Question

沒(méi)有水就沒(méi)有生命，自然界中的水豐富多樣。下面是某中學(xué)一研究小組在研究水時(shí)所記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，請(qǐng)根據(jù)已學(xué)知識(shí)解釋。

（1）雷雨天后，一同學(xué)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(huì)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(xué)家附近有一口老井，井中之水冬天溫?zé)�、夏天冰涼，清澈無(wú)比。他從井中取了一杯清澈的井水到實(shí)驗(yàn)室里，加了幾滴明礬溶液。結(jié)果觀察到白色渾濁、少量無(wú)色氣泡產(chǎn)生等現(xiàn)象。推測(cè)這口老井水為什么會(huì)有“冬溫夏涼”的現(xiàn)象？清澈的井水中加明礬為什么會(huì)產(chǎn)生沉淀和氣泡？

（3）假期時(shí)某同學(xué)到一農(nóng)村的親戚家去度假，由于那里還沒(méi)裝自來(lái)水，日常用水都是從村邊的一口井里取來(lái)的。有一次他偶然發(fā)現(xiàn)，頭一天取回的清澈井水表面產(chǎn)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(zhì)。此后，他天天觀察，原來(lái)這個(gè)現(xiàn)象天天都存在。經(jīng)過(guò)分析他提出了一個(gè)假設(shè)， 并取樣回到學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了驗(yàn)證，證實(shí)了自己的假設(shè)。請(qǐng)你推測(cè)井水中可能含有較多的金屬離子是___________,你認(rèn)為該同學(xué)可以用什么方案驗(yàn)證所提出的假設(shè)______________________。

Answer 1

（1）Al(OH)₃和硅酸鹽等  明礬中Al³⁺水解產(chǎn)生Al(OH)₃膠狀物吸附水中懸浮物  （2）因井水的溫度相對(duì)恒定；明礬中Al³⁺與水中、發(fā)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(zhì)的懸濁液，當(dāng)加入明礬后，明礬電離出來(lái)的Al³⁺會(huì)水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體顆粒具有較強(qiáng)的吸附作用，易吸附泥沙等雜質(zhì)凝聚成較大顆粒而形成沉淀，從而使水變清。所以產(chǎn)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(chǎn)生沉淀”。

（2）井水是地下水，從地下深層流出的水會(huì)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(shí)會(huì)感到一股涼爽的感覺(jué)；冬天里由于氣溫低，井水比氣溫高，人接觸井水時(shí)就會(huì)有溫暖的感覺(jué)。估計(jì)這口井流出的地下水中含有一定量的、等離子，當(dāng)加入明礬時(shí)，Al³⁺可跟、等發(fā)生水解反應(yīng)：

Al³⁺+3====Al(OH)₃↓+3CO₂↑

所以，產(chǎn)生的沉淀是氫氧化鋁沉淀，氣體是二氧化碳。

（3）水中能產(chǎn)生“銹皮”，必定含有鐵元素。但剛?cè)∩系木�水清澈無(wú)色，過(guò)了相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間后才產(chǎn)生暗紅色的“銹皮”，說(shuō)明這種井水不可能含有三價(jià)鐵離子。聯(lián)系所學(xué)化學(xué)知識(shí)可推測(cè)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(zhuǎn)化為氫氧化鐵而產(chǎn)生紅棕色的“銹皮”。

實(shí)驗(yàn)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F(xiàn)e³⁺）。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(lái)可得出，該井水中含有Fe²⁺。