Question

6．20世紀(jì)，全球人口增兩倍，人類用水則激增五倍，約12億人用水短缺，水資源短缺尤其是水質(zhì)性缺水成了世界共同面對(duì)的資源危機(jī)，生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)污水是污水主要來(lái)源，污水的處理原理順理成章成為新興朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)．
（1）硬水和軟水的區(qū)別是硬水中的鈣鎂離子含量較高，如何區(qū)分硬水和軟水加入少量肥皂水，能產(chǎn)生泡沫的為軟水，不產(chǎn)生泡沫，而產(chǎn)生白色沉淀的為硬水（寫(xiě)出一種方法即可）．
（2）硬水會(huì)給人類生產(chǎn)生活帶來(lái)危害，試寫(xiě)出其中的一條：浪費(fèi)肥皂，導(dǎo)致衣服洗不干凈（或鍋爐內(nèi)結(jié)成鍋垢，降低了鍋爐的導(dǎo)熱性、浪費(fèi)燃料，甚至產(chǎn)生鍋爐的爆炸等）．
（3）硬水的軟化十分重要，硬水的硬度有暫時(shí)硬度和永久硬度之分．硬水軟化的方法通常有加熱法、離子交換法、藥劑法等．
a．加熱法通常用于降低硬水的暫時(shí)硬度，請(qǐng)任寫(xiě)一個(gè)加熱法轉(zhuǎn)化硬水時(shí)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑．
b．用NaR表示離子交換樹(shù)脂中的有機(jī)高分子電解質(zhì)，任寫(xiě)一個(gè)表示離子交換法軟化水的離子反應(yīng)方程式Ca²⁺+2NaR=CaR₂+2Na⁺、Mg²⁺+2NaR=MgR₂+2Na⁺．
c．常用的用于藥劑法軟化水的化學(xué)藥劑有純堿、生石灰（寫(xiě)俗名）．
（4）用離子交換法除去Q立方米溶液中的Mⁿ⁺，已知Mⁿ⁺濃度為cmol/L，NaR的相對(duì)分子質(zhì)量為Mg/mol，則需要離子交換樹(shù)脂1000McnQg（設(shè)離子交換樹(shù)脂全由NaR組成）．

Answer 1

分析 （1）硬水是溶有較多含鈣、鎂物質(zhì)的水； 軟水是溶有較少或不含鈣、鎂物質(zhì)的水；加肥皂水，易起浮渣兒的是硬水，有很多泡沫的是軟水；
（2）用硬水洗衣粉，鈣鎂離子會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)肥皂、洗的衣服不干凈；長(zhǎng)期使用硬水的鍋爐會(huì)浪費(fèi)燃料、甚至爆炸；
（3）a．加熱的方法只能暫時(shí)解決硬水的硬度，寫(xiě)出碳酸氫鈣加熱分解生成碳酸鈣沉淀和水、二氧化碳的反應(yīng)方程式；
b．陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是把水中的鈣離子和鎂離子通過(guò)陽(yáng)離子交換除去；
c．藥劑法軟化該天然水，可加CaO、Na₂CO₃；
（4）根據(jù)n=cV計(jì)算出Mⁿ⁺的物質(zhì)的量，再根據(jù)電荷守恒計(jì)算出需要NaR的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算出其質(zhì)量．

解答 解：（1）鈣鎂離子含量較高的水為硬水，可以用肥皂水區(qū)別硬水和軟水，方法為：加入少量肥皂水，攪拌后泡末多的是軟水，產(chǎn)生白色沉淀的是硬水，
故答案為：硬水中的鈣鎂離子含量較高；加入少量肥皂水，能產(chǎn)生泡沫的為軟水，不產(chǎn)生泡沫，而產(chǎn)生白色沉淀的為硬水；
（2）使用硬水會(huì)給生活和生產(chǎn)帶來(lái)許多麻煩，如：浪費(fèi)肥皂，導(dǎo)致衣服洗不干凈；鍋爐內(nèi)結(jié)成鍋垢，降低了鍋爐的導(dǎo)熱性、浪費(fèi)燃料，甚至產(chǎn)生鍋爐的爆炸等，
故答案為：浪費(fèi)肥皂，導(dǎo)致衣服洗不干凈（或鍋爐內(nèi)結(jié)成鍋垢，降低了鍋爐的導(dǎo)熱性、浪費(fèi)燃料，甚至產(chǎn)生鍋爐的爆炸等）
（3）a．加熱硬水后，碳酸氫鹽會(huì)轉(zhuǎn)化成碳酸鹽沉淀，如加熱碳酸氫鈣，分解生成碳酸鈣、水、二氧化碳，化學(xué)反應(yīng)為：Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑，該方法只能暫時(shí)解決硬水的硬度，
故答案為：暫時(shí)；Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
b．離子交換樹(shù)脂可以除去鈣離子和鎂離子得到軟水，離子交換樹(shù)脂發(fā)生的反應(yīng)為：Ca²⁺+2NaR=CaR₂+2Na⁺、Mg²⁺+2NaR=MgR₂+2Na⁺，
故答案為：Ca²⁺+2NaR=CaR₂+2Na⁺、Mg²⁺+2NaR=MgR₂+2Na⁺；
c．藥劑法軟化該天然水，可先加CaO，后加Na₂CO₃，可使過(guò)量Ca²⁺除去，發(fā)生的反應(yīng)為Ca（HCO₃）₂+Ca（0H）₂═2CaCO₃↓+2H₂O、Mg（HCO₃）₂+2Ca（0H）₂═2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O、MgCl₂+Ca（0H）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂、CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl，
故答案為：純堿、生石灰；
（4）用離子交換法除去Q立方米溶液中的Mⁿ⁺，已知Mⁿ⁺濃度為cmol/L，則含有Mⁿ⁺的物質(zhì)的量為：cmol/L×1000×QL=1000cQmol，
Mⁿ⁺反應(yīng)后生成MR_n，則需要NaR的物質(zhì)的量為：1000ncQmol，質(zhì)量為：Mg/mol×1000ncQmol=1000McnQg，
故答案為：1000McnQ．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、離子方程式的計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，試題知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重考查硬水及其處理方法，注意掌握硬水和軟水的區(qū)別及硬水的危害、處理方法．