1、第 7 课时 天然水的净化 学案 【学习目标】 1.了解自来水的净化原理。 2.了解净水的常用方法混凝法和化学软化法。 3.知道纯水与天然水、硬水与软水的区别，学会简单、常用的检验硬水与软水的方法。 4.了解硬水软化的常用方法加热法、药剂法和离子交换法。 【重点难点】 硬水软化的常用方法加热法、药剂法和离子交换法 课前预习 【情景材料】如何获得在人们的生活和生产中可以使用的洁净的水，本课题从三个角度度 介洁净水的获取方法，即从天然淡水、从生产或生活污水及从海水中获取洁净水。介绍水 净化的化学原理、方法和简要流程。例如，天然水的净化主要介绍了混化学软化法；污水 处理介绍了中和和法和沉沉淀法等。
2、【预习内容】 根据教材有关内容填写下列空白： 一、水处理方法的选择 水处理方法的选择，通常要考虑以下几个方面： 1. 和 的要求。 2.选择有效的 和 。 3.考虑必要的 ，进行质量、数量及 等方面的综合评价。 二、天然水的净化 1.混凝法除水中的悬浮物和胶体 (1)定义：混凝法就是在天然水中加入 ，使 ，然后过滤除去的方法。 (2)常用的混凝剂 在生活中常用 作混凝剂，在工业生产中还常用 、 、 、 等作混凝剂。 (3)明矾的净水原理 写出明矾发生电离和水解的方程式 、 。 Al(OH) 3 胶体粒子带 电，通过 作用，破坏了天然水中胶体杂质 的 ，使胶体杂质 ，同时，Al(OH) 3 还能
3、吸附一些 一 同聚沉，从而起到了净水作用。 2.杀菌 (1)用混凝剂可以除去天然水中的不溶性杂质，若要作为生活用水，还要 。流程如下： 。 (2)常用的杀菌剂有： 、 、 等。 3.化学软化法 (1)水的硬度 软水和硬水：含有 叫做硬水；含有 叫做软水。 硬度的划分 a.暂时硬度：水的硬度是由 所引起的，这 种硬度叫暂时硬度。 b.永久硬度：水的硬度是 等引起 的，这种硬度叫永久硬度。 (2)硬水的软化方法 硬水软化的方法通常用 、 和 等。 具有暂时硬度的水可以用 的方法进行软化，用化学反应方程式表示为： 、 和 。 具有永久硬度的水可采用 和 进行软化。 预习内容答案 一、1.水质 数量
4、2.方法 设备 成本核算 经济实用 二、1.混凝剂 细小的悬浮物和胶体聚集成较大的颗粒而沉淀 明矾 硫酸铝、聚合铝、 硫酸亚铁、硫酸铁 KAl(SO4)2=K Al 3 2SO 42 Al 3 3H 2O Al(OH)33H 正 电性吸引 稳定性 聚沉 悬浮物 2.杀菌消毒 混凝沉淀 过滤 杀菌 氯气 二氧化氯 臭氧 3.较多 Ca2 、Mg 2 的水 少量的 Ca2 、Mg 2 或不含 Ca2 、Mg 2 的水 Ca(HCO3)2或 Mg(HCO3)2 由钙和镁的硫酸盐或氯化物 加热法、药剂法和离子交换法 加热 Ca(HCO3)2 CaCO3CO 2H 2O Mg(HCO3)= = = =
5、= 2 MgCO3CO 2H 2O = = = = = MgCO3H 2O Mg(OH)2CO 2 药剂法 离子交换法= = = = = 堂中互动 【问题探究 1】天然水中含有细菌，其主要成分是蛋白质。请你举出几种在家中能杀灭水 中细菌的简单方法。城市自来水以天然水为水源，你能简要地说明获取自来水的过程吗？ 从饮用水消毒剂和混凝剂的使用来看，请你思考：在采取某种化学方法处理生活中的问题 时，一般需要考虑哪些问题？ 【教师点拨】杀菌主要是是蛋白质变性，加热或强氧化性；获取自来水主要是让学生将课 本介绍形成简单的流程；生活用水主要考查学生对饮用水的知识。 分析解答: 加热煮沸、在水中通入臭氧、在水
6、中加入 84 消毒液等。天然水一沉降过滤一 加入混凝剂一沉降过滤一加入消毒剂一自来水。可以从两个方面考虑，首先是所采用的有 效的化学方法，如反应原理适用、添加试剂的性质、顺序和量等。其次，还要考虑应用化 学方法所产生的的经济和社会等方面的问题，主要指成本核算、对生态环境和人体健康是 否有直接影响或是有潜在的、长远的影响等。 【即学即练 1】某综合实践活动小组到自来水厂进行参观，了解到源水处理成自来水的工 艺流程示意图如下： (1)源水中含 Ca2+、Mg 2+、HCO 3、Cl 等，加入 CaO 后生成 Ca(OH)2，进而发生若干个复 分解反应，试写出其中任意一个反应的离子方程式： _。 (
