高中化学专题1第2单元硬水软化智能优化训练苏教版选修2.doc

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1．长时间烧沸的天然水不宜喝的主要原因是()A．水中的氧气少了B．水中的亚硝酸盐浓度大了C．水中的钙镁离子多了D．水中的二氧化碳多了答案：B 2．(2020年镇江高二检测)下列广告用语在科学上没有错误的是()A．这种饮料中不含任何化学物质B．这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何离子C．这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素D．没有水就没有生命解析：选D。饮料是由化学物质构成的，绝对纯净的水是没有的，氮、磷等不属于人体所需的微量元素，则A、B、C选项均不正确。3．下列方法中能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的是()①蒸馏②煮沸③加纯碱④加石灰⑤离子交换A．①②③B．①③⑤C．②③⑤D．③④⑤解析：选B。煮沸、加石灰只能除去暂时硬度。4．离子交换树脂可能是一种()A．非电解质B．有机高分子电解质C．易溶于水的物质D．在溶液中能与异性离子交换的电解质解析：选B。阳离子交换树脂能提供阳离子，可见是电解质，阳离子与同性离子Ca2＋或Mg2＋交换；通过离子交换树脂，水会更纯净而不引入杂质，可见离子交换树脂不易溶于水。5．某种纯净水生产线的主要工艺流程如下图：阅读该纯净水生产线的有关资料后回答问题：资料：反渗透器的核心部件是RO芯，RO芯是由多层反渗透复合膜组成的，原用于太空宇航员进行废水再生。RO芯的孔径很小，大约是普通细菌的1/600，细小固体，有机物杂质不能透过，简单离子、水可以通过。生产时为保证成品的质量，通常控制水压使成品产率在50%左右。RO芯部分工作参数如下：硬度铁游离氯有机物…<1.7 mg·L－1<0.1 mg·L－10.1 mg·L－1<1 mg·L－1…(1)纯净水一定是不含任何杂质的水吗？(2)许多食品、饮料都以大肠杆菌的含量作为卫生标准之一，主要原因是什么？(3)水中的Ca2＋和Mg2＋是引起水的硬度的主要因素，硬度的表示方法是：将水中的Ca2＋和Mg2＋都看作Ca2＋，并将其质量折算成Ca2＋的质量，以1 L水中含有的CaO的质量来表示。可用一定浓度的Y溶液进行滴定，Y跟Ca2＋和Mg2＋都以等物质的量完全反应。该工厂现用地下水生产纯净水，取地下水样品25.0 mL，用0.0100 mol·L－1 Y溶液滴定，完全反应时消耗Y溶液15.0 mL。试判断该地下水是否可直接用来生产纯净水？解析：本题为一道关于水及污水处理的综合题，其中前面三问可根据教材中的知识进行类比回答，而第四问则需要列式计算。纯净水是含有少量杂质的水，所以也是软水；食品和饮料最容易受到的污染就是大肠杆菌，它反映了饮用水被污染的程度。(4)设钙离子的物质的量为x Ca2＋＋Y―→CaY2＋1 mol1 mol x0.0100 mol·L－1×15.0×10－3 L解得：x＝1.5×10－4 mol，则1 L水中含有钙离子的物质的量＝×1.5×10－4 mol，进一步可计算出氧化钙的质量＝56 g/mol××1.5×10－4 mol＝336 mg。答案：(1)纯净水也可能含有少量的杂质。(2)①人类的粪便中约有为大肠杆菌；②它的含量反映了饮水等被污染的程度。(3)336 mg·L－1，不符合要求。1．(2020年梅州调研)下列溶液中加入肥皂水(澄清的)，振荡后，不产生沉淀而且有大量泡沫的是()A．光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)溶液B．北京的地下水C．海水D．雨水答案：D 2．用下列方法除去含Ca2＋、Mg2＋、Cl－、HCO的硬水，所得的水中含离子浓度最小的是()A．蒸馏B．加热煮沸C．加Ca(OH)2与Na2CO3 D．离子交换法答案：A 3．(2020年湖州高二检测)加热后没有沉淀生成的水肯定不是()A．纯净的水B．蒸馏水C．具暂时硬度的水D．具永久硬度的水解析：选C。具暂时硬度的水中含Ca2＋、Mg2＋、HCO，加热后产生难溶性的CaCO3和MgCO3，MgCO3又转变为更难溶的Mg(OH)2。4．下列化学方程式错误的是()A．Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑B．MgCO3＋CO2＋H2O===Mg(HCO3)2 C．MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑D．CaCO3＋H2O===Ca(OH)2＋CO2↑解析：选D。CaCO3的溶解度远小于Ca(OH)2的溶解度，故D项反应不能发生。5．下列叙述中正确的是()A．不含Ca2＋、Mg2＋的水叫做软水B．只要含有Ca2＋、Mg2＋的水就是硬水C．