Question

3．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(zhì)．請回答下列問題：
（1）水質(zhì)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、硫酸鐵（填兩種物質(zhì)的名稱），其凈水作用的原理是鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應(yīng)的氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物，并破壞水中帶其他異電的膠體，使其聚沉達(dá)到凈水的目的．
（2）水的凈化與軟化的區(qū)別是水的凈化是用絮凝劑將水中懸浮物或膠體沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子．
（3）硬度為1的水是指每升水含10mg CaO或與之相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)（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°．
（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(fù)極．

①隔膜A是陰離子交換膜（填“陰”或“陽”）．
②某種海水樣品，經(jīng)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(jìn)行淡化，當(dāng)?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?yàn)閜H_a＜pH_b＜pH_c．

Answer 1

分析 （1）鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應(yīng)的氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物，達(dá)到凈水的目的；
（2）水的凈化是用絮凝劑將水中懸浮物或膠體沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子；
（3）鈣離子、鎂離子物質(zhì)的量之和相當(dāng)于CaO物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算1L水中CaO的質(zhì)量可得水的硬度；
（4）加入氫氧化鈣將鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀，將碳酸氫根離子轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，與部分鈣離子結(jié)合為碳酸鈣沉淀，由于鈣離子最終轉(zhuǎn)化為碳酸鈣沉淀，可知n（Ca²⁺）+n[Ca（OH）₂]=n（HCO₃^-）+n（Na₂CO₃）；
（5）①電極A接直流電源的正極，電極B接直流電源的負(fù)極，A室發(fā)生氧化反應(yīng)，是氫氧根離子放電，C室發(fā)生還原反應(yīng)，是氫離子放電，B室盛放海水，為保持電中性，陰離子向A室移動(dòng)，陽離子向B室移動(dòng)；
②A室有酸生成，溶液呈酸性，B室為水，為中性，C室有堿生成，溶液呈堿性．

解答 解：（1）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、硫酸鐵等，其凈水作用的原理是：鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應(yīng)的氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物，并破壞水中帶其他異電的膠體，使其聚沉達(dá)到凈水的目的，
故答案為：明礬、硫酸鐵等；鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應(yīng)的氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物，并破壞水中帶其他異電的膠體，使其聚沉達(dá)到凈水的目的；
（2）水的凈化是用絮凝劑將水中懸浮物或膠體沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子，
故答案為：水的凈化是用絮凝劑將水中懸浮物或膠體沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子；
（3）若某天然水中c（Ca²⁺）=1.2×10^-3mol/L，c（Mg²⁺）=6×10^-4mol/L，
則1L水中CaO物質(zhì)的量相當(dāng)于1.2×10^-3mol/L+6×10^-4mol=1.8×10^-3mol，
則1L水中CaO的質(zhì)量為1.8×10^-3mol×56g/mol×1000mg/g=100.8mg
則水的硬度為$\frac{100.8mg}{10mg}$=10°
故答案為：10°；
（4）10m³這種天然水中，n（Ca²⁺）=1.2×10^-3mol/L×10000L=12mol，n（Mg²⁺）=6×10^-4mol/L×10000l=6mol，n（HCO₃^-）=8×10^-4mol/L×10000L=8mol，
加入氫氧化鈣將鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀，將碳酸氫根離子轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，與部分鈣離子結(jié)合為碳酸鈣沉淀，
則n[Ca（OH）₂]=n（Mg²⁺）+$\frac{1}{2}$n（HCO₃^-）=6mol+4mol=10mol，故m[Ca（OH）₂]=10mol×74g/mol=740g，
由于鈣離子最終轉(zhuǎn)化為碳酸鈣沉淀，可知n（Ca²⁺）+n[Ca（OH）₂]=n（HCO₃^-）+n（Na₂CO₃），則n（Na₂CO₃）=n（Ca²⁺）+n[Ca（OH）₂]-n（HCO₃^-）=12mol+10mol-8mol=14mol，故m（Na₂CO₃）=14mol×106g/mol=1484g，
故答案為：740；1484；
（5）①電極A接直流電源的正極，電極B接直流電源的負(fù)極，A室發(fā)生氧化反應(yīng)，是氫氧根離子放電，C室發(fā)生還原反應(yīng)，是氫離子放電，B室盛放海水，為保持電中性，陰離子向A室移動(dòng)，陽離子向B室移動(dòng)，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，陰離子交換膜只允許陰離子自由通過，則隔膜A是陰離子交換膜，隔膜C是陽離子交換膜，
故答案為：陰；
②A室有酸生成，溶液呈酸性，B室為水，為中性，C室有堿生成，溶液呈堿性，故溶液pH值：pH_a＜pH_b＜pH_c，
故答案為：pH_a＜pH_b＜pH_c．

點(diǎn)評 本題以水的凈化、軟化以及海水淡化為載體考查物質(zhì)分離提純，涉及凈化原理、水的硬度、化學(xué)計(jì)算、電解原理應(yīng)用等，（4）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)，關(guān)鍵是理解加入藥品的作用．