Question

【題目】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。請回答下列問題：

（1）水質優劣直接影響人體健康。天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是_______________(填兩種物質的名稱)，其凈水作用的原理是_______________________。

（2）水的凈化與軟化的區別是______________________________________。

（3）硬度為1°的水是指每升水含10 mg CaO或與之相當的物質(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2+)=1.2×10-3mol·L-1，c(Mg2+)=6×10-4mol·L-1，則此水的硬度為________。

（4）若（3）中的天然水還含有c(HCO3-)=8×10-4mol·L-1，現要軟化10 m3這種天然水，則需先加入Ca(OH)2_______g，后加入Na2CO3_______g。

（5）如圖是電滲析法淡化海水的原理圖，其中電極A接直流電源的正極，電極B接直流電源的負極。

①隔膜A是________(填“陰”或“陽”)離子交換膜；

②某種海水樣品，經分析含有大量的Na+、Cl-以及少量的K+、SO42-。若用上述裝置對該海水進行淡化，當淡化工作完成后，A、B、C三室中所得溶液(或液體)的pH分別為pHa、pHb、pHc，則其大小順序為__________________________。

Answer 1

【答案】（1）明礬，硫酸鋁，硫酸鐵，硫酸亞鐵(填寫任意兩種) 鋁鹽或鐵鹽在水中發生水解生成相應的氫氧化物膠體，可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異電荷的膠體，使其聚沉以達到凈水的目的

（2）水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中膠體及懸浮物沉淀下來，而水的軟化是降低水中的鈣離子和鎂離子的含量（3）10°；（4）740；1484；（5） ①陰； ②pHa<pHb<pHc

【解析】

試題分析：（1）混凝劑是吸附水中的微小懸浮顆粒，凝聚成較大的顆粒，而快速沉降的主要作用，要具備水解生成膠體的性質，所以常有鋁鹽或鐵鹽在水中發生水解生成相應氫氧化物膠體，如明礬，鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體和氫離子，氫氧化鋁膠體具有吸附性，所以能凈水，水解方程式為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，明礬，硫酸鋁，硫酸鐵，硫酸亞鐵也可以起到凈水的作用，鋁鹽或鐵鹽在水中發生水解生成相應的氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異電的膠體，使其聚沉達到凈水的目的；故答案為：明礬，硫酸鋁，硫酸鐵，硫酸亞鐵，鋁鹽或鐵鹽在水中發生水解生成相應的氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異電的膠體，使其聚沉達到凈水的目的；

（2）水的凈化是除去懸浮性雜質，一般用明礬進行；水的軟化是降低Ca2+、Mg2+的濃度，方法很多，有離子交換法、石灰純堿法等，故答案為：水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中膠體及懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子；

（3）某天然水中c(Ca2+)=1.2×10-3molL-1，c(Mg2+)=6×10-4molL-1，硬度為1°的水是指每升水含10mgCaO或與之相當的物質(如7.1mgMgO)；1L水中鈣離子物質的量=1.2×10-3mol，相當于CaO質量=1.2×10-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中鎂離子物質的量=6×10-4mol，相當于氧化鎂質量6×10-4mol×40g/mol=24mg，所以水的硬度=+=10°；故答案為：10°；

（4）10m3這種天然水水中含有鈣離子物質的量=10×103L×1.2×10-3molL-1=12mol；鎂離子物質的量=10×103L×6×10-4molL-1=6mol；碳酸氫根離子物質的量=10×103L×8×10-4molL-1=8mol；加入氫氧化鈣發生的反應為：

Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓ HCO3-+OH-=CO32-+H2O

1 2 1 1 1

6mol 12mol 8mol 8mol 8mol

共需氫氧根物質的量20mol；

需要Ca(OH)2物質的量10mol，氫氧化鈣質量為74g/mol×10mol=740g，

水溶液中Ca2+物質的量為12mol+10mol=22mol，

其中需要加入的 碳酸根離子為22mol-8mol=14mol，需要碳酸鈉的質量為14mol×106g/mol=1484g，故答案為：740；1484；

（5）電解池的陰極是氫離子放電，陽極是氫氧根離子放電，隔膜A是陰離子交換膜，隔膜C是陽離子交換膜，則導致A室顯酸性，B室顯中性，C室顯堿性，所以pH大小順序為：pHa＜pHb＜pHc；故答案為：陰，pHa＜pHb＜pHc