Question

【題目】水的硬度常用一種規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。通常把1 L的水中含10 mg CaO(或相當(dāng)于10 mg CaO的物質(zhì))稱為1。Ca2＋、Mg2＋的硬度之和稱為總硬度�？傆捕仍�8以上的水稱為硬水。例如某水樣分析含Ca2＋44 mg/L，含Mg2＋18 mg/L，則通過(guò)Ca2＋～CaO和Mg2＋～CaO的關(guān)系式，計(jì)算出1 L這種水相當(dāng)于含103.6 mg CaO，即總硬度為10.4。
現(xiàn)在我區(qū)某地用水所含Ca2＋、Mg2＋、HCO3－物質(zhì)的量濃度如下：
c(Ca2＋)＝1×10－3mol/L、c(Mg2＋)＝5×10－4mol/L、c(HCO3－)＝8×10－4mol/L。
通過(guò)計(jì)算回答：
（1）這種用水的總硬度為。
（2）要使這種硬水軟化，每1m3的水中，應(yīng)加入g消石灰，g純堿。

Answer 1

【答案】
（1）8.4
（2）66.6；116.6
【解析】題示信息給出了硬度及其計(jì)算方法等新知識(shí)，既給出知識(shí)，又教會(huì)方法，關(guān)鍵是分析1L水中所含CaO或相當(dāng)于CaO的物質(zhì)的質(zhì)量。(1)設(shè)水樣的體積為1L，則
n(Ca2＋)＝1×10－3mol，
n(Mg2＋)＝5×10－4mol，
n(HCO3－)＝8×10－4mol，
由Ca2＋～CaO和Mg2＋～CaO關(guān)系式知，相當(dāng)于該水樣中含CaO：1×10－3＋5×10－4＝1.5×10－3(mol)，其質(zhì)量為1.5×10－3×56×103＝84(mg)。
所以水的總硬度為84/10＝8.4。(2)1m3水樣中n(Ca2＋)＝1mol，n(Mg2＋)＝0.5mol，n(HCO3－)＝0.8mol，可將溶質(zhì)看成Ca(HCO3)2：0.4mol(暫時(shí)硬度)；Ca2＋：0.6mol和Mg2＋：0.5mol(永久硬度)。
加入消石灰時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：
Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2=2CaCO3↓＋2H2O
0.4mol0.4mol
Mg2＋ ＋ Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋Ca2＋
0.5mol0.5mol0.5mol
故共需Ca(OH)2質(zhì)量為(0.4＋0.5)mol×74g·mol－1＝66.6g。
再加入Na2CO3時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：
Ca2＋ ＋ CO32－ =CaCO3↓
(0.6＋0.5)mol(0.6＋0.5)mol
故共需Na2CO3質(zhì)量為(0.6＋0.5)mol×106g·mol－1＝116.6g。