(7分)生活中离不开水。若水的硬度过大,会影响人体健康,因此需要进行软化处理。
(1)小文利用阳离子交换树脂对某硬水水样进行软化,其原理示意如右图所示。树脂的作用是除去硬水中的 。
(2)生活中通过煮沸能够降低水的硬度。小文取此水样煮沸后,发现有水垢生成。为探究水垢的成分,他进行了以下实验:
【实验过程】
实验序号 | 实验操作 | 实验现象 |
Ⅰ | ![]() | 水垢变白、变疏松, 澄清石灰水变浑浊 |
Ⅱ | ![]() | 固体部分溶解, 放出热量, 滤液的pH约为12 |
Ⅲ | ![]() | 实验现象是 。 |
①由实验Ⅰ可知,水垢分解的产物中一定有 。
②实验Ⅲ小试管内发生反应的化学方程式为 。
③根据实验探究,推测此水垢的成分中可能含有 。
(3)小文另取该水样,加入澄清石灰水,溶液变浑浊,其反应为:
A + Ca(OH)2 ="=" 2CaCO3↓ + 2H2O,则A的化学式为 。
(1)Ca2+
(2)实验III现象是:水垢溶解,产生气泡,澄清石灰水变浑浊(2分,错答、漏答均为0分)
【实验分析及结论】
① 二氧化碳 ② Ca(OH)2 + CO2 ="=" CaCO3↓+ H2O ③ 碳酸钙
(3)Ca(HCO3)2
题目分析:(1)根据阳离子交换树脂硬水处理示意图可知,利用阳离子交换树脂对某硬水进行软化,就是通过阴阳离子交换除去硬水中的钙离子;
实验分析及结论:
①实验Ⅰ的现象是水垢变白、变疏松,澄清石灰水变浑浊,由此可知,水垢分解的产物中一定有二氧化碳,也就说明水垢中含有碳酸盐;
②实验Ⅲ中,由于稀盐酸和水垢中的碳酸盐反应,放出二氧化碳气体,故小试管内发生反应是二氧化碳和澄清石灰水的反应,因此其化学方程式为Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O;
(2)所以实验III的现象为:水垢溶解,产生气泡,澄清石灰水变浑浊;
③根据以上实验推测,此水垢的成分中可能含有碳酸钙;
(3)根据质量守恒定律,在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,结合反应的化学方程式A+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2O可知,反应前有Ca原子1个,H原子2个,O原子2个;反应后有Ca原子2个,H原子4个,O原子8个,C原子2个,故A中含有Ca原子1个,H原子2个,O原子6个,C原子2个,结合题意可知A为Ca(HCO3)2。
点评:本题考点较多,主要考查的是碳酸盐的检验,所以熟记碳酸盐的性质和相关反应的现象,是解答本题的关键。