Question

6．20世紀，全球人口增兩倍，人類用水則激增五倍，約12億人用水短缺，水資源短缺尤其是水質性缺水成了世界共同面對的資源危機，生活、工業(yè)、農業(yè)污水是污水主要來源，污水的處理原理順理成章成為新興朝陽產(chǎn)業(yè)．
（1）硬水和軟水的區(qū)別是硬水中的鈣鎂離子含量較高，如何區(qū)分硬水和軟水加入少量肥皂水，能產(chǎn)生泡沫的為軟水，不產(chǎn)生泡沫，而產(chǎn)生白色沉淀的為硬水（寫出一種方法即可）．
（2）硬水會給人類生產(chǎn)生活帶來危害，試寫出其中的一條：浪費肥皂，導致衣服洗不干凈（或鍋爐內結成鍋垢，降低了鍋爐的導熱性、浪費燃料，甚至產(chǎn)生鍋爐的爆炸等）．
（3）硬水的軟化十分重要，硬水的硬度有暫時硬度和永久硬度之分．硬水軟化的方法通常有加熱法、離子交換法、藥劑法等．
a．加熱法通常用于降低硬水的暫時硬度，請任寫一個加熱法轉化硬水時所發(fā)生的化學反應方程式Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑．
b．用NaR表示離子交換樹脂中的有機高分子電解質，任寫一個表示離子交換法軟化水的離子反應方程式Ca²⁺+2NaR=CaR₂+2Na⁺、Mg²⁺+2NaR=MgR₂+2Na⁺．
c．常用的用于藥劑法軟化水的化學藥劑有純堿、生石灰（寫俗名）．
（4）用離子交換法除去Q立方米溶液中的Mⁿ⁺，已知Mⁿ⁺濃度為cmol/L，NaR的相對分子質量為Mg/mol，則需要離子交換樹脂1000McnQg（設離子交換樹脂全由NaR組成）．

Answer 1

分析 （1）硬水是溶有較多含鈣、鎂物質的水； 軟水是溶有較少或不含鈣、鎂物質的水；加肥皂水，易起浮渣兒的是硬水，有很多泡沫的是軟水；
（2）用硬水洗衣粉，鈣鎂離子會導致浪費肥皂、洗的衣服不干凈；長期使用硬水的鍋爐會浪費燃料、甚至爆炸；
（3）a．加熱的方法只能暫時解決硬水的硬度，寫出碳酸氫鈣加熱分解生成碳酸鈣沉淀和水、二氧化碳的反應方程式；
b．陽離子交換樹脂是把水中的鈣離子和鎂離子通過陽離子交換除去；
c．藥劑法軟化該天然水，可加CaO、Na₂CO₃；
（4）根據(jù)n=cV計算出Mⁿ⁺的物質的量，再根據(jù)電荷守恒計算出需要NaR的物質的量，再根據(jù)m=nM計算出其質量．

解答 解：（1）鈣鎂離子含量較高的水為硬水，可以用肥皂水區(qū)別硬水和軟水，方法為：加入少量肥皂水，攪拌后泡末多的是軟水，產(chǎn)生白色沉淀的是硬水，
故答案為：硬水中的鈣鎂離子含量較高；加入少量肥皂水，能產(chǎn)生泡沫的為軟水，不產(chǎn)生泡沫，而產(chǎn)生白色沉淀的為硬水；
（2）使用硬水會給生活和生產(chǎn)帶來許多麻煩，如：浪費肥皂，導致衣服洗不干凈；鍋爐內結成鍋垢，降低了鍋爐的導熱性、浪費燃料，甚至產(chǎn)生鍋爐的爆炸等，
故答案為：浪費肥皂，導致衣服洗不干凈（或鍋爐內結成鍋垢，降低了鍋爐的導熱性、浪費燃料，甚至產(chǎn)生鍋爐的爆炸等）
（3）a．加熱硬水后，碳酸氫鹽會轉化成碳酸鹽沉淀，如加熱碳酸氫鈣，分解生成碳酸鈣、水、二氧化碳，化學反應為：Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑，該方法只能暫時解決硬水的硬度，
故答案為：暫時；Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
b．離子交換樹脂可以除去鈣離子和鎂離子得到軟水，離子交換樹脂發(fā)生的反應為：Ca²⁺+2NaR=CaR₂+2Na⁺、Mg²⁺+2NaR=MgR₂+2Na⁺，
故答案為：Ca²⁺+2NaR=CaR₂+2Na⁺、Mg²⁺+2NaR=MgR₂+2Na⁺；
c．藥劑法軟化該天然水，可先加CaO，后加Na₂CO₃，可使過量Ca²⁺除去，發(fā)生的反應為Ca（HCO₃）₂+Ca（0H）₂═2CaCO₃↓+2H₂O、Mg（HCO₃）₂+2Ca（0H）₂═2CaCO₃↓+Mg（OH）₂↓+2H₂O、MgCl₂+Ca（0H）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂、CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl，
故答案為：純堿、生石灰；
（4）用離子交換法除去Q立方米溶液中的Mⁿ⁺，已知Mⁿ⁺濃度為cmol/L，則含有Mⁿ⁺的物質的量為：cmol/L×1000×QL=1000cQmol，
Mⁿ⁺反應后生成MR_n，則需要NaR的物質的量為：1000ncQmol，質量為：Mg/mol×1000ncQmol=1000McnQg，
故答案為：1000McnQ．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計、離子方程式的計算等知識，題目難度中等，試題知識點較多，側重考查硬水及其處理方法，注意掌握硬水和軟水的區(qū)別及硬水的危害、處理方法．