Question

沒有水就沒有生命，自然界中的水豐富多樣。下面是某中學一研究小組在研究水時所記錄的實驗現象，請根據已學知識解釋。

（1）雷雨天后，一同學取一杯外觀渾濁的河水，他在水中加了幾顆明礬晶體，攪拌后不一會兒，就變澄清透明，杯底有沉淀物。沉淀物的主要成分是___________，加明礬晶體攪拌后變澄清透明的原因是_________________________________。

（2）某同學家附近有一口老井，井中之水冬天溫熱、夏天冰涼，清澈無比。他從井中取了一杯清澈的井水到實驗室里，加了幾滴明礬溶液。結果觀察到白色渾濁、少量無色氣泡產生等現象。推測這口老井水為什么會有“冬溫夏涼”的現象？清澈的井水中加明礬為什么會產生沉淀和氣泡？

（3）假期時某同學到一農村的親戚家去度假，由于那里還沒裝自來水，日常用水都是從村邊的一口井里取來的。有一次他偶然發現，頭一天取回的清澈井水表面產生了一層暗紅色的“銹皮”，水桶底下還沉積有少量泥沙似的雜質。此后，他天天觀察，原來這個現象天天都存在。經過分析他提出了一個假設， 并取樣回到學校實驗室里進行了驗證，證實了自己的假設。請你推測井水中可能含有較多的金屬離子是___________,你認為該同學可以用什么方案驗證所提出的假設______________________。

Answer 1

（1）Al(OH)₃和硅酸鹽等  明礬中Al³⁺水解產生Al(OH)₃膠狀物吸附水中懸浮物  （2）因井水的溫度相對恒定；明礬中Al³⁺與水中、發生水解生成Al(OH)₃沉淀和CO₂氣體。（3）Fe²⁺  取新鮮水樣，加入KSCN溶液，不顯紅色，再加幾滴氯水，顯紅色，即可得證

解析：（1）渾濁的河水可以看成是含有一些泥沙雜質的懸濁液，當加入明礬后，明礬電離出來的Al³⁺會水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體顆粒具有較強的吸附作用，易吸附泥沙等雜質凝聚成較大顆粒而形成沉淀，從而使水變清。所以產生的沉淀物主要是“氫氧化鋁和硅酸鹽等”；原因是“鋁離子水解生成氫氧化鋁膠粒吸附泥沙產生沉淀”。

（2）井水是地下水，從地下深層流出的水會保持恒定的溫度，在夏天里由于氣溫較高，井水比氣溫低，人接觸井水時會感到一股涼爽的感覺；冬天里由于氣溫低，井水比氣溫高，人接觸井水時就會有溫暖的感覺。估計這口井流出的地下水中含有一定量的、等離子，當加入明礬時，Al³⁺可跟、等發生水解反應：

Al³⁺+3====Al(OH)₃↓+3CO₂↑

所以，產生的沉淀是氫氧化鋁沉淀，氣體是二氧化碳。

（3）水中能產生“銹皮”，必定含有鐵元素。但剛取上的井水清澈無色，過了相當長時間后才產生暗紅色的“銹皮”，說明這種井水不可能含有三價鐵離子。聯系所學化學知識可推測這種水可能含有一定量的亞鐵離子，亞鐵離子在空氣中氧化后易轉化為氫氧化鐵而產生紅棕色的“銹皮”。

實驗方案：第一步，取一新鮮的水樣，加入1 mol?L^-1 KSCN溶液，不變紅色（證明水中不含Fe³⁺）。第二步，另取一新鮮的水樣，先滴加幾滴氯水，再加入1 mol?L^-1 KSCN溶液，變紅色。

綜合起來可得出，該井水中含有Fe²⁺。