Question

6．20世纪，全球人口增两倍，人类用水则激增五倍，约12亿人用水短缺，水资源短缺尤其是水质性缺水成了世界共同面对的资源危机，生活、工业、农业污水是污水主要来源，污水的处理原理顺理成章成为新兴朝阳产业．
（1）硬水和软水的区别是硬水中的钙镁离子含量较高，如何区分硬水和软水加入少量肥皂水，能产生泡沫的为软水，不产生泡沫，而产生白色沉淀的为硬水（写出一种方法即可）．
（2）硬水会给人类生产生活带来危害，试写出其中的一条：浪费肥皂，导致衣服洗不干净（或锅炉内结成锅垢，降低了锅炉的导热性、浪费燃料，甚至产生锅炉的爆炸等）．
（3）硬水的软化十分重要，硬水的硬度有暂时硬度和永久硬度之分．硬水软化的方法通常有加热法、离子交换法、药剂法等．
a．加热法通常用于降低硬水的暂时硬度，请任写一个加热法转化硬水时所发生的化学反应方程式Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑．
b．用NaR表示离子交换树脂中的有机高分子电解质，任写一个表示离子交换法软化水的离子反应方程式Ca²⁺+2NaR=CaR₂+2Na⁺、Mg²⁺+2NaR=MgR₂+2Na⁺．
c．常用的用于药剂法软化水的化学药剂有纯碱、生石灰（写俗名）．
（4）用离子交换法除去Q立方米溶液中的Mⁿ⁺，已知Mⁿ⁺浓度为cmol/L，NaR的相对分子质量为Mg/mol，则需要离子交换树脂1000McnQg（设离子交换树脂全由NaR组成）．

Answer 1

分析 （1）硬水是溶有较多含钙、镁物质的水； 软水是溶有较少或不含钙、镁物质的水；加肥皂水，易起浮渣儿的是硬水，有很多泡沫的是软水；
（2）用硬水洗衣粉，钙镁离子会导致浪费肥皂、洗的衣服不干净；长期使用硬水的锅炉会浪费燃料、甚至爆炸；
（3）a．加热的方法只能暂时解决硬水的硬度，写出碳酸氢钙加热分解生成碳酸钙沉淀和水、二氧化碳的反应方程式；
b．阳离子交换树脂是把水中的钙离子和镁离子通过阳离子交换除去；
c．药剂法软化该天然水，可加CaO、Na₂CO₃；
（4）根据n=cV计算出Mⁿ⁺的物质的量，再根据电荷守恒计算出需要NaR的物质的量，再根据m=nM计算出其质量．

解答 解：（1）钙镁离子含量较高的水为硬水，可以用肥皂水区别硬水和软水，方法为：加入少量肥皂水，搅拌后泡末多的是软水，产生白色沉淀的是硬水，
故答案为：硬水中的钙镁离子含量较高；加入少量肥皂水，能产生泡沫的为软水，不产生泡沫，而产生白色沉淀的为硬水；
（2）使用硬水会给生活和生产带来许多麻烦，如：浪费肥皂，导致衣服洗不干净；锅炉内结成锅垢，降低了锅炉的导热性、浪费燃料，甚至产生锅炉的爆炸等，
故答案为：浪费肥皂，导致衣服洗不干净（或锅炉内结成锅垢，降低了锅炉的导热性、浪费燃料，甚至产生锅炉的爆炸等）
（3）a．加热硬水后，碳酸氢盐会转化成碳酸盐沉淀，如加热碳酸氢钙，分解生成碳酸钙、水、二氧化碳，化学反应为：Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑，该方法只能暂时解决硬水的硬度，
故答案为：暂时；Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
b．离子交换树脂可以除去钙离子和镁离子得到软水，离子交换树脂发生的反应为：Ca²⁺+2NaR=CaR₂+2Na⁺、Mg²⁺+2NaR=MgR₂+2Na⁺，
故答案为：Ca²⁺+2NaR=CaR₂+2Na⁺、Mg²⁺+2NaR=MgR₂+2Na⁺；
c．药剂法软化该天然水，可先加CaO，后加Na₂CO₃，可使过量Ca²⁺除去，发生的反应为Ca（HCO₃）₂+Ca（0H）₂═2CaCO₃↓+2H₂O、Mg（HCO₃）₂+2Ca（0H）₂═2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O、MgCl₂+Ca（0H）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂、CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl，
故答案为：纯碱、生石灰；
（4）用离子交换法除去Q立方米溶液中的Mⁿ⁺，已知Mⁿ⁺浓度为cmol/L，则含有Mⁿ⁺的物质的量为：cmol/L×1000×QL=1000cQmol，
Mⁿ⁺反应后生成MR_n，则需要NaR的物质的量为：1000ncQmol，质量为：Mg/mol×1000ncQmol=1000McnQg，
故答案为：1000McnQ．

点评 本题考查了性质实验方案的设计、离子方程式的计算等知识，题目难度中等，试题知识点较多，侧重考查硬水及其处理方法，注意掌握硬水和软水的区别及硬水的危害、处理方法．