Question

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．水质优劣直接影响人体健康．请回答下列问题：
（1）天然水中溶解的气体主要有    、    ．
（2）天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是    其纯净水作用的原理是   
（3）水的纯净和软化的区别是   
（4）硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质（如7.1mgMgO）．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    ；
（5）若（4）中的天然水还含有c（HCO₃^-1）=8×10^-4mol?L^-1，现要软化10m³这种天然水，则需先加入Ca（OH）₂    g，后加入Na₂CO₃    g．

Answer 1

【答案】分析：（1）空气中的氧气不易溶于水，二氧化碳能溶于水，其它气体一般是难溶于水；
（2）混凝剂是溶液中水解生成胶体的盐类，净水作用是吸附悬浮杂质使其聚沉达到净化目的；
（3）净化水是除去悬浮杂质，软化水是除去钙镁离子；
（4）依据硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质（如7.1mgMgO），将水中的Ca²⁺、Mg²⁺质量折算成CaO的质量计算得到；
（5）硬水软化需要把钙离子和镁离子全部沉淀，加入氢氧化钙和镁离子、碳酸氢根离子反应，加入碳酸钠沉淀钙离子．
解答：解：（1）氧气能够较少量地溶解在水中，二氧化碳能够较多量地溶解在水中，所以天然水中溶解的气体主要有氧气和二氧化碳，故答案为：O₂；CO₂（或氮气）；
（2）混凝剂是吸附水中的微小悬浮颗粒，凝聚成较大的颗粒，而快速沉降的主要作用，要具备水解生成胶体的性质，所以常有铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，如明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等，
故答案为：明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁；铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，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，达到净化目的；
（3）水的净化是除去悬浮性杂质，一般用明矾进行；水的软化是降低Ca²⁺、Mg²⁺的浓度，方法很多，有离子交换法、石灰纯碱法等，
故答案为：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；
（4）某天然水中c（Ca²⁺）=1.2×10^-3mol?L^-1，c（Mg²⁺）=6×10^-4mol?L^-1，硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质（如7.1mgMgO）；1L水中钙离子物质的量=1.2×10^-3mol，相当于CaO质量=1.2×10^-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中镁离子物质的量=6×10^-4mol，相当于氧化镁质量6×10^-4mol×40g/mol=24mg，所以水的硬度==10°故答案为：10°；
（5）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^-=CO₃^2-+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．
点评：本题考查了盐类水解的应用，净水方法和软化原理，水的硬度计算需要理解题干信息，准确计算，题目难度中等．