Question

[选修—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）天然水中溶解的气体主要有             、             。

（2）天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是                            其纯净水作用的原理是                                                               

（3）水的纯净和软化的区别是                                                  

（4）硬度为的水是指每升水含10或与之相当的物质（如7.1）。若某天然水中，，则此水的硬度为   ；

（5）若（4）中的天然水还含有，现要软化10这种天然水，则需先加入         ，后加入         。

Answer 1

（1）O₂     CO₂（或氮气）

（2）明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁

     铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉，达到净化目的

（3）水的净化是用混凝剂（如明矾等）将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子

（4）10°

（5）740    1484

解析:

本题主要考查天然水的净化和软化等知识，要求能根据题中信息计算天然水的硬度，以及通过计算确定软化时化学试剂的加入量。天然水的净化是利用含Al³⁺、Fe³⁺和Fe²⁺等盐的混凝剂水解生成的Al(OH)₃或Fe(OH)₃胶体吸附水中悬浮物，最终使其聚沉，达到净水的目的。水的软化是指利用化学方法除去水中Ca²⁺和Mg²⁺的过程。（4）水的硬度是由Ca²⁺和Mg²⁺共同产生的，即硬度为1.2×10^-3×56×10³/10+6×10^-4×40×10³/7.1=10°。（5）根据题中数据可以算出10m³这种天然水中含Ca²⁺为1.2×10^-3×10×10³=12mol，同理可求出含有Mg²⁺和HCO₃^-分别为6mol和8mol。软化硬水时，加入Ca(OH)₂发生的反应为2HCO₃^-+Ca²⁺+2OH^-=CaCO₃↓+CO₃^2-+2H₂O，Mg²⁺+2OH^-=Mg(OH)₂↓。两步反应共消耗10mol Ca(OH)₂，其质量为740g。此时被沉淀的Ca²⁺为4mol，水中剩余Ca²⁺为原天然水中剩余的8mol和加入Ca(OH)₂中的6mol，故还需加入14molNa₂CO₃使其沉淀完全，其质量为1484 g。