Question

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。
(1)含有較多       的水稱為硬水，硬水加熱后產生沉淀的離子方程式為____________(寫出生成一種沉淀物的即可)。
(2)下圖為某飲用水廠從天然水制備純凈水(去離子水)的工藝流程示意圖：

①活性炭的作用是____________；O₃消毒的優點是___________。
②A、B中放置的物質名稱分別是A_________；B__________。A、B中放置的物質是否可以互換?請說明原因__________。
(3)通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留, 從而獲得純凈水的方法稱為               。電滲析法凈化水時, 使離子通過半透膜的推動力是            。
(4)檢驗蒸餾水的純度時, 最簡單易行的方法是測定水的               。
(5)某城市用水中，c(Ca²⁺)為1.0×10^-3mol/L， c(Mg²⁺)為5.0×10^-4mol/L，c(HCO₃^-)為8.0×10^-4mol/L。如用藥劑軟化該水1000L，應加入Ca(OH) ₂           g， Na₂CO₃__________ g

Answer 1

(1)Ca²⁺、Mg²⁺  Ca²⁺+ 2HCO₃^-CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O(或Mg²⁺+ 2HCO₃^-MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O   MgCO₃+2H₂O=Mg(OH)₂+CO₂↑+H₂O)
(2) ①吸附水中的有機物(或去除水中的異味)；反應產物無毒無害
②陽子交換樹脂；陰離子交換樹脂；水中的Ca²⁺ 、Mg²⁺會與陰離子樹脂中的OH^-生成Mg(OH)₂、Ca(OH)₂沉淀造成堵塞，損壞離子交換樹脂。
(3)反滲透法；電勢差或電場力
(4)電導率或電阻率   
(5)66.6    116.6

(1)含鈣、鎂離子較多的水為硬水，硬水加熱后與碳酸氫根離子反應生成碳酸鈣沉淀、碳酸鎂沉淀或氫氧化鎂沉淀。離子方程式為：
Ca²⁺+2HCO₃^-CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O(或Mg²⁺+2HCO₃^-MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O   MgCO3+2H2O=Mg(OH)₂+CO₂↑+H₂O
(2)①活性炭具有吸附性，其作用為吸附水中的有機物(或去除水中的異味)，臭氧具有強氧化性，可用O₃消毒，其優點是還原產物無毒。
②A、B的作用除去鈣、鎂離子，應先透過金屬陽離子，則A為陽離子交換膜，B為陰離子交換膜，A、B不能放反，否則水中的Ca²⁺、Mg²⁺會與陰離子樹脂中的OH^-生成Mg(OH)₂、Ca(OH)₂沉淀造成堵塞，損壞離子交換樹脂。
(3)壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留，為反滲透法；電滲析法凈化水時，電勢差(或電場力)使離子通過半透膜。
(4)蒸餾水為純水，其電導率很低，則檢驗蒸餾水的純度時，最簡單易行的方法是測定水的電導率或電阻率。
(5)c(Ca²⁺)=1.0×10^-3mol/L，c(Mg²⁺)=5.0×10^-4mol/L，c(HCO₃^-)=8.0×10^-4mol/L．如用藥劑軟化該1000L，n(Ca²⁺)=1000L×1.0×10^-3mol/L=1mol
,n(Mg²⁺)=1000L×5.0×10^-4mol/L=0.5mol，
n(HCO₃^-)=1000L×8.0×10-4mol/L=0.8mol，加入氫氧化鈣發生的反應為：
Mg²⁺+2OH^-=Mg(OH)₂↓ 
0.5mol 1mol
HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O
0.8mol 0.8mol
共需要n(OH^-)=1.8mol則需要Ca(OH)₂的質量為1.8mol×1/2×74g/mol=66.6g
水溶液中Ca²⁺物質的量為1mol+0.9mol=1.9mol，其中需要加入的碳酸根離子為1.9mol-0.8mol=1.1mol，其質量為1.1mol×106g/mol=116.6g。