Question

用石灰石代替堿液處理酸性廢水可降低成本．大多數(shù)情況下，利用石灰石處理含金屬離子的酸性廢水并不適用，原因在于酸與石灰石反應(yīng)的限度，使溶液體系的pH不能達(dá)到6.0以上的排放標(biāo)準(zhǔn)．當(dāng)酸性廢水中含有Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺時能利用石灰石處理該酸性廢水，可使pH上升到6.0以上，達(dá)到滿意效果，其研究步驟如下：
Ⅰ、向0.1mol/L鹽酸，加入石灰石粉，當(dāng)溶液體系pH升至5.6時，再繼續(xù)加入石灰石粉無氣泡冒出，說明此時已達(dá)溶解平衡．
Ⅱ、向含F(xiàn)e³⁺、Fe²⁺、Al³⁺的酸性廢水中加入適量的0.1mol/L鹽酸和30% H₂O₂溶液，充分反應(yīng)．
Ⅲ、將Ⅱ中獲得的溶液加入到Ⅰ溶液中，得到混合液x，測得混合液pH＜2.0．
Ⅳ、向混合液x中加入石灰石粉，有大量氣體產(chǎn)生，并逐漸有沉淀生成．pH升到6.2時停止加石灰石粉．
（1）HCl的電子式是

 

．
（2）石灰石與鹽酸反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（3）從化學(xué)平衡的角度分析CaCO₃與鹽酸反應(yīng)的原理

 

 （用化學(xué)用語表示）．
（4）CaCl₂溶液顯中性，步驟Ⅰ中溶液體系pH=5.6的原因是

 

．
（5）步驟Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（6）已知：生成氫氧化物沉淀的pH

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀時	3.4	6.3	1.5
完全沉淀時	4.7	8.3	2.8

注：金屬離子的起始濃度為0.1mol/L
根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋步驟Ⅱ的目的：

 

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（7）步驟Ⅳ中，當(dāng)pH上升到3.3以上時，會促進(jìn)Al³⁺的水解，Al³⁺水解的離子方程式是

 

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（8）步驟Ⅳ中溶液體系的pH可上升到6.2，是因?yàn)樯葾l（OH）₃可與溶液中的HCO₃^-反應(yīng)使c（CO₃^2-）增大，該反應(yīng)的離子方程式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),常見的生活環(huán)境的污染及治理,物質(zhì)的分離、提純和除雜

專題：電離平衡與溶液的pH專題,元素及其化合物

分析：（1）HCl中H與Cl通過1個共用電子對結(jié)合在一起，Cl原子周圍有8個電子；
（2）碳酸鈣是難溶電解質(zhì)；
（3）CaCO₃在溶液中存在沉淀溶解平衡，加鹽酸，平衡正移；
（4）二氧化碳溶于水生成碳酸，溶液顯酸性；
（5）酸性條件下，H₂O₂與Fe²⁺反應(yīng)生成Fe³⁺；
（6）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，需要把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再形成沉淀除去；
（7）Al³⁺的水解生成氫氧化鋁；
（8）Al（OH）₃與溶液中的HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-．

解答： 解：（1）HCl中H與Cl通過1個共用電子對結(jié)合在一起，Cl原子周圍有8個電子，所以HCl 的電子式為：，故答案為：；
（2）碳酸鈣是難溶電解質(zhì)，書寫離子方程式時，應(yīng)該保留化學(xué)式，所以石灰石與鹽酸反應(yīng)的離子方程式是CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；
（3）CaCO₃在溶液中存在沉淀溶解平衡，加鹽酸，鹽酸與碳酸根離子反應(yīng)，碳酸根離子濃度減小，沉淀溶解平衡平衡正移，
故答案為：CaCO₃（s）?Ca²⁺+CO₃^2-+2H⁺?H₂CO₃，加入鹽酸，H⁺濃度增大，CaCO₃（s）溶解平衡正向移動；
（4）二氧化碳溶于水生成碳酸，溶液顯酸性，所以步驟Ⅰ中溶液體系pH=5.6，
故答案為：二氧化碳在溶液中的溶解達(dá)到飽和；
（5）酸性條件下，H₂O₂與Fe²⁺反應(yīng)生成Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式是：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（6）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，需要把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再形成沉淀除去，所以步驟Ⅱ的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，調(diào)節(jié)pH值使鐵元素完全沉淀，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，調(diào)節(jié)pH值使鐵元素完全沉淀；
（7）Al³⁺的水解生成氫氧化鋁，Al³⁺水解的離子方程式是：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（8）Al（OH）₃與溶液中的HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-和Al³⁺，其反應(yīng)的離子方程式為3HCO₃^-+Al（OH）₃═3CO₃^2-+Al³⁺+3H₂O，
故答案為：3HCO₃^-+Al（OH）₃═3CO₃^2-+Al³⁺+3H₂O．

點(diǎn)評：本題以石灰石代替堿液處理酸性廢水為情境，考查了電子式的書寫、沉淀轉(zhuǎn)化原理的應(yīng)用、離子方程式的書寫、水解原理的應(yīng)用等，題目涉及的知識點(diǎn)較多，題目綜合性較強(qiáng)，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力．