Question

9．淡水是一種重要的自然資源，是人類賴以生存不可缺少的物質．按要求回答下列問題：
（1）水質優(yōu)劣直接影響人體健康．天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵（填一種物質的名稱）．但混凝劑難以清除溶解于水中的有機物、無機物、微生物，混凝劑沉淀后還需要消毒、殺菌．
（2）硬水軟化的方法通常有加熱煮沸法、藥劑軟化法、離子交換法和電滲析法．在使用離子交換法時，NaR型離子交換樹脂使用一段時間后逐漸失去交換能力，將樹脂置于5%～8%的食鹽水中浸泡一段時間即可再生．在洗滌用水硬度較大時，洗衣粉與肥皂相比洗衣粉洗滌效果更好．
（3）硬度為1°的水是指每升水含10mg CaO或與之相當?shù)奈镔|（如7.1mg MgO）．若某天然水中c（Ca²⁺）=1.2×10^-3mol/L，c（Mg²⁺）=6×10^-4mol/L，則此水的硬度為10°．（保留整數(shù)）
（4）若（3）中的天然水還含有c（HCO₃^-）=8×10^-4mol/L，現(xiàn)要軟化10m³這種天然水，則需先加入Ca（OH）₂740g，后加入Na₂CO₃1484g．
（5）如圖是電滲析法淡化海水的原理圖，其中，電極A接直流電源的正極，電極B接直流電源的負極．
①隔膜A是陰（填“陰”或“陽”）離子交換膜．
②某種海水樣品，經分析含有大量的Na⁺、Cl^-，以及少量的K⁺、SO₄^2-．若用上述裝置對該海水進行淡化，當?shù)�化工作完成后，A、B、C三室中所得溶液（或液體）的pH分別為pH_a、pH_b、pH_c，則其大小順序為pH_a＜pH_b＜pH_c．

Answer 1

分析 （1）混凝劑是溶液中水解生成膠體的鹽類，凈水作用是吸附懸浮雜質使其聚沉達到凈化目的；除去難溶物后還有消毒、殺菌；
（2）軟化水是除去鈣鎂離子；用一定濃度的食鹽水浸泡可以使NaR型離子交換樹脂再生；硬水中肥皂易生成沉淀；
（3）依據硬度為1°的水是指每升水含10mgCaO或與之相當?shù)奈镔|（如7.1mgMgO），將水中的Ca²⁺、Mg²⁺質量折算成CaO的質量計算得到；
（4）硬水軟化需要把鈣離子和鎂離子全部沉淀，加入氫氧化鈣和鎂離子、碳酸氫根離子反應，加入碳酸鈉沉淀鈣離子；
（5）①陰離子交換膜只允許陰離子自由通過，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過；電解池的陰極是氫離子放電，陽極是氫氧根離子放電；
②電極A為陽極，電極B為陰極，電解池的陰極是氫離子放電，陽極是氫氧根離子放電．

解答 解：（1）混凝劑是吸附水中的微小懸浮顆粒，凝聚成較大的顆粒，而快速沉降的主要作用，要具備水解生成膠體的性質，所以常有鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應氫氧化物膠體，如明礬，鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體和氫離子，氫氧化鋁膠體具有吸附性，所以能凈水，硫酸鋁，硫酸鐵，硫酸亞鐵也可以起到凈水的作用；混凝劑吸附懸浮雜質使其聚沉達到凈水的目的，另外溶液中還有病毒細菌等，有害物質，還要消毒、殺菌；
故答案為：明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵；消毒、殺菌；
（2）水的軟化是降低Ca²⁺、Mg²⁺的濃度，方法很多，有加熱煮沸法、藥劑軟化法、離子交換法和電滲析法等；用5%～8%的食鹽水浸泡可以使NaR型離子交換樹脂再生；硬水中的鈣鎂離子與肥皂中的硬質酸根離子結合生成沉淀，從而失去洗滌能力，所以洗衣粉與肥皂相比洗衣粉洗滌效果更好；
故答案為：加熱煮沸法、藥劑軟化法；5%～8%的食鹽水；洗衣粉；
（3）某天然水中c（Ca²⁺）=1.2×10^-3mol•L^-1，c（Mg²⁺）=6×10^-4mol•L^-1，硬度為1°的水是指每升水含10mgCaO或與之相當?shù)奈镔|（如7.1mgMgO）；1L水中鈣離子物質的量=1.2×10^-3mol，相當于CaO質量=1.2×10^-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中鎂離子物質的量=6×10^-4mol，相當于氧化鎂質量6×10^-4mol×40g/mol=24mg，所以水的硬度=$\frac{67.2mg}{10mg}$+$\frac{24mg}{7.1mg}$=10°；
故答案為：10°；
（4）10m³這種天然水水中含有鈣離子物質的量=10×10³L×1.2×10^-3mol•L^-1=12mol；鎂離子物質的量=10×10³L×6×10^-4mol•L^-1=6mol；碳酸氫根離子物質的量=10×10³L×8×10^-4mol•L^-1=8mol；加入氫氧化鈣發(fā)生的反應為：
Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓ HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O
1    2                1   1     1
6mol 12mol          8mol 8mol  8mol
共需氫氧根物質的量20mol；
需要Ca（OH）₂物質的量10mol，氫氧化鈣質量為74g/mol×10mol=740g，
水溶液中Ca²⁺物質的量為12mol+10mol=22mol，
其中需要加入的 碳酸根離子為22mol-8mol=14mol，需要碳酸鈉的質量為14mol×106g/mol=1484g，
故答案為：740；1484；
（5）①電解池的陰極是氫離子放電，陽極是氫氧根離子放電，隔膜A是陰離子交換膜，隔膜C是陽離子交換膜，故答案為：陰；
②電極A為陽極，電極B為陰極，陰極是氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子，陽極是氫氧根離子放電生成氧氣和氫離子，隔膜A是陰離子交換膜，隔膜C是陽離子交換膜，則導致A室顯酸性，B室顯中性，C室顯堿性，所以pH大小順序為：pH_a＜pH_b＜pH_c，
故答案為：pH_a＜pH_b＜pH_c．

點評 本題考查了鹽類水解的應用、凈水方法和軟化原理、水的硬度計算等，需要理解題干信息，準確計算，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和計算能力．