Question

[化学--选修2：化学与技术]
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）某贫困山区，为了寻找合适的饮用水，对山上的泉水进行了分析化验，结果显示，水中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和SO

2- 4

．则该硬水的硬度属于

 

 （填“暂时”或“永久”）硬度，若要除去Ca²⁺、Mg²⁺，可以往水中加入石灰和纯碱，试剂加入时先加

 

后加

 

．
（2）我国规定饮用水的硬度不能超过25度．硬度的表示方法是：将水中的Ca²⁺和Mg²⁺都看作Ca²⁺，并将其折算成CaO的质量，通常把1L水中含有10mg CaO称为1度．某化学实验小组对本地区地下水的硬度进行检测．
═实验中涉及的部分反应：
M²⁺（金属离子）+EBT（铬黑T）=MEBT
     蓝色       酒红色
M²⁺（金属离子）+Y^4-（EDTA）=MY^2-
MEBT+Y^4-（EDTA）=MY^2-+EBT（铬黑T）
实验过程：
①取地下水样品25.00mL进行预处理．写出由Mg²⁺引起的暂时硬度的水用加热方法处理时所发生反应的化学方程式：

 

；
②预处理的方法是向水样中加入浓盐酸，煮沸几分钟，煮沸的目的是

 

；
③将处理后的水样转移到250mL的锥形瓶中，加入氨水--氯化铵缓冲溶液调节pH为10，滴加几滴铬黑T溶液，用0.01000mol?L^-1的EDTA标准溶液进行滴定．滴定终点的颜色变化为

 

，滴定终点时共消耗EDTA溶液15.00mL，则该地下水的硬度为

 

．

Answer 1

分析：（1）根据水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度；根据除杂时不能引入新的杂质；
（2）①根据Ca（HCO₃）₂和Mg（HCO₃）₂的性质分析水垢形成的过程、写出水垢形成的过程的化学方程式；
②反应生成的二氧化碳能溶于水，要加热除去；
③EDTA标准溶液的浓度和消耗的体积，求出金属离子的物质的量，再求出氧化钙的质量和水的硬度．

解答：解：（1）因水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度；已知水中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和SO₄^2-，则该硬水的硬度属于永久硬度；因除杂时不能引入新的杂质，过量的钙离子通过纯碱来除去，故先加石灰，后加纯碱，
故答案为：永久； 石灰；纯碱；
（2）①由于自然界的水中大都溶有一定量的Mg（HCO₃）₂，在受热时生成Mg（OH）₂，这种白色固体在容器内壁上积淀，即形成水垢，所以水垢形成的过程的方程式为：Mg（HCO₃）₂

△   .

Mg（OH）₂↓+2CO₂↑，
故答案为：Mg（HCO₃）₂

△   .

Mg（OH）₂↓+2CO₂↑；
②预处理的方法是向水样中加入浓盐酸，盐酸与Mg（HCO₃）₂反应生成二氧化碳，CO₂能溶于水，所以要加热煮沸除去，
故答案为：除去溶解的CO₂；
③根据已知反应可知滴定前溶液为酒红色，滴定结束后为蓝色，所以溶液颜色变化为酒红色变为蓝色；
用0.01000mol?L^-1的EDTA标准溶液进行滴定，滴定终点时共消耗EDTA溶液15.00mL，则n（M²⁺）=n（EDTA）=0.01000mol?L^-1×15.00×10^-3=1.5×10^-4mol，
则25ml水中m（CaO）=nM=56g/mol×1.5×10^-4mol=8.2mg，所以1L水中m（CaO）=8.2mg×

1000

25

=336mg，通常把1L水中含有10mg CaO称为1度，所以该地下水的硬度为

336mg

10mg

=33.6度，
故答案为：酒红色变为蓝色；33.6度．

点评：本题是一道化学和生活相结合的题目，注重知识的迁移应用，难度不大，能较好的考查学生分析和解决问题的能力．