Question

【化学一选修2：化学与技术】

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。请回答下列问题：

（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______________________（填两种物质的名称），其净水作用的原理是         _______________________________________________________________。

（2）水的净化与软化的区别是______________________________________。

（3）硬度为1°的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质（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，则此水的硬度为________。

（4）若（3）中的天然水还含有c（HCO₃^-）=8×10^-4mol·L^-1，现要软化10 m³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，硫酸铁； 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中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；

（2）水的净化是用混凝剂（如明矾等）将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子；（3）10°；（4）740；1484；（5）阴；pHa＜pHb＜pHc

【解析】

试题分析：

（1）天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是明矾或硫酸铁，它们均可发生水解，形成具有吸附性的氢氧化铝或氢氧化铁胶体，故答案为明矾，硫酸铁； 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中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；

（2）水的净化是用混凝剂（如明矾等）将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子，故答案为净化是用混凝剂（如明矾等）将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子；

（3）c（Ca2+）=1．2×10-3mol·L-1，则1L水中n（Ca2+）=1．2×10-3mol，则m（CaO）=1．2×10-3*56=67．2mg，硬度应为67．2/10=6．72o，c（Mg2+）=6×10-4mol·L-1，则1L水中n（Mg2+）=1．2×10-3mol，则m（MgO）=6×10-4*40=24mg，硬度应为24/7．1=3．4o，则硬度为6．72o+3．4o=10o，故答案为10°；

（4）10m3这种天然水水中含有钙离子物质的量=10×103L×1．2×10-3mol•L-1=12mol；镁离子物质的量=10×103L×6×10-4mol•L-1=6mol；碳酸氢根离子物质的量=10×103L×8×10-4mol•L-1=8mol；加入氢氧化钙发生的反应为：

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

1 2 1 1 1

6mol 12mol 8mol 8mol 8mol

共需氢氧根物质的量20mol；

需要Ca（OH）2物质的量10mol，氢氧化钙质量为74g/mol×10mol=740g，

水溶液中Ca2+物质的量为12mol+10mol=22mol，

其中需要加入的 碳酸根离子为22mol-8mol=14mol，需要碳酸钠的质量为14mol×106g/mol=1484g，故答案为：740；1484；

（5）①阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，隔膜A和阳极相连，阳极是阴离子放电，所以隔膜A是阴离子交换膜，故答案为阴离子交换膜；

②电解池的阴极是阴离子放电，阳极是氢氧根离子放电，隔膜A是阴离子交换膜，隔膜C是阳离子交换膜，导致A室显酸性，B室显酸性，所以PH大小的顺序为pHa＜pHb＜pHc，故答案为pHa＜pHb＜pHc。

考点：生活中的材料、镁、铝及其化合物、电解池、盐类的水解