7、2)加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是_(填序号)。 只有物理过程，无化学过程 只有化学过程，无物理过程 既有化学过程又有物理过程 FeSO47H2O 是常用的凝聚剂，加入后最终生成红褐色胶状沉淀，则这种沉淀是 _。(3)通入二氧化碳的目的是_ 和_。 (4)气体 A 的作用是 _。 (5)下列物质中，可以作为气体 A 的代替品_(填序号)。 ClO 2 浓氨水 SO 2 浓硫酸 1.(1) HCO3 +OH =CO32 +H2OCa2 +2HCO3 +2OH =CaCO3+CO32 +2H2O 或 Ca2+2HCO3 +2OH-=CaCO3+ CO32 +2H2O 或 Mg2+2
8、OH=Mg(OH)2 (2)Fe(OH) 3 (3)除去钙离子调节溶液酸度 (4)杀菌消毒 (5) 【解析】由题意知：含有 Ca2 、Mg 2 、HCO 3 、Cl 的源水中加入 CaO 后发生的复分解 反应有： HCO3 +OH =CO32 +H2O、Ca 2 +2HCO3 +2OH =CaCO3+CO32 +2H2O、Ca 2+2HCO3 + 2OH-=CaCO3+ CO32 +2H2O、Mg 2+2OH=Mg(OH)2，任意写出一个即可。加入凝聚剂 除去其中的悬浮固体颗粒，该过程既有胶体的吸附作用，也发生了化学反应，所以既有化 学过程又有物理过程。FeSO 47H2O 加入后生成红褐色
9、Fe(OH)3 胶状沉淀。通入二氧化碳的 目的是除去钙离子并调节溶液酸度。气体 A 应是氯气，其作用是杀菌消毒，所以可以用具 有强氧化性的 ClO2 代替。 【问题探究 2】具有永久硬度的水通常采用药剂法和离子交换法进行软化。那么药剂法软 化硬水常使用何种药剂？药剂法软化硬水的原理是什么？写出有关反应的化学方程式。 【教师点拨】药剂法通过向硬水中加入适当的化学药剂，与 Ca2 、Mg 2 发生化学反应， 使 Ca2 、Mg 2 以沉淀的形式分离出来，达到软化水的目的。 分析解答:常用的化学药剂有纯碱、生石灰等。对于工业锅炉用水，还有一种用磷酸盐作药 剂的处理方法，使沉淀物悬浮在水中而不结垢。
10、有关反应方程式如下： Ca(HCO3)2Ca(OH) 2=2CaCO32H 2O Mg(HCO3)22Ca(OH) 2=2CaCO3Mg(OH) 22H 2O Ca(HCO3)22NaOH=CaCO 3Na 2CO32H 2O Mg(HCO3)22NaOH=Mg(OH) 2Na 2CO32H 2O Ca2 CO 32 =CaCO3 【即学即练 2】水的硬度常用一种规定的标准来衡量。通常把 1 L 的水中含 10 mg CaO(或相当于 10 mg CaO 的物质) 称为 1。Ca 2 、Mg 2 的硬度之和称为总硬度。总硬度在 8以上的水称为硬水。例如某水样分析含 Ca2 44 mg/L，含
11、Mg2 18 mg/L，则通过 Ca2 CaO 和 Mg2 CaO 的关系式，计算出 1 L 这种水相当于含 103.6 mg CaO，即总硬 度为 10.4。 现在我区某地用水所含 Ca2 、Mg 2 、HCO 3 物质的量浓度如下： c(Ca2 )110 3 mol/L、c (Mg2 )510 4 mol/L、c (HCO3 )810 4 mol/L。 通过计算回答： (1)这种用水的总硬度为_。 (2)要使这种硬水软化，每 1 m3 的水中，应加入_g 消石灰，_g 纯碱。 2.(1) 8.4 (2)66.6 116.6 【解析】 题示信息给出了硬度及其计算方法等新知识，既给出知识，又教
12、会方法， 关键是分析 1 L 水中所含 CaO 或相当于 CaO 的物质的质量。 (1)设水样的体积为 1 L，则 n(Ca2 )110 3 mol， n(Mg2 )510 4 mol， n(HCO3 )8 104 mol， 由 Ca2 CaO 和 Mg2 CaO 关系式知，相当于该水样中含 CaO：1 103 510 4 1.5 103 (mol)，其质量为 1.5103 5610384(mg) 。 所以水的总硬度为 84/108.4。 (2)1 m3 水样中 n(Ca2 )1 mol，n(Mg 2 )0.5 mol，n(HCO 3 )0.8 mol，可将溶质看 成 Ca(HCO3)2： 0
