Question

18．海水资源丰富，海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、CO₃^2-HCO₃^-等离子．合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证．
Ⅰ火力发电燃烧煤排放的SO₂会造成一系列环境和生态问题．利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如图所示：

（1）天然海水的pH≈8，呈弱碱性．用离子方程式解释主要原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-或HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
（2）天然海水吸收了含硫烟气后，要用O₂进行氧化处理，其反应的化学方程式是2H₂SO₃+O₂═2H₂SO₄；氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混后才能排放，该操作的主要目的是中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸．
（3）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，该溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒浓度的代数式表示）．
（4）相同物质的量的SO₂与NH₃溶于水发生反应的离子方程式为SO₂+NH₃•H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-，所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=BD （填字母编号）．
A．c（SO₃^2-）-c（H₂SO₃）            B．c（SO₃^2-）+c（NH₃．H₂O）-c（H₂SO₃）
C．c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）     D．c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）
Ⅱ重金属离子对河流及海洋造成严重污染．某化工厂废水（pH=2.0，ρ≈1g/mL）中含有Ag⁺、Pb²⁺等重金属离子，其浓度各约为0.1mol/L．排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下：

难溶 电解质	AgI	AgOH	Ag2S	pbI2	Pb（OH）2	PbS
Ksp	8.3×10-17	5.6×10-8	6.3×10-50	7.1×10-9	1.2×10-15	3.4×10-28

（5）你认为往废水中投入B（填字母序号），沉淀效果最好．
A．NaOH B．Na₂S C．KI D．Ca（OH）₂
（6）如果用生石灰处理上述废水，使溶液的pH=8.0，处理后的废水中c（Pb²⁺）=1.2×10^-3mol•L^-1．
（　7　）如果用食盐处理只含Ag⁺的废水，测得处理后的废水中NaCl的质量分数为0.117%（ρ≈1g•mL^-1）．若环境要求排放标准为c（Ag⁺）低于1.0×10^-8mol/L，问该工厂处理后的废水中c（Ag⁺）=9×10^-9 mol•L^-1．（已知K_SP（AgCl）=1.8×10^-10）

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根据海水中的离子是否水解进行解答；
（2）根据使用空气中的氧气将H₂SO₃氧化来分析；利用酸碱反应分析混合的目的；
（3）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，结合溶液中电荷守恒分析；
（4）相同物质的量的SO₂与NH₃溶于水反应生成亚硫酸氢铵；结合溶液中电荷守恒和物料守恒分析判断选项；
Ⅱ、（5）由表格中的数据可知，溶度积越小的越易转化为沉淀；
（6）根据Pb（OH）₂的溶度积进行计算；
（7）根据氯化银的溶度积进行解答，并与排放标准对比来说明是否符合排放标准．

解答 解：Ⅰ．（1）海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、CO₃^2-、HCO^-₃等离子，在这些离子中能发生水解的是CO₃^2-、HCO^-₃离子，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-它们水解呈碱性，所以天然海水的pH≈8，呈弱碱性，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-或HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）天然海水吸收了含硫烟气后，要用O₂进行氧化处理，氧气将H₂SO₃氧化为硫酸，该反应为2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，是因中和稀释经氧气氧化后海水中生成的酸（H⁺），
故答案为：2H₂SO₃+O₂═2H₂SO₄；
（3）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，溶液中存在电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），c（H⁺）=c（OH^-），得到c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），
故答案为：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）；
（4）相同物质的量的SO₂与NH₃溶于水发生反应生成碳酸氢铵，反应的离子方程式为SO₂+NH₃+H₂O═NH₄⁺+HSO₃^-，溶液中存在电荷守恒：c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（NH₄⁺），c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺），D正确，C错误；溶液中存在物料守恒：c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃），结合电荷守恒和物料守恒可知c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）=c（SO₃^2-）+c（NH₃．H₂O）-c（H₂SO₃），所以A错误，B正确；
故答案为：SO₂+NH₃+H₂O═NH₄⁺+HSO₃^-；BD；
Ⅱ．（5）由表格中的数据可知，溶度积越小的越易转化为沉淀，显然只有硫化物的溶度积小，则应选择硫化钠，
故答案为：B；
（6）由Pb（OH）₂的溶度积为1.2×10^-15，pH=8.0，c（OH^-）=10^-6mol•L^-1，则c（Pb²⁺）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=1.2×10^-3mol•L^-1，
故答案为：1.2×10^-3mol•L^-1；
（7）废水中NaCl的质量分数为0.117%（ρ≈1g•mL^-1），c（Cl^-）=c（NaCl）=$\frac{1000×1g/ml×0.117%}{58.5g/mol}$=0.02mol/L，
K_sp（AgCl）=c（Ag⁺）•c（Cl^-）=1.8×10^-10mol²•L^-2，则c（Ag⁺）=$\frac{1.8×1{0}^{-10}}{0.02}$=9×10^-9mol•L^-1，环境要求排放标准为c（Ag⁺）低于1.0×10^-8mol•L^-1，显然9×10^-9mol•L^-1＜1.0×l0^-8mol•L^-1，
故答案为：9×10^-9mol•L^-1．

点评 本题考查了含硫烟气的处理及难溶物的沉淀转化，利用所学知识结合框图信息是解答本题的关键，难度中等．