Question

11．含苯酚的工业废水的处理流程如图所示．

（1）①流程图设备Ⅰ中进行的是萃取、分液操作（填写操作名称）．实验室里这一步操作可以用分液漏斗（填仪器名称）进行．
②由设备Ⅱ进入设备Ⅲ的物质A是C₆H₅ONa（填化学式，下同）．由设备Ⅲ进入设备Ⅳ的物质B是NaHCO₃．
③在设备Ⅲ中发生反应的化学方程式为C₆H₅ONa+CO₂+H₂O→C₆H₅OH+NaHCO₃．
④在设备Ⅳ中，物质B的水溶液和CaO反应后，产物是NaOH、H₂O和CaCO₃．通过过滤（填操作名称）操作，可以使产物相互分离．
⑤图中，能循环使用的物质是：CO₂、NaOH、C₆H₆和CaO．
（2）为了防止水源污染，用简单而又现象明显的方法检验某工厂排放的污水中有无苯酚，此方法是向污水中滴加FeCl₃溶液，若溶液呈紫色，则表明污水中有苯酚．
（3）为测定废水中苯酚的含量，取此废水100  mL，向其中加入浓溴水至不再产生沉淀为止，得到沉淀0.331g，则此废水中苯酚的含量为940mg/L．

Answer 1

分析 由流程可知，设备Ⅰ中含有苯和工业废水，可经萃取、分液得到苯酚的苯溶液混合物，进入设备Ⅱ，设备Ⅱ加入氢氧化钠溶液，可得到苯酚钠，在设备Ⅲ中通入二氧化碳可得到苯酚，发生C₆H₅ONa+CO₂+H₂O→C₆H₅OH+NaHCO₃，设备Ⅳ中的主要物质为NaHCO₃，在溶液中加入氧化钙，可生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀．
（1）①苯萃取苯酚，加入过量的氢氧化钠溶液，苯酚和氢氧化钠反应，静置分液，据此即可解答；
②溶液上层为苯，下层为苯酚钠；
③苯酚钠溶液通入过量二氧化碳，生成苯酚和碳酸氢钠；
④物质B为碳酸氢钠溶液；
⑤根据生产流程图中的物质，找出反应物与生成物，然后分析生成物中的物质被用作反应物的即为可循环利用的物质；
（2）根据苯酚和氯化铁溶液之间的显色反应来回答；
（3）生成的沉淀为三溴苯酚，根据n=$\frac{m}{M}$计算出三溴苯酚的物质的量，根据反应可知该废水中含有苯酚的物质的量，再根据m=nM计算出苯酚的质量，最后计算出其浓度．

解答 解：（1）①工业废水与苯进入设备Ⅰ得到苯酚、苯的溶液与可以排放的无酚工业废水，说明在设备Ⅰ中进行的是萃取，利用苯与苯酚相似的结构互溶与水不溶，将苯酚从工业废水里提取出来，用分液的方法将下层的工业废水放出排放，上层的苯酚、苯混合液进入设备Ⅱ；萃取、分液必须用到的仪器名称叫分液漏斗，
故答案为：萃取、分液；分液漏斗；
②盛有苯酚、苯溶液的设备Ⅱ中注入氢氧化钠溶液，此时，具有酸性的苯酚跟氢氧化钠发生反应，生成苯酚钠和水，由设备Ⅱ进入设备Ⅲ的物质A是C₆H₅ONa，在设备Ⅱ中的液体分为两层，上层是苯层，下层是苯酚钠的水溶液，上层的苯通过管道送回设备Ⅰ中继续萃取工业废水中的苯酚，循环使用，下层的苯酚钠溶液进入设备（Ⅲ）；在盛有苯酚钠溶液的设备Ⅲ中，通入过量的二氧化碳气，发生化学反应，生成苯酚和碳酸氢钠，
故答案为：C₆H₅ONa；NaHCO₃；　
③依据碳酸性比苯酚的酸性强，弱酸盐与“强”酸发生的复分解反应，二氧化碳和苯酚钠反应生成苯酚，反应的方程式为C₆H₅ONa+CO₂+H₂O→C₆H₅OH+NaHCO₃，
故答案为：C₆H₅ONa+CO₂+H₂O→C₆H₅OH+NaHCO₃；
④盛有碳酸氢钠溶液的设备Ⅳ中，加入生石灰，生石灰与碳酸氢钠溶液里的水反应生成氢氧化钙，熟石灰和与碳酸氢钠发生复分解反应，生成沉淀；溶液与沉淀通过过滤分离，故答案为：CaCO₃；过滤；
⑤设备Ⅴ应是石灰窑，CaCO₃高温分解所得的产品是氧化钙和二氧化碳，所得二氧化碳通入设备Ⅲ，反应所得氧化钙进入设备Ⅳ．在含苯酚工业废水提取苯酚的工艺流程中，苯、氧化钙、CO₂、和NaOH理论上应当没有消耗，它们均可以循环使用，
故答案为：CO₂、NaOH；
（2）苯酚和氯化铁溶液之间会发生显色反应，向溶液中滴加FeCl₃溶液，若溶液呈紫色，则表明污水中有苯酚，
故答案为：向污水中滴加FeCl₃溶液，若溶液呈紫色，则表明污水中有苯酚；

（3）发生反应为苯酚与浓溴水反应，是苯酚分子中羟基对苯环影响，邻对位氢原子活泼，易于取代，反应的化学方程式为：，得到沉淀0.331g为三溴苯酚，其物质的量为：$\frac{0.331g}{331g/mol}$=0.001mol，则100mL 该废水中含有苯酚的物质的量为0.001mol，质量为：94g/mol×0.001mol=0.094g，此废水中苯酚的含量为：$\frac{0.094g}{0.1L}$=0.94g/L=940mg/L，
故答案为：940．

点评 本题考查物质的分离、提纯的基本方法和综合应用，为高频考点，涉及苯酚工业废水提取苯酚的工艺流程，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，根据苯和苯酚的性质进行解答，题目难度中等．