Question

【化学——选修2：化学与技术】

淡水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。按要求回答下列问题：

（1）水质优劣直接影响人体健康。天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是__________（填一种物质的名称）。但混凝剂难以清除溶解于水中的有机物、无机物、微生物，混凝剂沉淀后还需要_________。

（2）硬水软化的方法通常有____________、____________、离子交换法和电渗析法。在使用离子交换法时，NaR型离子交换树脂使用一段时间后逐渐失去交换能力，将树脂置于____________中浸泡一段时间即可再生。在洗涤用水硬度较大时，洗衣粉与肥皂相比____________洗涤效果更好。

（3）硬度为1°的水是指每升水含10mg CaO或与之相当的物质（如7.1mg MgO）。若某天然水中c（Ca²⁺）＝1.2×10^-3mol/L，c（Mg²⁺）＝6×10^-4mol/L，则此水的硬度为____________。（保留整数）

（4）若（3）中的天然水还含有c（HCO₃^-）＝8×10^-4mol/L，现要软化10m³这种天然水，则需先加入Ca(OH)₂____________g, 后加入Na₂CO₃___________g 。

（5）如图是电渗析法淡化海水的原理图，其中，电极A接直流电源的正极，电极B接直流电源的负极。

①隔膜A是_________（填“阴”或“阳”）离子交换膜。

②某种海水样品，经分析含有大量的Na^＋、Cl^-，以及少量的K^＋、SO₄^2-。若用上述装置对该海水进行淡化，当淡化工作完成后，A、B、C三室中所得溶液（或液体）的pH分别为pH_a、pH_b、pH_c，则其大小顺序为________________________。

Answer

（1）明矾，硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁（填其中任意一种） 消毒、杀菌

（2）加热煮沸法 药剂软化法 5%～8%的食盐水 洗衣粉（3）10

（4）740 1484 ①阴 ②pHa＜pHb＜pHc

【解析】

试题分析：（1）由于铝盐或铁盐在水中发生水解反应生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中的悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉达到净水的目的，所以天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是明矾，硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁等。混凝剂难以清除溶解于水中的有机物、无机物、微生物，混凝剂沉淀后还需要消毒、杀菌。

（2）硬水的软化指的是除去或减少水中的Ca2+、Mg2+等的过程。硬水软化的方法通常有加热煮沸法、药剂软化法、离子交换法和电渗析法等。在使用离子交换法时，NaR型离子交换树脂使用一段时间后逐渐失去交换能力，将树脂置5%～8%的食盐水中浸泡一段时间即可再生。硬脂酸钠能与钙离子形成沉淀，因此在洗涤用水硬度较大时，洗衣粉与肥皂相比洗衣粉洗涤效果更好。

（3）某天然水中c（Ca2+）＝1.2×10-3mol/L，c（Mg2+）＝6×10-4mol/L，即1L硬水中含有1.2×10-3mol钙离子，6×10-4mol镁离子，则氧化钙和氧化镁的质量分别是1.2×10-3mol×56g/mol＝0.0672g＝67.2mg、6×10-4mol×40g/mol＝0.024g＝24mg，所以此水的硬度为＝10°。

（4）若（3）中的天然水还含有c（HCO3-）＝8×10-4mol/L，则10m3这种天然水中碳酸氢根离子的物质的量是8mol，钙离子是12mol，镁离子是6mol，根据方程式HCO3－＋OH－＝CO32－＋H2O、Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓可知则需先加入Ca(OH)210mol，质量是740g。产生的碳酸根是8mol，而钙离子是22mol，所以还需要后加入Na2CO314mol，质量是14mol×106g/mol＝1484g。

（5）①电极A接直流电源的正极，电极B接直流电源的负极，所以A是阳极，B是阴极，则隔膜A是阴离子交换膜。

②阴离子向A电极移动，则A室产生酸性最强，B室溶液显中性。阳离子向C室移动，则C室碱性最强，所以A、B、C三室中所得溶液（或液体）的pH大小顺序为pHa＜pHb＜pHc。

考点：考查水的硬化、净水剂选择以及电化学原理的应用