13、.4 mol(暂时硬度) ；Ca 2 ：0.6 mol 和 Mg2 ：0.5 mol(永久硬度)。 加入消石灰时，发生如下反应： Ca(HCO3)2Ca(OH) 2=2CaCO32H 2O 04 mol 0.4 mol Mg2 Ca(OH) 2=Mg(OH)2Ca 2 05 mol 0.5 mol 0.5 mol 故共需 Ca(OH)2 质量为(0.40.5)mol74 gmol 1 66.6 g。 再加入 Na2CO3 时，发生如下反应： Ca2 CO 32 = = CaCO3 (0.60.5)mol (0.60.5)mol 故共需 Na2CO3 质量为(0.6 0.5) mol106 gm
14、ol1 116.6 g。 【问题探究 3】除去水的暂时硬度和永久硬度均可以采用离子交换法，其原理如何？何谓 离子交换树脂的再生？ 【教师点拨】阅读教材 P27 页熟悉其原理，可以看成是一个相互交换离子的离子反应。交 换树脂的再生可以看成一个逆过程。 分析解答：原理如下：离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂中的阳离子 与水中的Ca 2 、Mg 2 发生离子交换作用，使水软化。离子交换树脂使用一段时间后，由NaR 型转化为CaR 2(或MgR 2)型后，就失去了交换能力。可把失效后的离子交换树脂置于5%8% 的食盐水中，便可发生逆向交换反应，重新生成NaR，恢复交换能力，这个过程叫做再
15、生： CaR22Na =2NaRCa 2 。 【即学即练 3】氢型阳离子交换树脂的主要反应可表示为：2HRM 2 =MR2 十 2H 。若 将 100 mL 只含 Ca2 的水经过此阳离子交换柱后，流出液用 0.1000 molL1 NaOH 溶液中 和，用去 NaOH 溶液 20.00 mL。则此 100 mL 水中含 Ca2 ( ) A.160.00 mg B.80.00 mg C.40.00 mg D.120.00 mg 3.C【解析】本题可以采用逆推法求解，即根据用去 NaOH 溶液的体积求出溶液中 H 的物 质的量，然后再进一步求出 Ca2 的质量。 练案 A 组（课堂反馈 满分 5
16、0 分） 一、选择题（每小题 5 分，共 35 分） 1.不属于净化天然水的混凝剂的是( ) A.硫酸铝 B.硫酸亚铁 C.硫酸镁 D.聚合铝 1.C【解析】混凝剂利用其中金属阳离子水解产生的氢氧化物胶体来净水，Fe2水解效果 已不好，Mg 2 水解更弱，MgSO 4 不能作混凝剂。 2.锅炉水垢的主要成分是( ) ACaCO 3，MgCO 3 BCaSO 4，MgCO 3 CCaCO 3，Mg(OH) 2 DCaSO 4，CaCO 3 2.C【解析】 锅炉烧水主要是将水的暂时硬度降低，这样使得发生反应： Ca(HCO3)2 CaCO3CO 2H 2O= = = = = Mg(HCO3)2 M
17、gCO3CO 2H 2O= = = = = 又因为煮沸时分解形成的碳酸镁在继续受热的情况下生成更难溶解的 Mg(OH)2，即发生反 应：MgCO 3H 2O Mg(OH)2CO 2，因此锅炉水垢的主要成分是= = = = = CaCO3，Mg(OH) 2。 3.下列方法适宜软化永久硬水的是( ) A.离子交换法 B.长时间加热 C.加入硫酸钠 D.加入硝酸银 3.A【解析】离子交换法适宜软化永久硬水。 4.向天然水中加入下列物质的溶液时，无沉淀产生的是( ) A肥皂 B熟石灰 C.纯碱 D.小苏打 4.D【解析】 小苏打为 NaHCO3，与 Ca2 和 Mg2 不能形成沉淀，肥皂中有效成分与
18、Ca2 和 Mg2 可以生成硬脂酸钙和硬脂酸镁沉淀。 5.下列说法正确的是( ) A.软水中一定不含 Ca2 、Mg 2 离子 B.硬水经煮沸后就一定变为软水了 C.水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁 D.经过磺化煤处理过的水是不含离子的超净水 5.C【解析】硬水与软水的区分是 Ca2 、Mg 2 含量的多与少，不是有与没有，故 A 不对； 当然不含 Ca2 、Mg 2 的水一定是软水，煮沸的方法是通过 Ca(HCO3)2、Mg(HCO 3)2 的分 解以及 MgCO3 转变为 Mg(OH)2 的过程，故 C 对；煮沸能使暂时硬度较高的硬水中的 Ca2 、Mg 2 浓度降低，但不一定能降低到软水
