Question

（12分）【化学—化学与技术】
南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28°(属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题：
（1）该泉水属于__________硬水(填写“暂时”或“永久”)。
（2）若要除去Ca²⁺、Mg²⁺可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加顺序为__________，原因是______________________________________________________。
（3）目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化，水中的Ca²⁺、Mg²⁺与交换树脂的__________起离子交换作用。当阴离子交换树脂失效后可放入___________溶液中再生。
（4）岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：

①阳离子交换膜是指_________(填“A”或“B”)。
②写出通电后阳极区的电极反应式：_____________________________；
阴极区的现象是：_____________________________________________。

Answer 1

（1）永久（1分）
（2）先加石灰后加纯碱（1分）     过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来（2分）
（3）H⁺（1分）      强碱（1分）
（4）①B （2分）     ②2Cl^--2e^-=Cl₂↑（2分）
电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀（2分）

试题分析：（1）钙、镁离子的硫酸盐形成的硬水属于永久硬水。
（2）若先加纯碱再加石灰，则过量的Ca²⁺无法除去，所以先加石灰后加纯碱，过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来。
（3）除去Ca²⁺、Mg²⁺用的是阳离子交换树脂，Ca²⁺、Mg²⁺和H⁺交换，即H⁺起交换作用。阴离子交换树脂中，OH^-起交换作用，失效后应放到强碱溶液中再生。
（4）由图可知，电解池的左端电极为阳极，右端电极为阴极，通电后阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则B应为阳离子交换膜才能实现海水变为淡水的转化。阳极区：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，阴极区：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，Mg²⁺+2OH^-=Mg(OH)₂↓，Ca²⁺+2OH^-=Ca(OH)₂(微溶)，所以阴极区的现象是：电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀。