Question

（12分）【化學—化學與技術】
南海某小島上，解放軍戰士為了尋找合適的飲用水源，對島上山泉水進行分析化驗，結果顯示水的硬度為28°(屬于硬水)，主要含鈣離子、鎂離子、氯離子和硫酸根離子。請思考下列問題：
（1）該泉水屬于__________硬水(填寫“暫時”或“永久”)。
（2）若要除去Ca²⁺、Mg²⁺可以往水中加入石灰和純堿，試劑添加順序為__________，原因是______________________________________________________。
（3）目前常用陰、陽離子交換樹脂來進行水的軟化，水中的Ca²⁺、Mg²⁺與交換樹脂的__________起離子交換作用。當陰離子交換樹脂失效后可放入___________溶液中再生。
（4）島上還可以用海水淡化來獲得淡水。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。請分析下列問題：

①陽離子交換膜是指_________(填“A”或“B”)。
②寫出通電后陽極區的電極反應式：_____________________________；
陰極區的現象是：_____________________________________________。

Answer 1

（1）永久（1分）
（2）先加石灰后加純堿（1分）     過量的鈣離子可通過純堿使之沉淀下來（2分）
（3）H⁺（1分）      強堿（1分）
（4）①B （2分）     ②2Cl^--2e^-=Cl₂↑（2分）
電極上產生無色氣體，溶液中出現少量白色沉淀（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，則過量的Ca²⁺無法除去，所以先加石灰后加純堿，過量的鈣離子可通過純堿使之沉淀下來。
（3）除去Ca²⁺、Mg²⁺用的是陽離子交換樹脂，Ca²⁺、Mg²⁺和H⁺交換，即H⁺起交換作用。陰離子交換樹脂中，OH^-起交換作用，失效后應放到強堿溶液中再生。
（4）由圖可知，電解池的左端電極為陽極，右端電極為陰極，通電后陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，則B應為陽離子交換膜才能實現海水變為淡水的轉化。陽極區：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極區：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，Mg²⁺+2OH^-=Mg(OH)₂↓，Ca²⁺+2OH^-=Ca(OH)₂(微溶)，所以陰極區的現象是：電極上產生無色氣體，溶液中出現少量白色沉淀。