只含Ca2＋或Mg2＋一种离子的水是暂时硬水D．永久硬水用加热方法不能使其软化解析：选D。由水的硬度及硬水和软水的概念不难作出判断，A、B、C均不正确。6．天然水中含有较多的Ca2＋、Mg2＋、HCO、SO等杂质离子，关于此天然水的下列叙述中不正确的是()A．天然水具有暂时硬度和永久硬度B．加入明矾能除去天然水中各种杂质离子而使之净化C．将天然水蒸馏，可得较纯的蒸馏水D．将天然水通过磺化煤的装置后可使之软化解析：选B。加入明矾时，只能除去水中的悬浮杂质，而不能使水中的杂质离子除去，则B不正确。7．下列说法中正确的是(双选)()A．含有少量碳酸氢钙和氯化钙的水是永久硬水B．明矾有净水作用，所以用明矾处理硬水，可以使硬水软化C．用离子交换剂处理硬水，可使硬水软化D．只具有暂时硬度的水经加热煮沸后，可变成软水解析：选CD。由钙、镁的硫酸盐或氯化物所引起硬度的水为永久硬水，因此A选项错误；明矾虽有净水作用，但明矾不能使硬水软化，因此B选项也错误；C和D说法均正确。8．(2020年沧州高二检测)下列物质中，既可用于制玻璃，又可用于软化硬水，并可用做洗涤剂的是()A．石灰石B．烧碱C．纯碱D．硅酸钠解析：选C。此题考查物质的用途，显然纯碱符合题意。9．下列叙述中不正确的是()A．钟乳石(主要成分为CaCO3)能和稀盐酸反应B．磺化煤可软化硬水C．加热暂时硬水可放出CO2 D．加热永久硬水可放出CO2解析：选D。加热永久硬水时，硬度不会消失，钙、镁的硫酸盐或氯化物等也不会分解，则选项D不正确。10．(2020年龙岩高二检测)实验室用水中若含少量的Ca2＋、Mg2＋，则影响实验效果，欲除去这些离子，常采用的方法是()A．过滤B．加磷酸钠溶液C．加石灰和纯碱D．蒸馏解析：选D。因为水中含有的Ca2＋、Mg2＋易溶，因此过滤不能将其除去；加磷酸钠溶液或加石灰和纯碱虽然可以除去Ca2＋、Mg2＋，但因很难控制其用量，使得水中会含有过量的磷酸钠溶液或石灰和纯碱，因此通常采用加热蒸馏的办法。11．对四支分别装有Ca(HCO3)2溶液的试管进行如下实验：(1)滴入盐酸，产生的现象是________，化学反应方程式是________________________________________________________________________。(2)滴入石灰水，产生的现象是________，化学反应方程式是________________________________________________________________________。(3)滴入纯碱溶液，产生的现象是________，化学反应方程式是________________________________________________________________________。(4)加热煮沸，产生的现象是________，化学反应方程式是________________________________________________________________________。解析：结合Ca(HCO3)2和所加入物质的性质，即可顺利写出有关反应的化学方程式。答案：(1)产生无色气体Ca(HCO3)2＋2HCl===CaCl2＋2CO2↑＋2H2O(2)产生白色沉淀Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2O(3)产生白色沉淀Ca(HCO3)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaHCO3(4)产生无色气体和白色沉淀Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O 12．天然水里一般含有Ca2＋、Mg2＋等多种离子。人们把含有较多量Ca2＋、Mg2＋的水叫做硬水，含有较少量或不含Ca2＋、Mg2＋的水叫做软水；降低水中Ca2＋、Mg2＋含量的过程叫做硬水软化。如果硬度太高(含Ca2＋、Mg2＋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＋、Mg2＋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________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(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＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋、2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋(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13．