Question

【题目】水的硬度常用一种规定的标准来衡量。通常把1 L的水中含10 mg CaO(或相当于10 mg CaO的物质)称为1。Ca2＋、Mg2＋的硬度之和称为总硬度。总硬度在8以上的水称为硬水。例如某水样分析含Ca2＋44 mg/L，含Mg2＋18 mg/L，则通过Ca2＋～CaO和Mg2＋～CaO的关系式，计算出1 L这种水相当于含103.6 mg CaO，即总硬度为10.4。
现在我区某地用水所含Ca2＋、Mg2＋、HCO3－物质的量浓度如下：
c(Ca2＋)＝1×10－3mol/L、c(Mg2＋)＝5×10－4mol/L、c(HCO3－)＝8×10－4mol/L。
通过计算回答：
（1）这种用水的总硬度为。
（2）要使这种硬水软化，每1m3的水中，应加入g消石灰，g纯碱。

Answer 1

【答案】
（1）8.4
（2）66.6；116.6
【解析】题示信息给出了硬度及其计算方法等新知识，既给出知识，又教会方法，关键是分析1L水中所含CaO或相当于CaO的物质的质量。(1)设水样的体积为1L，则
n(Ca2＋)＝1×10－3mol，
n(Mg2＋)＝5×10－4mol，
n(HCO3－)＝8×10－4mol，
由Ca2＋～CaO和Mg2＋～CaO关系式知，相当于该水样中含CaO：1×10－3＋5×10－4＝1.5×10－3(mol)，其质量为1.5×10－3×56×103＝84(mg)。
所以水的总硬度为84/10＝8.4。(2)1m3水样中n(Ca2＋)＝1mol，n(Mg2＋)＝0.5mol，n(HCO3－)＝0.8mol，可将溶质看成Ca(HCO3)2：0.4mol(暂时硬度)；Ca2＋：0.6mol和Mg2＋：0.5mol(永久硬度)。
加入消石灰时，发生如下反应：
Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2=2CaCO3↓＋2H2O
0.4mol0.4mol
Mg2＋ ＋ Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋Ca2＋
0.5mol0.5mol0.5mol
故共需Ca(OH)2质量为(0.4＋0.5)mol×74g·mol－1＝66.6g。
再加入Na2CO3时，发生如下反应：
Ca2＋ ＋ CO32－ =CaCO3↓
(0.6＋0.5)mol(0.6＋0.5)mol
故共需Na2CO3质量为(0.6＋0.5)mol×106g·mol－1＝116.6g。