Question

现代海水的淡化方法：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如下图所示。

(1)现有阳离子交换树脂(HR)和阴离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中分别装入的离子交换树脂是(填代号表示)：A柱________________，B柱_________________。

(2)说明按上述顺序装柱的理由是__________________。

(3)使含有Ca²⁺、Mg²⁺且pH=7的硬水通过一种氢离子交换树脂HR，水被软化，pH变为4，则这种硬水中Ca²⁺、Mg²⁺总浓度为_______________mol·L^-1。

Answer 1

(1)HR  ROH  (2)见解析  (3)5×10^-5

解析：若海水先通过阴离子交换树脂(ROH)，发生反应：Cl^-+ROHRCl+OH^-，溶液中就会有较多OH^-，这样使海水中Mg²⁺转化为Mg(OH)₂沉淀，造成管道堵塞，而使海水淡化失败。所以应先使海水通入HR树脂，再通过ROH树脂。反应方程式为：

Mg²⁺+2HRMgR₂+2H⁺，

Ca²⁺+2HRCaR₂+2H⁺。

硬水软化与海水淡化原理相似，由Ca²⁺、Mg²⁺与HR反应化学方程式可知c(Ca²⁺+Mg²⁺)=c (H⁺)，而c(H⁺)=10^-pH=10^-4 mol·L^-1。