[选修—化学与技术]（15分）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、

Question

[选修—化学与技术]（15分）
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                             其纯净水作用的原理是                                                                
（3）水的纯净和软化的区别是                                                   
（4）硬度为 的水是指每升水含10 或与之相当的物质（如7.1 ）。若某天然水中 ， ，则此水的硬度为    ；
（5）若（4）中的天然水还含有 ，现要软化10 这种天然水，则需先加入          ，后加入          。

Answer 1

（1）O ₂      CO ₂ （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    1484

本题主要考查天然水的净化和软化等知识，要求能根据题中信息计算天然水的硬度，以及通过计算确定软化时化学试剂的加入量。天然水的净化是利用含Al ³⁺ 、Fe ³⁺ 和Fe ²⁺ 等盐的混凝剂水解生成的Al(OH) ₃ 或Fe(OH) ₃ 胶体吸附水中悬浮物，最终使其聚沉，达到净水的目的。水的软化是指利用化学方法除去水中Ca ²⁺ 和Mg ²⁺ 的过程。（4）水的硬度是由Ca ²⁺ 和Mg ²⁺ 共同产生的，即硬度为1.2×10 ^-3 ×56×10 ³ /10+6×10 ^-4 ×40×10 ³ /7.1=10°。（5）根据题中数据可以算出10m ³ 这种天然水中含Ca ²⁺ 为1.2×10 ^-3 ×10×10 ³ =12mol，同理可求出含有Mg ²⁺ 和HCO ₃ ^- 分别为6mol和8mol。软化硬水时，加入Ca(OH) ₂ 发生的反应为2HCO ₃ ^- +Ca ²⁺ +2OH ^- =CaCO ₃ ↓+CO ₃ ^2- +2H ₂ O，Mg ²⁺ +2OH ^- =Mg(OH) ₂ ↓。两步反应共消耗10mol Ca(OH) ₂ ，其质量为740g。此时被沉淀的Ca ²⁺ 为4mol，水中剩余Ca ²⁺ 为原天然水中剩余的8mol和加入Ca(OH) ₂ 中的6mol，故还需加入14molNa ₂ CO ₃ 使其沉淀完全，其质量为1484 g。