Question

【化學與技術】我國規定飲用水質量標準必須符合下表所示要求：

項目	pH	Ca2+、Mg2+總濃度	細菌個數
相關值	6.5～8.5	＜0.0045mol?L-1	＜100個?mL-1

下圖是源水處理成自來水的工藝流程示意圖．

（1）源水中含Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-等，離子交換法是用離子交換劑軟化水的方法．現在常用作離子交換劑的離子交換樹脂，是一類不溶于水但能與溶液中相同電性離子進行交換的有機高分子電解質，常用NaR、HR表示．寫出用NaR 軟化水的過程：

 

（2）FeSO₄?7H₂O來源充足，是常用的凝聚劑．它在水中最終生成膠狀Fe（OH）₃沉淀．凝聚劑除去懸浮固體顆粒的過程

 

（填寫編號）  ①只是物理過程；②只是化學過程；③是物理和化學過程．
（3）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型水處理劑，它可以代替氯氣，在水中反應被還原為Fe³⁺． 高鐵酸鈉能消毒殺菌，這是基于它的

 

 性質；
高鐵酸鈉用于水處理，除了能消毒殺菌外，它還能沉降水中的懸浮雜質，起到凈水作用，請說明其凈水原理：

 

；
寫出氯氣氧化Fe（OH）₃為Na₂FeO₄的化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：鹽類水解的應用,氧化還原反應,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：元素及其化合物

分析：（1）根據陽離子交換樹脂可以實現陽離子之間的交換，陽離子交換樹脂交換出陽離子；
（2）混凝劑能使固體顆粒沉淀，且混凝劑中的硫酸根離子與鈣離子結合生成沉淀，生成膠狀Fe（OH）₃沉淀具有吸附性；
（3）高鐵酸鈉中鐵元素處于+7價，所以高鐵酸鈉具有強氧化性，還原產物是Fe³⁺，Fe³⁺可發生水解，生成Fe（OH）₃膠體，能凈水；氯氣具有氧化性，在堿性環境下能將鐵離子氧化為高鐵酸根離子，本身被還原為氯離子，據此書寫離子方程式即可．

解答： 解：（1）用NaR 軟化水的過程，是Ca²⁺、Mg²⁺跟Na⁺發生交換作用，發生2NaR+Ca²⁺=CaR₂+2Na⁺、2NaR+Mg²⁺=Mg R₂+2Na⁺；
故答案為：2NaR+Ca²⁺=CaR₂+2Na⁺、2NaR+Mg²⁺=MgR₂+2Na⁺；
（2）混凝劑能使固體顆粒沉淀，且混凝劑中的硫酸根離子與鈣離子結合生成沉淀，為化學變化，而生成膠狀Fe（OH）₃沉淀具有吸附性，除去懸浮固體顆粒為物理變化，故答案為：③；
（3）高鐵酸鈉中鐵元素處于+7價，所以高鐵酸鈉具有強氧化性，能消毒殺菌，高鐵酸鈉用于水處理時，可以和水反應得到還原產物Fe³⁺，Fe³⁺可發生水解，生成 Fe（OH）₃膠體，它可吸附水中懸浮的雜質或泥沙膠粒等一起凝聚而沉降，達到凈水的效果，氯氣具有氧化性，在堿性環境下能將鐵離子氧化為高鐵酸根離子，本身被還原為氯離子，氯氣氧化Fe（OH）₃為Na₂FeO₄的化學方程式為：2Fe（OH）₃+3Cl₂+10 NaOH=2Na₂FeO₄+8H₂O+6NaCl，
故答案為：強氧化性；高鐵酸鈉的還原產物是Fe³⁺，Fe³⁺可發生水解，生成 Fe（OH）₃膠體，它可吸附水中懸浮的雜質或泥沙膠粒等一起凝聚而沉降，達到凈水的效果；2Fe（OH）₃+3Cl₂+10 NaOH=2Na₂FeO₄+8H₂O+6NaCl．

點評：本題考查物質的分離、提純實驗方案的設計、鹽的水解原理的應用以及氧化還原反應的知識，為高頻考點，明確凈化原理及各物質的性質、發生的化學反應是解答本題的關鍵，題目難度中等．