Question

6．南海諸島是我國固有領土，但多數島上淡水資源匱乏，為檢驗某島上泉水是否達標，取樣品對其進行檢驗：
（1）硬水是指含有較多Ca²⁺、Mg²⁺的水，硬水加熱后產生沉淀的離子方程式
為Ca²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O或Mg²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O，MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂↓+CO₂↑；（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10mgCaO或與之相當的物質（如7.1mgMgO）．已知水的硬度在8°以下的稱為軟水，在8°以上的稱為硬度．已知島上山泉水中c（Ca²⁺）=1.2X10^-3mol/L，c（Mg²⁺）=6X10^-4mol/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．聚丙烯酸鈉是一種常見的離子交換樹脂，寫出聚丙乙烯酸鈉單體的結構簡式CH₂=CHCOONa．
（4）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．如圖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B（填“A”或“B”）．
②寫出通電后陽極區的電極反應式2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極區  的現象電極上產生氣泡，溶液中出現白色沉淀．

Answer 1

分析 （1）硬水中含有較多的Ca²⁺、Mg²⁺離子，陰離子含有HCO₃^-，加熱時碳酸氫鹽分解可生成難溶的CaCO₃或MgCO₃沉淀；
（2）依據硬度為1°的水是指每升水含10mgCaO或與之相當的物質（如7.1mgMgO），將水中的Ca²⁺、Mg²⁺質量折算成CaO的質量計算得到；
（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根據陽極是氯離子放電，陰極區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）通常按水中Ca²⁺、Mg²⁺的多少，把天然水分為硬水和軟水．含有較多Ca²⁺、Mg²⁺的水叫做硬水；如果水的硬度是由Ca（HCO₃）₂或Mg（HCO₃）₂所引起的，這種硬度叫做暫時硬度．具有暫時硬度的水可以用加熱的方法進行軟化，方程式為Ca²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O或Mg²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Ca²⁺、Mg²⁺；Ca²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O或Mg²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O，MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂↓+CO₂↑；
（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或與之相當的物質（如7.1mgMgO）；1L水中鈣離子物質的量=1.2×10^-3mol，相當于CaO質量=1.2×10^-3mol×56g/mol=67.2mg，1L水中鎂離子物質的量=6×10^-4mol，相當于氧化鎂質量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，結構簡式：CH₂=CHCOONa，
故答案為：CH₂=CHCOONa；
（4）鋁離子水解生成氫氧化鋁和氫離子，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根據陽極是氯離子放電：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極區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，鎂離子形成沉淀，
故答案為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；電極上產生氣泡，溶液中出現白色沉淀．

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，明確相關概念及電解原理是解題關鍵，題目難度中等．