某城市用水中含c(Ca2＋)为1.0×10－3 mol·L－1，c(Mg2＋)为5.0×10－4 mol·L－1，c(HCO)为8.0×10－4 mol·L－1。如用药剂软化该水1000 L，应加入Ca(OH)2________g，Na2CO3________g；如果水中含Mg2＋，加入Na2CO3后，为尽量减少水中的Mg2＋的浓度，可将水加热至沸，加热时反应的化学方程式为________________________________________________________________________。解析：首先要搞清沉淀的关系：Ca2＋―→Na2CO3沉淀为CaCO3 Mg2＋―→Ca(OH)2沉淀为Mg(OH)2 HCO―→Ca(OH)2沉淀为CaCO3 Ca(OH)2的用途有两个，一是沉淀Mg2＋，二是与HCO反应生成CO，故所消耗Ca(OH)2的质量便可求出：m[Ca(OH)2]＝(0.5＋0.8×)mol×74 g·mol－1＝66.6 g加入Na2CO3的用途自然是沉淀Ca2＋，溶液中原有Ca2＋为1 mol，又加入了Ca(OH)2的量为0.9 mol，从而使得Ca2＋总物质的量为1.9 mol；又因为0.8 mol HCO已转化为0.8 mol CO，故加入Na2CO3的量应为：m(Na2CO3)＝(1.9－0.8)mol×106 g·mol－1＝116.6 g。答案：66.6116.6MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑14．(2020年福州高二检测)某自来水中含有Ca2＋、Mg2＋、Na＋、K＋、HCO、SO、Cl－，长期烧煮上述自来水会在锅炉内形成水垢。锅炉水垢不仅耗费燃料，而且有烧坏锅炉、引起爆炸的危险，因此要定期清除锅炉水垢。已知部分物质20℃时的溶解度数据为物质Mg(OH)2CaCO3MgCO3Ca(OH)2CaSO4MgSO4溶解度g/100 g H2O9.0×10－41.5×10－31.0×10－21.7×10－12.1×10－126.7(1)请用化学方程式表示锅炉中的水垢含有Mg(OH)2的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)锅炉中的水垢所含有的CaSO4不能直接用酸除去，需要加入试剂X，使其转化为易溶于盐酸的物质Y而除去。试剂X是____________。(填序号)A．NaOH B．NaHCO3 C．Na2CO3 D．NaCl CaSO4能转化为物质Y的原因是(用文字叙述)_______________________________________________________________________________________________________________。(3)除含CaSO4、Mg(OH)2外，锅炉水垢中还可能含有的物质是(写化学式)________________________________________________________________________。(4)若所用自来水的硬度为33.6度(计算硬度是将Ca2＋、Mg2＋都看成Ca2＋，并将其折算成相当于CaO的质量，通常1 L水中含有10 mg CaO称为1度)。1 t这样的水中相当于含CaO的物质的量为__________(水的密度为1 g/cm3)。(5)水中的Ca2＋、Mg2＋可以用一定浓度的M溶液进行测定，M与Ca2＋、Mg2＋都以等物质的量进行反应。现取含Ca2＋浓度为0.40 g/L的自来水样10 mL至锥形瓶中进行滴定，达到滴定终点时，用去了浓度为0.01 mol/L的M溶液20.00 mL，则该自来水样中Mg2＋的物质的量浓度是____________。解析：(1)加热时水中的Mg(HCO3)2分解，生成的MgCO3溶解度比较大，继续水解产生Mg(OH)2。Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O MgCO3＋H2O===Mg(OH)2↓＋CO2↑。(2)Na2CO3可以降低水的永久硬度Na2CO3＋CaSO4===CaCO3↓＋Na2SO4。(4)由信息知33.6度相当于1 L水中含336 mg CaO，1 t水即1000 L,1 t水中含CaO 336×103 mg即336 g，n(CaO)＝＝6 mol。(5)Ca2＋浓度为c(Ca2＋)＝＝0.01 mol/L，由M～Ca2＋(Mg2＋)且n(Mg2＋)＝n(Ca2＋)，得c(Mg2＋)＝c(Ca2＋)＝0.01 mol/L。答案：(1)Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑，MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑(2)C碳酸钙的溶解度远远小于硫酸钙的溶解度(3)CaCO3、MgCO3等(4)6 mol(5)0.01 mol/L。