Question

20．南海某小島上，可利用的淡水資源相當匱乏，解放軍戰(zhàn)士為了尋找合適的飲用水源，對島上山泉水進行分析化驗，結(jié)果顯示山泉水屬于硬水．
（1）硬水是指含有較多Ca²⁺、Mg²⁺的水，硬水加熱后產(chǎn)生沉淀的離子方程式為：Ca²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O或Mg²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+CO₂↑+H₂OMgCO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑+H₂O（寫出生成一種沉淀物的即可）．
（2）硬度為1°的水是指每升水含10mg CaO或與之相當?shù)奈镔|(zhì)（如7.1mg MgO），已知水的硬度在8°以下的稱為軟水，在8°以上的稱為硬水．已知島上山泉水中c（Ca²⁺）=1.2×10^-3mol/L，c（Mg²⁺）=6×l0^-4 mol/L，那么此水是（填“是”或“否”）屬于硬水．
（3）離子交換法是軟化水的常用方法．聚丙烯酸鈉是一種離子交換樹脂，寫出聚丙烯酸鈉單體的結(jié)構(gòu)簡式CH₂=CHCOONa．
（4）解放軍戰(zhàn)士通常向水中加入明礬凈水，請用離子方程式解釋其凈水原理：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺．
（5）島上還可以用海水淡化來獲得淡水．下面是海水利用電滲析法獲得淡水的原理圖，已知海水中含Na⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等離子，電極為惰性電極．請分析下列問題：
①陽離子交換膜是指B（填A或B）．
②寫出通電后陽極區(qū)的電極反應式2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極區(qū)的現(xiàn)象是：電極上產(chǎn)生氣泡，溶液中出現(xiàn)少量白色沉淀．

Answer 1

分析 （1）硬水是含有較多可溶性鈣鹽、鎂鹽的水，硬水中的碳酸氫鈣受熱分解生成碳酸鈣沉淀；
（2）依據(jù)硬度為1°的水是指每升水含10mgCaO或與之相當?shù)奈镔|(zhì)（如7.1mgMgO），將水中的Ca²⁺、Mg²⁺質(zhì)量折算成CaO的質(zhì)量計算得到；
（3）聚丙烯酸鈉的單體為丙烯鈉；
（4）鋁離子水解生成氫氧化鋁和氫離子，氫氧化鋁具有吸附性能夠吸附雜質(zhì)顆粒，可以用來凈水；
（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；
②根據(jù)陽極是氯離子放電，陰極區(qū)是氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大．

解答 解：（1）硬水是含有較多可溶性鈣鹽、鎂鹽的水，即硬水是含有較多Ca²⁺、Mg²⁺的水，硬水中的碳酸氫鈣和碳酸氫鎂受熱分解生成碳酸鈣和碳酸鎂沉淀，碳酸鎂可進一步轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，硬水中的碳酸氫鈣受熱分解生成碳酸鈣沉淀，方程式為：Ca²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O，或碳酸氫鎂受熱分解生成碳酸鎂，碳酸鎂加熱和水反應生成更難溶的氫氧化鎂沉淀，反應的離子方程式為：Mg²⁺+2HCO₃^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O  MgCO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Ca²⁺、Mg²⁺，Ca²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O或 Mg²⁺+2HCO₃^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O  MgCO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑+H₂O；
（2）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|(zhì)（如7.1mgMgO）；1L水中鈣離子物質(zhì)的量=1.2×10^-3mol，相當于CaO質(zhì)量=1.2×10^-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中鎂離子物質(zhì)的量=6×10^-4mol，相當于氧化鎂質(zhì)量6×10^-4mol×40g/mol=24mg，水的硬度=$\frac{67.2mg}{10mg}$+$\frac{24mg}{7.1mg}$=10°，屬于硬水；
故答案為：是；
（3）聚丙烯酸鈉的單體為丙烯鈉，結(jié)構(gòu)簡式：CH₂=CHCOONa，故答案為：CH₂=CHCOONa；
（4）鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體能吸附水中的懸浮物和色素，達到凈水的目，鋁離子水解生成氫氧化鋁和氫離子的離子方程式：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺；
（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，隔膜B和陰極相連，陰極是陽離子放電，所以隔膜B是陽離子交換膜，
故答案為：B；
②根據(jù)陽極是氯離子放電：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極區(qū)是氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大，和鈣離子，鎂離子形成白色沉淀，
故答案為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；電極上產(chǎn)生氣泡，溶液中出現(xiàn)少量白色沉淀．

點評 本題考查了化學和生活，涉及硬水及其軟化，明礬凈水等，明確相關(guān)概念及電解原理是解題關(guān)鍵，注意化學知識的積累，題目難度中等．