Question

[化學(xué)--選修2：化學(xué)與技術(shù)]
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(zhì)，水質(zhì)優(yōu)劣直接影響人體健康．請(qǐng)回答下列問題：
（1）某貧困山區(qū)，為了尋找合適的飲用水，對(duì)山上的泉水進(jìn)行了分析化驗(yàn)，結(jié)果顯示，水中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和SO

2- 4

．則該硬水的硬度屬于

 

 （填“暫時(shí)”或“永久”）硬度，若要除去Ca²⁺、Mg²⁺，可以往水中加入石灰和純堿，試劑加入時(shí)先加

 

后加

 

．
（2）我國(guó)規(guī)定飲用水的硬度不能超過25度．硬度的表示方法是：將水中的Ca²⁺和Mg²⁺都看作Ca²⁺，并將其折算成CaO的質(zhì)量，通常把1L水中含有10mg CaO稱為1度．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)本地區(qū)地下水的硬度進(jìn)行檢測(cè)．
═實(shí)驗(yàn)中涉及的部分反應(yīng)：
M²⁺（金屬離子）+EBT（鉻黑T）=MEBT
     藍(lán)色       酒紅色
M²⁺（金屬離子）+Y^4-（EDTA）=MY^2-
MEBT+Y^4-（EDTA）=MY^2-+EBT（鉻黑T）
實(shí)驗(yàn)過程：
①取地下水樣品25.00mL進(jìn)行預(yù)處理．寫出由Mg²⁺引起的暫時(shí)硬度的水用加熱方法處理時(shí)所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

；
②預(yù)處理的方法是向水樣中加入濃鹽酸，煮沸幾分鐘，煮沸的目的是

 

；
③將處理后的水樣轉(zhuǎn)移到250mL的錐形瓶中，加入氨水--氯化銨緩沖溶液調(diào)節(jié)pH為10，滴加幾滴鉻黑T溶液，用0.01000mol?L^-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定．滴定終點(diǎn)的顏色變化為

 

，滴定終點(diǎn)時(shí)共消耗EDTA溶液15.00mL，則該地下水的硬度為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的，這種硬度叫做永久硬度；根據(jù)除雜時(shí)不能引入新的雜質(zhì)；
（2）①根據(jù)Ca（HCO₃）₂和Mg（HCO₃）₂的性質(zhì)分析水垢形成的過程、寫出水垢形成的過程的化學(xué)方程式；
②反應(yīng)生成的二氧化碳能溶于水，要加熱除去；
③EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和消耗的體積，求出金屬離子的物質(zhì)的量，再求出氧化鈣的質(zhì)量和水的硬度．

解答：解：（1）因水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的，這種硬度叫做永久硬度；已知水中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和SO₄^2-，則該硬水的硬度屬于永久硬度；因除雜時(shí)不能引入新的雜質(zhì)，過量的鈣離子通過純堿來除去，故先加石灰，后加純堿，
故答案為：永久； 石灰；純堿；
（2）①由于自然界的水中大都溶有一定量的Mg（HCO₃）₂，在受熱時(shí)生成Mg（OH）₂，這種白色固體在容器內(nèi)壁上積淀，即形成水垢，所以水垢形成的過程的方程式為：Mg（HCO₃）₂

△   .

Mg（OH）₂↓+2CO₂↑，
故答案為：Mg（HCO₃）₂

△   .

Mg（OH）₂↓+2CO₂↑；
②預(yù)處理的方法是向水樣中加入濃鹽酸，鹽酸與Mg（HCO₃）₂反應(yīng)生成二氧化碳，CO₂能溶于水，所以要加熱煮沸除去，
故答案為：除去溶解的CO₂；
③根據(jù)已知反應(yīng)可知滴定前溶液為酒紅色，滴定結(jié)束后為藍(lán)色，所以溶液顏色變化為酒紅色變?yōu)樗{(lán)色；
用0.01000mol?L^-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，滴定終點(diǎn)時(shí)共消耗EDTA溶液15.00mL，則n（M²⁺）=n（EDTA）=0.01000mol?L^-1×15.00×10^-3=1.5×10^-4mol，
則25ml水中m（CaO）=nM=56g/mol×1.5×10^-4mol=8.2mg，所以1L水中m（CaO）=8.2mg×

1000

25

=336mg，通常把1L水中含有10mg CaO稱為1度，所以該地下水的硬度為

336mg

10mg

=33.6度，
故答案為：酒紅色變?yōu)樗{(lán)色；33.6度．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道化學(xué)和生活相結(jié)合的題目，注重知識(shí)的遷移應(yīng)用，難度不大，能較好的考查學(xué)生分析和解決問題的能力．