证安全，自来水厂需要对取自江河湖泊中的淡水进行①杀菌消毒、②混凝沉淀、③过滤等工艺处理，这三项处理的正确顺序是②③①．（填序号）
（5）高铁酸钠（Na₂Fe0₄）是一种新型饮用水消毒剂，某研究小组的同学设计了用工业废铁屑（含铜、碳、硅等）制取高铁酸钠的工艺流程如图所示：

①废铁屑中加入碳酸钠热溶液的目的为清洗废铁屑表面的油污．
②滤渣的成分为Cu、Si（填化学式）．
③写出Cl₂将Z氧化为Na₂FO₄　的化学方程式：10NaOH+3Cl₂+2Fe（OH）₃═2Na₂FeO₄+6NaCl+8H₂O．
④高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用，解释其净水原理：高铁酸盐在杀菌消毒时，本身被还原成Fe³⁺，Fe³⁺易水解生成Fe（OH）₃，具有胶体的性质，可吸附水中的悬浮杂质，而起到净化水的作用．
⑤工业上还可用电化学法制备高铁酸钠：采用铁片作阳极，浓NaOH溶液作为电解质溶液．阳极的电极反应式为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）从海水中取得淡水的过程谓海水淡化，即利用海水脱盐生产淡水．表面看海水淡化很简单，只要将咸水中的盐与淡水分开即可；
（2）当硬水中钙和镁主要以碳酸氢盐，如Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂形式存在时，称为暂时硬水，当这种硬水加热煮沸时，碳酸氢盐会转化为沉淀除去；如果硬水中钙和镁主要以硫酸盐或氯化物等形式存在，则称为永久硬水，它们不能用煮沸的方法除去；
（3）以硫酸盐或氯化物形式存在时所引起的硬度，则称为永久硬度，加入石灰水只能降低Mg²⁺所形成的永久硬度，但转变为Ca²⁺形成的永久硬度，加石灰水发生：Ca（OH）₂+Ca（HCO₃）₂=2CaCO₃↓+2H₂O，2Ca（OH）₂+Mg（HCO₃）₂=2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O，只能降低暂时硬度，不能降低永久硬度，把部分Mg²⁺所形成的永久硬度转变为Ca²⁺形成的永久硬度；
（4）取自江河湖泊中的淡水的处理顺序是：先沉淀、再过滤，最后消毒处理；
（5）由流程图和实验目的可知，用工业废铁屑（含铜、碳、硅等）制取高铁酸钠，其中X、Y、Z是含铁化合物，碳酸钠溶液水解显碱性，洗涤废铁屑表面油污，油脂在碱性溶液中水解生成溶于水的物质得到粗铁，加入硫酸，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，过滤得到滤渣为铜和硅，滤液为硫酸亚铁，加入硫酸和过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入氢氧化钠用生成氢氧化铁沉淀，在氢氧化钠溶液中通入氯气生成高铁酸钠；
①碳酸钠溶液水解显碱性清除废铁屑表面的油污；
②碳酸钠溶液水解显碱性，洗涤废铁屑表面油污，油脂在碱性溶液中水解生成溶于水的物质得到粗铁，加入硫酸，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，过滤得到滤渣为铜和硅；
③Z为氢氧化铁，在氢氧化钠溶液中氯气氧化氢氧化铁为高铁酸钠，依据原子守恒和氧化还原反应电子守恒配平书写化学方程式；
④高铁酸钠具有强氧化性能杀菌消毒，在反应过程中被还原为铁离子在水溶液中水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附悬浮杂质的作用起到净水作用；
⑤电解时阳极发生氧化反应，铁失电子生成高铁酸根离子，由电解质溶液电荷守恒配平写出电极反应方程式．

解答 解：（1）冻结法海水淡化，只有淡水才能结冰，海水的含盐量比较低，冻结后含有盐分的水就排除在外了，把冰取出就是淡水了．
蒸馏法海水淡化，使海水受热汽化，再使蒸汽冷凝，从而得到淡水的方法．
反渗透海水淡化，是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来，
故答案为：冻结法海水淡化、蒸馏法海水淡化、反渗透海水淡化；
（2）当硬水中钙和镁主要以碳酸氢盐，如Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂形式存在时，称为暂时硬水，当这种硬水加热煮沸时，碳酸氢盐会转化为沉淀除去；如果硬水中钙和镁主要以硫酸盐或氯化物等形式存在，则称为永久硬水，它们不能用煮沸的方法除去，但药剂法、离子交换法均可将钙和镁离子浓度减小，降低硬度，
故答案为：bc；
（3）a．以硫酸盐或氯化物形式存在时所引起的硬度，则称为永久硬度，加入石灰水只能降低Mg²⁺所形成的永久硬度，但转变为Ca²⁺形成的永久硬度，故a错误；
b．加石灰水发生：Ca（OH）₂+Ca（HCO₃）₂=2CaCO₃↓+2H₂O，2Ca（OH）₂+Mg（HCO₃）₂=2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O，只能降低暂时硬度，不能降低永久硬度，故b误；
c．加石灰水发生反应：MgSO₄+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂↓+CaSO₄；  MgCl₂+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂↓+CaCl₂，把部分Mg²⁺所形成的永久硬度转变为Ca²⁺形成的永久硬度，故c错误；
d．由c分析可知，加石灰水把部分Mg²⁺所形成的永久硬度转变为Ca²⁺形成的永久硬度，故d正确；
故答案为：d；
（4）取自江河湖泊中的淡水的处理顺序是：先沉淀、再过滤，最后消毒处理，顺序为②③①，故答案为：②③①；
（5）由流程图和实验目的可知，用工业废铁屑（含铜、碳、硅等）制取高铁酸钠，其中X、Y、Z是含铁化合物，碳酸钠溶液水解显碱性，洗涤废铁屑表面油污，油脂在碱性溶液中水解生成溶于水的物质得到粗铁，加入硫酸，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，过滤得到滤渣为铜和硅，滤液为硫酸亚铁，加入硫酸和过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入氢氧化钠用生成氢氧化铁沉淀，在氢氧化钠溶液中通入氯气生成高铁酸钠；
①废铁屑中加入Na₂CO₃热溶液的目的为清洗废铁屑表面的油污，故答案为：清洗废铁屑表面的油污；
②粗铁加入硫酸，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，过滤得到滤渣为铜和硅，故答案为：Cu、Si；
③Z为氢氧化铁，在氢氧化钠溶液中氯气氧化氢氧化铁为高铁酸钠，Cl₂将Z氧化为Na₂FO₄ 的化学方程式为10NaOH+3Cl₂+2Fe（OH）₃═2Na₂FeO₄+6NaCl+8H₂O，
故答案为：10NaOH+3Cl₂+2Fe（OH）₃═2Na₂FeO₄+6NaCl+8H₂O；
④高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用，其净水原理高铁酸盐在杀菌消毒时，本身被还原成Fe³⁺，Fe³⁺易水解生成Fe（OH）₃，具有胶体的性质，可吸附水中的悬浮杂质，而起到净化水的作用为，
故答案为：高铁酸盐在杀菌消毒时，本身被还原成Fe³⁺，Fe³⁺易水解生成Fe（OH）₃，具有胶体的性质，可吸附水中的悬浮杂质，而起到净化水的作用；
⑤电解时阳极发生氧化反应，铁失电子生成高铁酸根离子，由电解质溶液配平电荷守恒可知电极反应方程式为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，
故答案为：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．

点评 本题考查混合物分离提纯及物质制备实验，为高频考点，把握物质的性质、流程中的反应为解答的关键，侧重分析与应用能力的综合考查，题目难度中等．