Question

2011年我國(guó)各地出現(xiàn)連續(xù)干旱，給生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重影響．為確保人、畜用水和安全，凈水劑選擇與制備尤為重要．
（1）漂白粉是生活用水常見(jiàn)的消毒劑之一，其工業(yè)制法的反應(yīng)方程式：

 

．
（2）聚合氯化鋁晶體（[Al₂（OH）_nC1_6-n?xH₂O]_m）是一種高效無(wú)機(jī)水處理劑，它的制備原理是調(diào)節(jié)增大AlCl₃溶液的pH，通過(guò)促進(jìn)其水解而結(jié)晶析出．利用高嶺土（化學(xué)組成為：A1₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃，及少量雜質(zhì)和水分）制備聚合氯化鋁的過(guò)程如圖1．

①用濃鹽酸配制1：1（體積比）的稀鹽酸，應(yīng)選用的儀器是

 

．
a．量筒    b．膠頭滴管    c．容量瓶    d．燒杯    e．玻璃棒
②加適量鋁粉的目的是除去溶液中的鐵元素，檢驗(yàn)溶液中鐵元素是否除凈的方法為

 

．
③加入碳酸鈣調(diào)節(jié)溶液pH至4.0～4.5的目的是

 

．
（3）Na₂FeO₄是一種既能殺菌、消毒，又能絮凝凈水的水處理劑，其電解制法如圖2所示，請(qǐng)根據(jù)圖示分析：Fe電極的電極反應(yīng)方程式為

 

．

（4）用地下水作為鍋爐用水時(shí)容易產(chǎn)生水垢．水垢造成能源浪費(fèi)，還會(huì)造成安全隱患，因此要定期清除．水垢處理過(guò)程如圖3：
（已知：Ksp（CaSO₄）=7.5×10^-5   Ksp（CaCO₃）=3.0×10^-9）
①用飽和Na₂CO₃溶液浸泡水垢時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)為：CaSO₄（S）+CO₃^2-（aq）?CaCO₃（S）+SO₄^2-（aq），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．（填數(shù)值）
②請(qǐng)從溶解平衡的角度解釋用醋酸除水垢的原因

 

（用離子方程式和必要的文字說(shuō)明）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）漂白粉的工業(yè)制法是用Cl₂和石灰乳反應(yīng)制得的，生成氯化鈣、次氯酸鈣和水；
（2）分析制備流程，①是粗略配制溶液，可選用量筒、燒杯和玻璃棒；
②該過(guò)程中鐵元素的存在形式為Fe²⁺，檢驗(yàn)除凈的方法：取少量溶液于潔凈的試管中，滴加KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，然后滴加氯水也無(wú)明顯現(xiàn)象，證明溶液中鐵元素已經(jīng)除凈；
③加入碳酸鈣主要目的是調(diào)節(jié)增大溶液的pH，促使其水解而結(jié)晶析出；
（3）根據(jù)電解池原理，在陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵在堿溶液中失電子生成高鐵酸鹽；
（4）①依據(jù)溶度積常數(shù)和化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算得到；
②醋酸除水垢是利用醋酸溶液中氫離子結(jié)合沉淀溶解平衡狀態(tài)下的氫氧根離子、碳酸根離子，促進(jìn)沉淀溶解方向進(jìn)行，沉淀溶解；

解答： 解：（1）漂白粉的工業(yè)制法是用Cl₂和石灰乳反應(yīng)制得的，其反應(yīng)方程式為：2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
故答案為：2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
（2）分析制備流程，①是粗略配制溶液，可選用量筒、燒杯和玻璃棒；
故答案為：a、d、e；
②該過(guò)程中鐵元素的存在形式為Fe²⁺，檢驗(yàn)除凈的方法：取少量溶液于潔凈的試管中，滴加KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，然后滴加氯水也無(wú)明顯現(xiàn)象，證明溶液中鐵元素已經(jīng)除凈；
故答案為：取少量溶液于潔凈的試管中，滴加KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，然后滴加氯水也無(wú)明顯現(xiàn)象，證明溶液中鐵元素已經(jīng)除凈；
③加入碳酸鈣主要目的是調(diào)節(jié)增大溶液的pH，促使其水解而結(jié)晶析出；
故答案為：調(diào)節(jié)增大溶液的pH，促使其水解而結(jié)晶析出；
（3）根據(jù)電解池原理，在陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該電極反應(yīng)式為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
故答案為：Fe+8OH^--6e-═FeO₄^2-+4H₂O；
（4）①用飽和Na₂CO₃溶液浸泡水垢時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)為：CaSO₄（S）+CO₃^2-（aq）?CaCO₃（S）+SO₄^2-（aq），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

c(SO42-)c(Ca2+)

c(CO32-)c(Ca2+)

=

Ksp(CaSO4)

Ksp(CaCO3)

=

7.5×10-5

3.0×10-9

=2.5×10⁴；
故答案為：2.5×10⁴；
②醋酸除水垢是利用醋酸溶液中氫離子結(jié)合沉淀溶解平衡狀態(tài)下的氫氧根離子、碳酸根離子，促進(jìn)沉淀溶解方向進(jìn)行，沉淀溶解，在溶液中存在Mg（OH）₂的溶解平衡：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq）；醋酸溶液中的H⁺中和OH^-，使c（OH^-）減小，平衡右移，從而使Mg（OH）₂溶解；同理H+也能碳酸鈣溶解平衡中的CO₃^2-反應(yīng)，使CO₃^2-濃度減小，促進(jìn)溶解平衡右移；
故答案為：在溶液中存在Mg（OH）₂的溶解平衡：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq）；醋酸溶液中的H⁺中和OH^-，使c（OH^-）減小，平衡右移，從而使Mg（OH）₂溶解；同理H+也能碳酸鈣溶解平衡中的CO₃^2-反應(yīng)，使CO₃^2-濃度減小，促進(jìn)溶解平衡右移；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備方法和實(shí)驗(yàn)探究，沉淀溶解平衡狀態(tài)的分析計(jì)算，影響反應(yīng)速率的理解應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．