Question

【化學-選修2：化學與技術】（15分）

水是一種重要的自然資源，是人類賴以生存不可缺少的物質。水質優劣直接影響人體健康。請回答下列問題：

（1）天然水中溶解的氣體主要有__________、__________。

（2）天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是        ，其凈水作用的原理是_____。

（3）水的凈化和軟化的區別是__________。

（4）硬度為1°的水是指每升水含10mgCaO或與之相當的物質（如7．1mgMgO）。若某天然

水中c（Ca²）＝1．2×10^－3mol／L，c（Mg^2＋）＝6×10^－4mol／L，則此水的硬度為

_________。

   （5）若（4）中的天然水還含有c(HCO₃^-)＝8×10^－4mol／L，現要軟化10m³這種天然水，則需先加入Ca（OH）₂__________g，后加入Na₂CO₃___________g。

 

Answer 1

（1）O₂    CO₂（或氮氣） 

（2）明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵（答出任意一種正確試劑均可得分）

    鋁鹽（或鐵鹽）等在水中發生水解生成相應氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異電的膠體，使其聚沉，達到凈化目的

（3）水的凈化是用混凝劑（如明礬等）將水中膠體及懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子

（4）10°  （5）740     1484

解析:（1）空氣的主要成分是氧氣、氮氣和CO₂，所以天然水中溶解的氣體主要有氧氣和CO₂（氮氣）。

（2）作為凈水劑的一般是鋁鹽（例如明礬等），鐵鹽或亞鐵鹽等。這樣物質在水中可以水解生成相應的氫氧化物膠體，膠體可以吸附水中的懸浮物等使水凈化。

（3）凈化是用混凝劑（如明礬等）將水中膠體及懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子。（4）

1L水中鈣離子和鎂離子的物質的量分別是1．2×10^－3mol和6×10^－4mol，相當于氧化鈣的質量是1．2×10^－3mol×56＝6.72×10^－2g，相當于氧化鎂的質量是6×10^－4mol×40g＝2.4×10^－2g.所以硬度為

（5）10m³天然水中含有鈣離子、鎂離子、HCO₃^-的物質的量分別為12mol、6mol、8mol。所以生成氫氧化鎂沉淀需要Ca（OH）₂6mol，和HCO₃^-反應需要Ca（OH）₂4mol，同時生成8mol碳酸鈣沉淀。所以留在溶液中的鈣離子是12mol＋6mol＋4mol－8mol＝14mol，因此需要碳酸鈉14mol。所以需要氫氧化鈣的質量為10mol×74g/mol＝740g，碳酸鈉是14mol×106g/mol＝1484g。