19、中 Ca2 、Mg 2 的含量标准，更何况有的硬 水中的硬度更高是由于永久硬度造成的，故 B 不对；磺化煤只能交换阳离子，水中还含有 多种阴离子和交换出的大量 Na ，故 D 不对。 6.用下列方法除去含 Ca2 、Mg 2 、Cl 、HCO 3 的硬水中的致硬离子，所得到的水含离子 的浓度最小的是( ) A.蒸馏 B.加热煮沸 C.加 Ca(OH)2 与 Na2CO3 D.离子交换法 6.A【解析】通过蒸馏可得到非常纯的蒸馏水，几乎不含任何杂质离子，所以 A 是正确的。 加热煮沸只能降低由 Ca2 、Mg 2 和 HCO3 引起的水的硬度，不能完全除去 Ca2 和 Mg2 等，加入 Ca(O
20、H)2 与 Na2CO3 或采用离子交换法虽然可以降低 Ca2 、Mg 2 的浓度，但不可 能完全除去它们，并且在除去 Ca2 、Mg 2 的同时，又增加了 Na 。 7. 1 L 水中溶有 Mg(HCO3)2 和 CaCl2，其浓度分别是 b mol/L 和 2b mol/L，现有一种试剂 (适量)，把 Ca2 、Mg 2 除去，这种试剂最好选用( ) A.Ca(OH)2 B.NaOH C.NaHCO3 D.Na2CO3 7.B【解析】利用 NaOH 发生反应为：Mg(HCO 3)24NaOH=Mg(OH) 22Na 2CO3 2H2O，CaCl 2Na 2CO3=CaCO32NaCl。 二
21、、填空题（共 15 分） 8.(6 分)天然水里一般含有 Ca2 、Mg 2 等多种离子。人们把含有较多量 Ca2 、Mg 2 的水 叫做硬水，含有较少量或不含 Ca2 、Mg 2 的水叫做软水；降低水中 Ca2 、Mg 2 含量的过 程叫做硬水软化。如果硬度太高(含 Ca2 、Mg 2 的浓度太大) 会给生产、生活带来很多不利， 因此硬水的软化是水处理的重要方面之一。 离子交换法常用于工业锅炉用水的软化。离子交换剂多种多样，磺化煤(NaR)就是一种 阳离子交换剂。 (1)写出用磺化煤软化含 Ca2 、Mg 2 浓度较高的硬水的化学方程式 _ _。 (2)用药剂软化法软化过的水总是含有一定浓度
22、的 Ca2 、 Mg2 ，其原因是_ _。 (3)参考烧水后的锅或壶中结有水垢的现象分析说明，如果用硬度太高的水作锅炉用水，主 要的不利因素是_。 8.(2)CaCO3、Mg(OH) 2 在水中都有一定的溶解能力。 (3)水垢是热的不良导体。 【答案】(1)2NaR Ca 2 =CaR22Na 、2NaRMg 2 =MgR22Na (2)CaCO3、Mg(OH) 2 虽然溶解度较小，但不是绝对不溶 (3)锅炉结垢，热传递效率下降，浪费能源，甚至引起锅炉爆炸 9.(9 分)永久硬水中含有 MgCl2 和 CaCl2，请你用 Ca(OH)2 溶液、NaOH 溶液、饱和 Na2CO3 溶液、肥皂水，
23、设计出软化水的实验方案。 实验步骤 现象 有关反应式 9. 实验步骤 现象 有关反应式 加入适量的 Ca(OH)2 溶液、搅拌后 静置 有沉淀析出 MgCl2Ca(OH) 2= Mg(OH)2CaCl 2 加入适量的饱和 Na2CO3 溶液，搅 拌后静置 有沉淀析出 CaCl2Na 2CO3= CaCO32NaCl 将过滤出来的水加入肥皂水，搅拌 如果有大量泡沫，证明 是软水 B 组（课后拓展） 1.洪涝地区欲将江河水转化为可饮用的水。请排列下列合理的处理顺序_。 化学沉降 消毒杀菌 自然沉降 加热煮沸 (1)铁酸钠(Na 2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾还
24、强， 本身在水处理过程中还原成 Fe3 ，同时达到两目的。请解释其原因是_ _。 (2)加热煮沸的目的是为了_ ，最后使之转化为_ 沉淀。 1. (1)铁酸钠的强氧化性使之能杀菌消毒；被还原生成的 Fe3 发生水解生成 Fe(OH)3(胶体)， 能吸附水中的悬浮物而起到净水的作用 (2)降低水中的暂时硬度 Mg(OH) 2、CaCO 3 2.(2010 年全国理综)水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优 劣直接影响人体健康。请回答下列问题： (1)天然水中溶解的气体主要有_、_ ； (2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是_(填其中任何两种)其净 水作用的原理是_；
