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)下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。如用药剂软化该水1000L，应加入Ca(OH) ₂            g， Na₂CO₃__________ g

Answer

(1)Ca2+、Mg2+  Ca2++ 2HCO3-CaCO3↓+CO2↑+H2O(或Mg2++ 2HCO3- MgCO3↓+CO2↑+H2O   MgCO3+2H2O=Mg(OH)2+CO2↑+H2O)

(2) ①吸附水中的有机物(或去除水中的异味)；反应产物无毒无害

②阳子交换树脂；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)反渗透法；电势差或电场力

(4)电导率或电阻率   

(5)66.6    116.6

【解析】(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。离子方程式为：

 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。

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，A、B不能放反，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。

(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。

(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。

(5)c(Ca2+)=1.0×10-3mol/L，c(Mg2+)=5.0×10-4mol/L，c(HCO3-)=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-=CO32-+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。