Question

18．海水資源豐富，海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、CO₃^2-HCO₃^-等離子．合理利用海水資源和保護(hù)環(huán)境是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要保證．
Ⅰ火力發(fā)電燃燒煤排放的SO₂會(huì)造成一系列環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題．利用海水脫硫是一種有效的方法，其工藝流程如圖所示：

（1）天然海水的pH≈8，呈弱堿性．用離子方程式解釋主要原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-或HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
（2）天然海水吸收了含硫煙氣后，要用O₂進(jìn)行氧化處理，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是2H₂SO₃+O₂═2H₂SO₄；氧化后的“海水”需要用大量的天然海水與之混后才能排放，該操作的主要目的是中和、稀釋經(jīng)氧氣氧化后海水中生成的酸．
（3）煙氣中的SO₂可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，該溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示）．
（4）相同物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO₂+NH₃•H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-，所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=BD （填字母編號(hào)）．
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重金屬離子對(duì)河流及海洋造成嚴(yán)重污染．某化工廠廢水（pH=2.0，ρ≈1g/mL）中含有Ag⁺、Pb²⁺等重金屬離子，其濃度各約為0.1mol/L．排放前擬用沉淀法除去這兩種離子，查找有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

難溶 電解質(zhì)	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）你認(rèn)為往廢水中投入B（填字母序號(hào)），沉淀效果最好．
A．NaOH B．Na₂S C．KI D．Ca（OH）₂
（6）如果用生石灰處理上述廢水，使溶液的pH=8.0，處理后的廢水中c（Pb²⁺）=1.2×10^-3mol•L^-1．
（　7　）如果用食鹽處理只含Ag⁺的廢水，測(cè)得處理后的廢水中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.117%（ρ≈1g•mL^-1）．若環(huán)境要求排放標(biāo)準(zhǔn)為c（Ag⁺）低于1.0×10^-8mol/L，問(wèn)該工廠處理后的廢水中c（Ag⁺）=9×10^-9 mol•L^-1．（已知K_SP（AgCl）=1.8×10^-10）

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根據(jù)海水中的離子是否水解進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)使用空氣中的氧氣將H₂SO₃氧化來(lái)分析；利用酸堿反應(yīng)分析混合的目的；
（3）煙氣中的SO₂可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，結(jié)合溶液中電荷守恒分析；
（4）相同物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水反應(yīng)生成亞硫酸氫銨；結(jié)合溶液中電荷守恒和物料守恒分析判斷選項(xiàng)；
Ⅱ、（5）由表格中的數(shù)據(jù)可知，溶度積越小的越易轉(zhuǎn)化為沉淀；
（6）根據(jù)Pb（OH）₂的溶度積進(jìn)行計(jì)算；
（7）根據(jù)氯化銀的溶度積進(jìn)行解答，并與排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比來(lái)說(shuō)明是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)．

解答 解：Ⅰ．（1）海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、CO₃^2-、HCO^-₃等離子，在這些離子中能發(fā)生水解的是CO₃^2-、HCO^-₃離子，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-它們水解呈堿性，所以天然海水的pH≈8，呈弱堿性，
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-或HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）天然海水吸收了含硫煙氣后，要用O₂進(jìn)行氧化處理，氧氣將H₂SO₃氧化為硫酸，該反應(yīng)為2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，氧化后的“海水”需要用大量的天然海水與之混合后才能排放，是因中和稀釋經(jīng)氧氣氧化后海水中生成的酸（H⁺），
故答案為：2H₂SO₃+O₂═2H₂SO₄；
（3）煙氣中的SO₂可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，溶液中存在電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），c（H⁺）=c（OH^-），得到c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），
故答案為：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）；
（4）相同物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫銨，反應(yīng)的離子方程式為SO₂+NH₃+H₂O═NH₄⁺+HSO₃^-，溶液中存在電荷守恒：c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（NH₄⁺），c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺），D正確，C錯(cuò)誤；溶液中存在物料守恒：c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃），結(jié)合電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錯(cuò)誤，B正確；
故答案為：SO₂+NH₃+H₂O═NH₄⁺+HSO₃^-；BD；
Ⅱ．（5）由表格中的數(shù)據(jù)可知，溶度積越小的越易轉(zhuǎn)化為沉淀，顯然只有硫化物的溶度積小，則應(yīng)選擇硫化鈉，
故答案為：B；
（6）由Pb（OH）₂的溶度積為1.2×10^-15，pH=8.0，c（OH^-）=10^-6mol•L^-1，則c（Pb²⁺）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=1.2×10^-3mol•L^-1，
故答案為：1.2×10^-3mol•L^-1；
（7）廢水中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為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，則c（Ag⁺）=$\frac{1.8×1{0}^{-10}}{0.02}$=9×10^-9mol•L^-1，環(huán)境要求排放標(biāo)準(zhǔn)為c（Ag⁺）低于1.0×10^-8mol•L^-1，顯然9×10^-9mol•L^-1＜1.0×l0^-8mol•L^-1，
故答案為：9×10^-9mol•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了含硫煙氣的處理及難溶物的沉淀轉(zhuǎn)化，利用所學(xué)知識(shí)結(jié)合框圖信息是解答本題的關(guān)鍵，難度中等．