25、 (3)水的净化与软化的区别是_； (4)硬度为 1的水是指每升水含 10 mg CaO 或与之相当的物质(如 7.1 mg MgO)。若某天然水 中 c (Ca2+)=1.210-3 molL-1,c(Mg2+)=610-4 molL-1，则此水的硬度为 _； (5)若(4)中的天然水还含有 c(HCO3)=810-4 molL-1，现要软化 10 m3 这种天然水，则需先 加入 Ca(OH)2_g，后加入 Na2CO3_g。 2.(1)O2 CO2(或氮气) (2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体， 它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电
26、的胶体，使其聚沉，达到净化目的 (3)水的净化是用混凝剂(如明矾等 )将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中 的钙离子和镁离子 (4)10 (5)740 1 484 【解析】(1)天然水中溶解的气体来自空气，所以主要是 O2、CO2(或 N2) (2)净化处理水的原理就是利用铝盐、铁盐水解产生的胶体来吸附天然水中的悬浮物，同时 也可以破坏其他带异电的胶体，使其聚沉而达净化目的，所以常用的混凝剂有明矾、硫酸 铝、硫酸铁、硫酸亚铁等。 (3)软化水的目的是除去水中的钙离子和镁离子，降低水的硬度，而净化水的目的是使水中 的悬浮物和其他杂质沉淀下来。 (4)根据题给水的硬度的定义可计算出水的
27、硬度： 水的硬度 1.210 3mol/L1 L56 g/mol103mg/g10 mg 10 610 4mol/L1 L40 g/mol103mg/g7.1 mg (5)此问考查的知识点是硬水软化的方法之一：石灰纯碱法、发生反应的离子方程式有： HCO 3 OH =CO32 H 2O Mg 2 2OH =Mg(OH)2 Ca 2 CO 32 =CaCO3 由题意知 n(HCO 3)810 4 mol/L10 m3103L/m38 mol n(Mg2 )610 4 mol/L10 m3103L/m36 mol n(Ca2 )1.210 3 mol/L10 m3103L/m312 mol 由方程
28、式 知共需要 OH 的物质的量为 n(OH )8 mol12 mol20 mol，所以 mCa(OH)2 74 g/mol740 g 20 mol2 加入 Ca(OH)2 后溶液中共含有 Ca2 的物质的量为 n(Ca2 )12 mol 10 mol22 mol 由方程式 知共需 n(CO32 )总22 mol，而方程式 提供的 CO32 的物质的量为 n(CO32 ) 18 mol，所以还需要加入的 CO32 的物质的量为 n(CO32 )222 mol 8 mol 14 mol 所以 m(Na2CO3)14 mol106 g/mol1484 g。 3.水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存
29、不可缺少的物质，水质优劣直接影响人体健 康。请回答下列问题： (1)某贫困山区，为了寻找合适的饮用水，对山上的泉水进行了分析化验，结果显示水中主 要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。则该硬水属于 （填“暂时” 、 “永久” ） 硬度，若要除去 Ca2 、Mg 2 ，可以往水中加入石灰和纯碱，试剂加入时先加 后加 。 (2)我国规定饮用水的硬度不能超过 25。硬度的表示方法是：将水中的 Ca2+和 Mg2+都看作 Ca2+，并将其折算成 CaO 的质量，通常把 1 升水中含有 10mg CaO 称为 1 度。某化学实验 小组对本地区地下水的硬度进行检测，实验过程如下： 实验中涉及的部分反应：
