Question

[化学—选修2：化学与技术]（15分）南海某小岛上，可利用的淡水资源相当匮乏，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示山泉水属于硬水。 

（1）硬水是指含有较多______________的水，硬水加热后产生沉淀的离子方程式为：

___________________________________________________( 写出生成一种沉淀物的即可) 。 

（2）硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质（如7.1mgMgO），已知水的硬度在8°以下的软水，在8°以上的称为硬水。已知岛上山泉水中c(Ca²⁺)=1.2×10^－3mol/L，c(Mg²⁺) =6×l0^－4mol/L，那么此水__________________________（填“是”或“否”）属于硬水。 

（3）离子交换法是软化水的常用方法。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式__________________________

（4）解放军战士通常向水中加入明矾净水，请用离子方程式解释其净水原理：____________________________________________________。 

（5）岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na⁺、Cl^－、Ca²⁺、Mg²⁺、SO等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：  

①离子交换膜是指 __________________________（填A或B）。 

②写出通电后阳极区的电极反应式__________________________________________________，阴极区的现是：____________________________________________________

Answer

（15分）（1）Ca2+、Mg2+ (1分） Ca2++ 2HCO3—CaCO 3↓+CO 2↑+H2O

(或 Mg2++ 2HCO3- MgCO3↓+CO2↑+H2O MgCO3+2H2O=Mg(OH)2+CO2↑+H2O )(2分）

（2）是（2分）；（3）CH2=CHCOONa（2分）

（4）Al3++3H2OAl(OH)3（胶体）+3H+（2分）

（5）①B（2分）；② 2Cl－－2e－= Cl2↑（2分）；电极上产生气泡，溶液中出现少量白色沉淀（2分）

【解析】

试题分析：（1）硬水是指含有较多C a2+、M g2+ 的水；硬水加热后其中的碳酸氢盐受热分解产生CaCO3，产生沉淀的离子方程式为Ca2++ 2HCO3—CaCO 3↓+CO 2↑+H2O( 或 Mg2++ 2HCO3-MgCO3↓ +CO2↑+H2O MgCO3+2H2O=Mg(OH)2+CO2↑+H2O )；（2）岛上山泉水中c( Ca2+)=1.2×10-3 mol/L，则c(CaO)= 1.2×10-3 mol/L，水的硬度是(1.2×10-3×56 ×103mg/L)÷10 mg=6.72mg/L； c(Mg2+) =6×l0-4 mol/L，则c(MgO)= =6×l0-4 mol/L,导致的水的硬度是(6×l0-4 mol/L×40×103mg/L) ÷7.1 mg =3.3 mg/L，所以6.72mg/L+3.3 mg/L=10.02，所以此水属于硬水；（3）离子交换法是软化水的常用方法。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，聚丙烯酸钠单体的结构简式CH2=CHCOONa ；（4）明矾是强酸弱碱盐，在溶液中Al3+发生水解反应：Al3++3H2OAl(OH)3（胶体）+3H+，水解产生的Al(OH)3表面积大，吸附力强，可以吸附水中悬浮的固体，使水中的悬浮固体形成沉淀而除去，因此可以达到除去杂质的目的。（5）①根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，水中的阳离子Ca2+、Mg2+进入阴极室，所以阳离子交换膜是指B; ②溶液中的阴离子放电能力：Cl->OH-,所以通电后阳极区的电极反应式是：2Cl－－2e－= Cl2↑，在阴极，溶液中的阳离子得到电子，发生还原反应，溶液中阳离子的放电能力：H+>Mg2+>Ca2+，所以在阴极发生反应：2H++2e-=H2↑,由于H+不断放电，破坏了附近的水的电离平衡，附近溶液显碱性，发生反应：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,所以阴极区的现象是电极上产生气泡，溶液中出现少量白色沉淀。

考点：考查水的硬度、沉淀溶解平衡常数的应用、盐的水解平衡的应用、电解原理的应用的知识。