Question

（12分）【化學(xué)—化學(xué)與技術(shù)】
南海某小島上，解放軍戰(zhàn)士為了尋找合適的飲用水源，對(duì)島上山泉水進(jìn)行分析化驗(yàn)，結(jié)果顯示水的硬度為28°(屬于硬水)，主要含鈣離子、鎂離子、氯離子和硫酸根離子。請(qǐng)思考下列問(wèn)題：
（1）該泉水屬于__________硬水(填寫(xiě)“暫時(shí)”或“永久”)。
（2）若要除去Ca²⁺、Mg²⁺可以往水中加入石灰和純堿，試劑添加順序?yàn)開(kāi)_________，原因是______________________________________________________。
（3）目前常用陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂來(lái)進(jìn)行水的軟化，水中的Ca²⁺、Mg²⁺與交換樹(shù)脂的__________起離子交換作用。當(dāng)陰離子交換樹(shù)脂失效后可放入___________溶液中再生。
（4）島上還可以用海水淡化來(lái)獲得淡水。下面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(qǐng)分析下列問(wèn)題：

①陽(yáng)離子交換膜是指_________(填“A”或“B”)。
②寫(xiě)出通電后陽(yáng)極區(qū)的電極反應(yīng)式：_____________________________；
陰極區(qū)的現(xiàn)象是：_____________________________________________。

Answer 1

（1）永久（1分）
（2）先加石灰后加純堿（1分）     過(guò)量的鈣離子可通過(guò)純堿使之沉淀下來(lái)（2分）
（3）H⁺（1分）      強(qiáng)堿（1分）
（4）①B （2分）     ②2Cl^--2e^-=Cl₂↑（2分）
電極上產(chǎn)生無(wú)色氣體，溶液中出現(xiàn)少量白色沉淀（2分）

試題分析：（1）鈣、鎂離子的硫酸鹽形成的硬水屬于永久硬水。
（2）若先加純堿再加石灰，則過(guò)量的Ca²⁺無(wú)法除去，所以先加石灰后加純堿，過(guò)量的鈣離子可通過(guò)純堿使之沉淀下來(lái)。
（3）除去Ca²⁺、Mg²⁺用的是陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，Ca²⁺、Mg²⁺和H⁺交換，即H⁺起交換作用。陰離子交換樹(shù)脂中，OH^-起交換作用，失效后應(yīng)放到強(qiáng)堿溶液中再生。
（4）由圖可知，電解池的左端電極為陽(yáng)極，右端電極為陰極，通電后陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，則B應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜才能實(shí)現(xiàn)海水變?yōu)榈�水的轉(zhuǎn)化。陽(yáng)極區(qū)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極區(qū)：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，Mg²⁺+2OH^-=Mg(OH)₂↓，Ca²⁺+2OH^-=Ca(OH)₂(微溶)，所以陰極區(qū)的現(xiàn)象是：電極上產(chǎn)生無(wú)色氣體，溶液中出現(xiàn)少量白色沉淀。