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 ____________其净水作用的原理是________________________________________________________________；

（3）水的净化与软化的区别是____________________________________________

（4）硬度为1°的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质（如7.1 mg MgO）。若某天然水中c（Ca^2＋）＝1.2×10^－3 mol·L^－1，c（Mg^2＋）＝6×10^－4 mol·L^－1，则此水的硬度为________；

（5）若（4）中的天然水还含有c（HCO₃^-）＝8×10^－4 mol·L^－1，现要软化10 m³这种天然水，则需先加入Ca（OH）₂________ g，后加入Na₂CO₃________g。

Answer

（1）O2 CO2（或氮气）

（2）明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁（任选两种） 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，达到净化的目的

（3）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）10°

（5）740 1 484

【解析】（1）天然水中溶解的气体主要是空气，空气由N2、O2、CO2、H2O等气体组成。

（2）混凝剂的作用是净化水，即除去水中悬浮的杂质，能作混凝剂的物质为Fe3＋盐或Al3＋盐，其净水原理是应用Al3＋（或Fe3＋）的水解，Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋，Fe3＋＋3H2OFe（OH）3（胶体）＋3H＋，由于生成的胶体中胶粒有较大的比表面积，可以吸附水中的悬浮物，并且金属氢氧化物形成的胶粒吸附阳离子后带正电荷，破坏天然水中其他带异电的胶体，达到净水的目的。

（3）水的软化是降低其中Ca2＋、Mg2＋的含量，含较多Ca2＋、Mg2＋的水叫做硬水，不含或含较少Ca2＋、Mg2＋的水叫做软水。

（4）取1 L该硬水，其中n（Ca2＋）＝1.2×10－3 mol，m（CaO）＝1.2×10－3 mol×56 g·mol－1＝6.72×10－2 g，则由CaO引起的硬度为＝6.72°，该硬水中n（Mg2＋）＝6×10－4 mol，m（MgO）＝6×10－4 mol×40 g·mol－1＝2.4×10－2 g，则由MgO引起的硬度为＝3.38°，则此水的硬度为6.72°＋3.38°＝10.1°，约为10°。

（5）10 m3天然水中，n（Ca2＋）＝1.2×10－3 mol·L－1×10 m3×1 000 L·m－3＝12 mol，n（Mg2＋）＝6×10－4 mol·L－1×10 m3×1 000 L·m－3＝6 mol，n（HCO3-）＝8×10－4 mol·L－1×10 m3×1 000 L·m－3＝8 mol，应用石灰纯碱法软化硬水生成的沉淀为Mg（OH）2和CaCO3，其中发生的离子反应方程式为HCO3-＋OH－=CO32-＋H2O，Mg2＋＋2OH－=Mg（OH）2↓，Ca2＋＋CO32-=CaCO3↓，设加入Ca（OH）2的物质的量为x，Na2CO3的物质的量为y，则反应体系中n（Ca2＋）＝12 mol＋x，n（OH－）＝2x，n（CO32-）＝8 mol＋y，可得如下方程组

求得x＝10 mol，y＝14 mol，所以m[Ca（OH）2]＝10 mol×74 g·mol－1＝740 g，m（Na2CO3）＝14 mol×106 g·mol－1＝1 484 g。