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
（1）含有较多

 

的水称为硬水，硬水加热后产生沉淀的离子方程式为

 

（写出生成一种沉淀物的即可）．
（2）如图为某饮用水厂从天然水制备纯净水（去离子水）的工艺流程示意图：

①活性炭的作用是

 

；O₃消毒的优点是

 

．
②A、B中放置的物质名称分别是：A

 

；B

 

．A、B中放置的物质是否可以互换？请说明原因

 

．
（3）通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为

 

．电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是

 

．
（4）检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的

 

．
（5）某城市用水中c（Ca²⁺）为1.0×10^-3mol/L，c（Mg²⁺）为5.0×10^-4mol/L，c（HCO₃^-）为8.0×10^-4mol/L．如用药剂软化该1000L，应加入Ca（OH）2

g，Na₂CO₃

 

 g．

Answer 1

考点：物质的分离、提纯的基本方法选择与应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：实验设计题

分析：（1）含钙、镁离子较多的水为硬水，硬水加热后与碳酸氢根离子反应生成碳酸钙沉淀、碳酸镁沉淀或氢氧化镁沉淀；
（2）①活性炭具有吸附性，臭氧具有强氧化性，还原产物无毒；
②A、B的作用除去钙、镁离子，应先透过金属阳离子，否则生成氢氧化钙损坏离子交换膜；
（3）压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，为反渗透法；电渗析法净化水时，电势差使离子通过半透膜；
（4）蒸馏水为纯水，其电导率很低；
（5）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）含钙、镁离子较多的水为硬水，硬水加热后与碳酸氢根离子反应生成碳酸钙沉淀、碳酸镁沉淀或氢氧化镁沉淀，离子反应为Ca²⁺+2HCO₃^-

△   .

CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O（或Mg²⁺+2HCO₃^-

△   .

MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O、MgCO₃+2H₂O=Mg（OH）₂+CO₂↑+H₂O），
故答案为：Ca²⁺、Mg²⁺；Ca²⁺+2HCO₃^-

△   .

CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O（或Mg²⁺+2HCO₃^-

△   .

MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O、MgCO₃+2H₂O=Mg（OH）₂+CO₂↑+H₂O）；
（2）①活性炭具有吸附性，其作用为吸附水中的有机物（或去除水中的异味），臭氧具有强氧化性，可用O₃消毒，其优点是还原产物无毒，
故答案为：吸附水中的有机物（或去除水中的异味）；反应产物无毒无害；　
②A、B的作用除去钙、镁离子，应先透过金属阳离子，则A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜，不能放反A、B，否则水中的Ca²⁺、Mg²⁺会与阴离子树脂中的OH^-生成Mg（OH）₂、Ca（OH）₂沉淀造成堵塞，损坏离子交换树脂，
故答案为：阳离子交换树脂；阴离子交换树脂；水中的Ca²⁺、Mg²⁺会与阴离子树脂中的OH^-生成Mg（OH）₂、Ca（OH）₂沉淀造成堵塞，损坏离子交换树脂；
（3）压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，为反渗透法；电渗析法净化水时，电势差（或电场力）使离子通过半透膜，
故答案为：反渗透法；电势差或电场力；
（4）蒸馏水为纯水，其电导率很低，则检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率或电阻率，故答案为：电导率或电阻率；
（5）c（Ca²⁺）为1.0×10^-3mol/L，c（Mg²⁺）为5.0×10^-4mol/L，c（HCO₃^-）为8.0×10^-4mol/L．如用药剂软化该1000L，
n（Ca²⁺）=1000L×1.0×10^-3mol/L=1mol，n（Mg²⁺）=1000L×5.0×10^-4mol/L=0.5mol，n（HCO₃^-）=1000L×8.0×10^-4mol/L=0.8mol，
加入氢氧化钙发生的反应为：
Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓ 
0.5mol 1mol  
HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O
0.8mol 0.8mol
共需要n（OH^-）=1.8mol，
则需要Ca（OH）₂的质量为1.8mol×

1

2

×74g/mol=66.6g，
水溶液中Ca²⁺物质的量为1mol+0.9mol=1.9mol，
其中需要加入的碳酸根离子为1.9mol-0.8mol=1.1mol，其质量为1.1mol×106g/mol=116.6g，
故答案为：66.6；116.6．

点评：本题以水的净化和提纯考查混合物分离、提纯及净化原理，综合性较强，侧重分析能力、计算能力的考查，注意化学与技术、化学与生活的联系，题目难度中等，（5）中计算为解答的易错点．