30、M 2 (金属离子) EBT(铬黑 T) MEBT 蓝色 酒红色 M2 (金属离子)Y 4 (EDTA) MY2 MEBTY 4 (EDTA) MY2 EBT(铬黑 T) 取地下水样品 25.00 进行预处理。写出由 引起的暂时硬度的水用加热方法处理mLg 时所发生反应的化学方程式（任写一个） 。 预处理的方法是向水样中加入浓盐酸，煮沸几分钟，煮沸的目的是 。 将处理后的水样转移到 250 的锥形瓶中，加入氨水氯化铵缓冲溶液调节 pH 为 10，L 滴加几滴铬黑 T 溶液，用 0.01000 的 EDTA 标准溶液进行滴定，滴定时眼睛应 1mol ，滴定终点时的实验现象是 。 滴定终点时共消耗
31、 EDTA 溶液 15.00 ，则该地下水的硬度 。 若实验时装有 EDTA 标准液的滴定管只用蒸馏水润洗而未用标准液润洗，则测定结果将 （填“偏高” 、 “偏低 ”或“无影响”） 。 3.永久 石灰 纯碱； (2)Mg(HCO 3)2 Mg(OH)22CO 2（注意：Mg(HCO 3)2 MgCO3CO 2H 2O, MgCO3H 2O Mg(OH)2 CO2） 除去溶解的 CO2 注视锥形瓶中溶液颜色的变化; 溶液由酒红色变为蓝色且半分钟不褪色 33.6 偏高 【解析】 (2)由于沉淀中的物质为 Mg(OH)2 和 CaCO3 和少量的 MgCO3，Ca(HCO 3) 2 CaCO3CO
32、2H 2O 或 Mg(HCO3)2 MgCO3CO 2H 2O 或 Mg(HCO3)2 Mg(OH) 2CO 2；除去溶解的 CO2。注视锥形瓶中溶液颜色的变化；开始溶液的颜色为酒红色， 最终应变成蓝色，且半分钟不变色。 = =0.006mol/L，)(2McmLol0.51.11 所以硬度= =33.6。稀释后消耗的标准液体积变大，所以结果偏大。mgolLol1056. 南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验， 结果显示水的硬度为 28(属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思 考下列问题： 该泉水属于_硬水(填写“暂时”或“永久”)。 若
33、要除去 Ca2+、Mg 2+可以往水中加入石灰和纯碱，试剂填加时先加_后加 _，原因是_。 目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化，如水中的 Ca2+、Mg 2+与交换树脂的 _ 起离子交换作用。当阴离子交换树脂失效后可放入_ 溶液中再生。 岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知 海水中含 Na+、Cl -、Ca 2+、Mg 2+、SO 42-等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题： 阳离子交换膜是指_( 填 A 或 B)。 写出通电后阳极区的电极反应式：_； 阴极区的现象是：_。 永久 石灰 纯碱 过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来 H + 强碱 B
34、Cl -+2e- = Cl2 电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀。 【解析】岛上的山泉水主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子，是永久硬水； 要除去钙镁离子，应先加石灰，后加纯碱，这样过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来； 阳离子交换树脂原理主要是树脂中的 H+与硬水中的 Ca2+、Mg 2+交换，阳离子树脂是用强 酸进行再生处理；阴离子交换树脂主要原理是树脂中解离出的 OH与硬水中的阴离子，它 用强碱(如 NaOH)进行再生； 根据电源的正负极可以判断靠近 A 端的是阳极，靠近 B 端的是阴极，据阴阳相吸的原理，阴离子通过 A，阳离子通过 B，所以 A 是阴离子交换膜， B 是阳离子交换膜；阳极失去电子，故阴离子放电，海水中有氯离子、硫酸根离子、氢 氧根离子，相比之下氯离子先放电，所以电极反应式：Cl -+2e- = Cl2,阴极区得到电子，故 阳离子放电，海水中的阳离子有 Ca2+、Mg 2+、H +，相比之下 H+先放电，故产生氢气，从 而溶液中 OH浓度相对增大，所以同时会产生少量白色沉淀 Mg(OH)2、Ca(OH) 2。
