Question

10．水是一種重要的自然資源，是人類賴以生存不可缺少的物質，水質優劣直接影響人體健康，請回答下列問題：
（1）某貧困山區，為了尋找合適的飲用水，對山上的泉水進行了分析化驗，結果顯示，水中主要含Ca²⁺、Mg²'Cl-和S0${\;}_{4}^{2-}$，則該硬水屬于永久（填“暫時，或“永久”；）硬度，若要除去Ca²⁺、Mg²⁺，可以往水中加入石灰和純堿，試劑加入時先加石灰后加純堿
（2）我國規定飲用水的硬度不能超過25度，硬度的表示方法是：將水中的Ca²⁺和Mg²⁺都看作Ca²⁺，并將其折算成CaO的質量，通常把1升水中含有l0mg CaO稱為1度，某化學實驗小組對本地區地下水的硬度進行檢測．
實驗中涉及的部分反應：
M²⁺（金屬離子）+EBT^-（鉻黑T）=MEBT⁺
               藍色          酒紅色
M²⁺（金屬離子）+Y^4-（ EDTA）=MY^2-
MEBT⁺+Y^4-（EDTA）=MY^2-+EBT^-（鉻黑 T）
實驗過程：
①取地下水樣品25.00mL進行預處理，寫出由Mg²⁺引起的暫時硬度的水用加熱方法處理時所發生反應的化學方程式：Mg（HCO₃）₂=Mg（OH）₂↓+2CO₂↑
②預處理的方法是向水樣中加入濃鹽酸，煮沸幾分鐘，煮沸的目的是除去溶解的CO₂
③將處理后的水樣轉移到250mL的錐形瓶中，加入氨水一氯化銨緩沖溶液調節pH為10，
滴加幾滴鉻黑T溶液，用0.010 OOmol•L^-1的EDTA標準溶液進行滴定，滴定^點時共消耗EDTA 溶液15.00mL，則該地下水的硬度為33.6
（3）某工業廢水中含有CN^-和Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$等離子，需經污水處理達標后才能排放，污水處理廠擬用下列流程進行處理：

回答下列問題：
①流程②中，反應后無氣體放出，該反應的離子方程式為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-
②含Cr³⁺廢水需進一步處理，請你設計一個處理方案：調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去．

Answer 1

分析 （1）根據水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的，這種硬度叫做永久硬度；根據除雜時不能引入新的雜質；
（2）①根據Ca（HCO₃）₂和Mg（HCO₃）₂的性質分析水垢形成的過程、寫出水垢形成的過程的化學方程式；
②反應生成的二氧化碳能溶于水，要加熱除去；
③EDTA標準溶液的濃度和消耗的體積，求出金屬離子的物質的量，再求出氧化鈣的質量和水的硬度；
（3）①堿性條件下，CN^-離子與NaClO發生氧化還原反應生成CNO^-、Cl^-離子，據此寫出離子方程式；
②Cr³⁺廢水有毒，可使Cr³⁺生成沉淀過濾除去．

解答 解：（1）因水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的，這種硬度叫做永久硬度；已知水中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和SO₄^2-，則該硬水的硬度屬于永久硬度；因除雜時不能引入新的雜質，過量的鈣離子通過純堿來除去，故先加石灰，后加純堿，
故答案為：永久； 石灰；純堿；
（2）①由于自然界的水中大都溶有一定量的Mg（HCO₃）₂，在受熱時生成Mg（OH）₂，這種白色固體在容器內壁上積淀，即形成水垢，所以水垢形成的過程的方程式為Mg（HCO₃）₂=Mg（OH）₂↓+2CO₂↑，故答案為：Mg（HCO₃）₂=Mg（OH）₂↓+2CO₂↑；
②預處理的方法是向水樣中加入濃鹽酸，鹽酸與Mg（HCO₃）₂反應生成二氧化碳，CO₂能溶于水，所以要加熱煮沸除去，故答案為：除去溶解的CO₂；
③根據已知反應可知滴定前溶液為酒紅色，滴定結束后為藍色，所以溶液顏色變化為酒紅色變為藍色；
用0.01000mol•L^-1的EDTA標準溶液進行滴定，滴定終點時共消耗EDTA溶液15.00mL，則n（M²⁺）=n（EDTA）=0.01000mol•L^-1×15.00×10^-3=1.5×10^-4mol，
則25ml水中m（CaO）=nM=56g/mol×1.5×10^-4mol=8.2mg，所以1L水中m（CaO）=8.2mg×1000÷25=336mg，通常把1L水中含有10mg CaO稱為1度，所以該地下水的硬度為336mL÷10mL=33.6度，
故答案為：33.6度；
（3）①步驟②中，無氣體放出，CN^-被ClO^-氧化為CNO^-，則因為是在堿性環境中，故ClO^-只能被還原為Cl^-，反應式為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
故答案為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
②Cr³⁺廢水有毒，可使Cr³⁺生成沉淀過濾除去，故調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去，故答案為：調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去．

點評 本題綜合考查物質的分離提純以及硬水的處理，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，有利于培養學生良好的科學素養，注意把握制備流程中的反應、混合物分離方法為解答的關鍵，題目難度不大．