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環(huán)境是我國可持續(xù)發(fā)展的重要保證．
Ⅰ火力發(fā)電燃燒煤排放的SO₂會造成一系列環(huán)境和生態(tài)問題．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進行氧化處理，其反應的化學方程式是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式表示）．
（4）相同物質的量的SO₂與NH₃溶于水發(fā)生反應的離子方程式為SO₂+NH₃•H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-，所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=BD （填字母編號）．
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重金屬離子對河流及海洋造成嚴重污染．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，查找有關數據如下：

難溶 電解質	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）你認為往廢水中投入B（填字母序號），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�。┤绻�用食鹽處理只含Ag⁺的廢水，測得處理后的廢水中NaCl的質量分數為0.117%（ρ≈1g•mL^-1）．若環(huán)境要求排放標準為c（Ag⁺）低于1.0×10^-8mol/L，問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）根據海水中的離子是否水解進行解答；
（2）根據使用空氣中的氧氣將H₂SO₃氧化來分析；利用酸堿反應分析混合的目的；
（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，結合溶液中電荷守恒分析；
（4）相同物質的量的SO₂與NH₃溶于水反應生成亞硫酸氫銨；結合溶液中電荷守恒和物料守恒分析判斷選項；
Ⅱ、（5）由表格中的數據可知，溶度積越小的越易轉化為沉淀；
（6）根據Pb（OH）₂的溶度積進行計算；
（7）根據氯化銀的溶度積進行解答，并與排放標準對比來說明是否符合排放標準．

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進行氧化處理，氧氣將H₂SO₃氧化為硫酸，該反應為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）相同物質的量的SO₂與NH₃溶于水發(fā)生反應生成碳酸氫銨，反應的離子方程式為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錯誤；溶液中存在物料守恒：c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃），結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錯誤，B正確；
故答案為：SO₂+NH₃+H₂O═NH₄⁺+HSO₃^-；BD；
Ⅱ．（5）由表格中的數據可知，溶度積越小的越易轉化為沉淀，顯然只有硫化物的溶度積小，則應選擇硫化鈉，
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的質量分數為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)境要求排放標準為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．

點評 本題考查了含硫煙氣的處理及難溶物的沉淀轉化，利用所學知識結合框圖信息是解答本題的關鍵，難度中等．