Question

淡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。按要求回答下列问题：

（1）水质优劣直接影响人体健康。天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是___________(填一种物质的名称)，其净水作用的原理是_________________。混凝剂难以清除溶解于水中的有机物、无机物、微生物，混凝剂沉淀后还需要_____________。

（2）硬水的软化指的是_______________________。

（3）硬度为1°的水是指每升水含10mg CaO或与之相当的物质(如7.1mg MgO)。若某天然水中c(Ca²⁺)=1.2×10^-3mol/L，c(Mg²⁺)=6×10^-4mol/L，则此水的硬度为_____________。

（4）若（3）中的天然水还含有c(HCO₃^-)=8×10^-4mol/L，现要软化10m³这种天然水，则需先加入Ca(OH)₂____________g，后加入Na₂CO₃___________g。

（5）如图是电渗析法淡化海水的原理图，其中，电极A接直流电源的正极，电极B接直流电源的负极。

①隔膜A是_____________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。

②某种海水样品，经分析含有大量的Na^＋、Cl^-，以及少量的K^＋、SO₄^2-。若用上述装置对该海水进行淡化，当淡化工作完成后，A、B、C三室中所得溶液(或液体)的pH分别为pH_a、pH_b、pH_c，则其大小顺序为______________________。

Answer

（1）明矾，硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁(填其中任意一种)；铝盐或铁盐在水中发生水解反应生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中的悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉达到净水的目的； 消毒、杀菌；（2）除去或减少水中的Ca2+、Mg2+等的过程；（3）10°；（4）740；1484；（5）①阴；②pHa＜pHb＜pHc

【解析】

试题分析：（1）混凝剂是吸附水中的微小悬浮颗粒，凝聚成较大的颗粒，而快速沉降的主要作用，要具备水解生成胶体的性质，所以常有铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，如明矾，铝离子水解生成氢氧化铝胶体和氢离子，氢氧化铝胶体具有吸附性，所以能净水，硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁也可以起到净水的作用；混凝剂吸附悬浮杂质使其聚沉达到净水的目的，另外溶液中还有病毒细菌等，有害物质，还要消毒、杀菌；故答案为：明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁；铝盐或铁盐在水中发生水解反应生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中的悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉达到净水的目的；消毒、杀菌；

（2）硬水的软化指的是除去或减少水中的Ca2+、Mg2+等的过程，故答案为：除去或减少水中的Ca2+、Mg2+等的过程；

（3）某天然水中c(Ca2+)=1.2×10-3mol•L-1，c(Mg2+)=6×10-4mol•L-1，硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质(如7.1mgMgO)；1L水中钙离子物质的量=1.2×10-3mol，相当于CaO质量=1.2×10-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中镁离子物质的量=6×10-4mol，相当于氧化镁质量6×10-4mol×40g/mol=24mg，所以水的硬度=+=10°；故答案为：10°；

（4）10m3这种天然水水中含有钙离子物质的量=10×103L×1.2×10-3mol•L-1=12mol；镁离子物质的量=10×103L×6×10-4mol•L-1=6mol；碳酸氢根离子物质的量=10×103L×8×10-4mol•L-1=8mol；加入氢氧化钙发生的反应为：

Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓ HCO3-+OH-=CO32-+H2O

1 2 1 1 1

6mol 12mol 8mol 8mol 8mol

共需氢氧根物质的量20mol；

需要Ca(OH)2物质的量10mol，氢氧化钙质量为74g/mol×10mol=740g，

水溶液中Ca2+物质的量为12mol+10mol=22mol，

其中需要加入的 碳酸根离子为22mol-8mol=14mol，

需要碳酸钠的质量为14mol×106g/mol=1484g，故答案为：740；1484；

（5）①电解池的阴极是氢离子放电，阳极是氢氧根离子放电，隔膜A是阴离子交换膜，隔膜C是阳离子交换膜，故答案为：阴； ②电极A为阳极，电极B为阴极，阴极是氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，阳极是氢氧根离子放电生成氧气和氢离子，隔膜A是阴离子交换膜，隔膜C是阳离子交换膜，则导致A室显酸性，B室显中性，C室显碱性，所以pH大小顺序为：pHa＜pHb＜pHc，故答案为：pHa＜pHb＜pHc。

考点：考查了海水资源及其综合利用；原电池和电解池的工作原理；物质的分离、提纯的相关知识。