（4）常温下，H2SO3的电离常数Ka1=1.2×10﹣2，Ka2=6.3×10﹣8；H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10﹣7，Ka2=4.7×10﹣11．某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3：将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和，立即用酸度计测量溶液的pH，若前者的pH小于后者，则H2SO3酸性强于H2CO3．该实验设计不正确，错误在于用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等．

设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3（简要说明实验步骤、现象和结论）．三种参考方案如下：

方案一：配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液．用酸度计（或pH试纸）测两溶液的pH．前者的pH小于后者，证明H2SO3酸性强于H2CO3．

方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3（或Na2CO3）溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水．品红溶液不褪色，且澄清石灰水变浑浊，证明H2SO3酸性强于H2CO3．

方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3（或Na2SO3）溶液、品红溶液．品红溶液不褪色，证明H2SO3酸性强于H2CO3．

仪器自选．

供选择的试剂：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4溶液、品红溶液、pH试纸．

【考点】制备实验方案的设计；物质的分离、提纯和除杂；气体发生装置；气体的收集；比较弱酸的相对强弱的实验．菁优网版权所有

【专题】综合实验题．

【分析】实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl﹣、Br﹣等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2，应将混合物中的Mg2+、SO42﹣、Br﹣等离子除去，根据流程可以看出分别加入氯气将溶液中的Br﹣氧化溴单质，加入氯化钡除去SO42﹣，用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2+．

（1）单质溴极易溶于有机溶剂，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要仪器是分液漏斗；

（2）分析表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全，pH大于12.2时，Ca2+开始沉淀，所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH＜12.2；除杂时不能引入新的杂质；

（3）CO2的密度大于空气中的，所以采用向上排空气发收集CO2气体．若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必需插入到溶液中，以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来；

（4）H2SO3和H2CO3均属于二元酸，要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱，必需使二者的浓度相同，但是SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等（因为二者的溶解度不同），所以该实验设计不正确；要检验酸性强弱，可以采用多种方法，例如利用水解原理（酸越弱相应的强碱盐就越易水解），也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验．

【解答】解：（1）氯气具有强氧化性，通入氯气后可以将溶液中的Br﹣氧化溴单质，因为单质溴极易溶于有机溶剂，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要仪器是分液漏斗．由流程图可知单质溴在下层，因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水，所以该试剂是CCl4，故答案为：四氯化碳；分液漏斗；

（2）由于SO42﹣会与Ca2+结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备，因此必需除去；由表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全，pH大于12.2时，Ca2+开始沉淀，所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH＜12.2；因为不能引入新的杂质，所以酸化溶液Z时，使用的试剂应该为盐酸，故答案为：除去溶液中的SO42﹣；11.0≤pH＜12.2；盐酸；

（3）实验室制取CO2的特点是固体和液体反应且不需要加热，由于盐酸易挥发，因此在收集之前需要出去挥发出HCl气体，因为CO2的密度大于空气中的，所以采用向上排空气发收集CO2气体．若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必须插入到溶液中，以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来，因此选项b、d正确，故答案为：b、d；

（4）H2SO3和H2CO3均属于二元酸，要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱，必需使二者的浓度相同，但是SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等（因为二者的溶解度不同），所以该实验设计不正确；要检验酸性强弱，可以采用多种方法，例如利用水解原理（酸越弱相应的强碱盐就越易水解），也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验．由于SO2和CO2气体均可以使饱和石灰水变混浊，所以CO2气体在通入饱和石灰水之前必需除去CO2气体中混有的SO2气体，故答案为：

三种参考方案如下：

方案一：配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液，用酸度计（或pH试纸）测两溶液的pH．前者的pH小于后者，证明H2SO3酸性强于H2CO3．

方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3（Na2CO3）溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水．品红溶液不褪色、且澄清石灰水变混浊，证明H2SO3酸性强于H2CO3．

方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3（Na2SO3）溶液、品红溶液．品红溶液不褪色，证明H2SO3酸性强于H2CO3．

【点评】本题主要考查常见的基本实验操作、仪器的使用、离子的除杂和实验方案设计，综合性强．

11．（8分）（2011•山东）[化学与技术]

水处理技术在生产、生活中应用广泛．

（1）含有较多Ca2+、Mg2+离子的水称为硬水．硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为Ca2++2HCO3﹣CaCO3↓+CO2↑+H2O或Mg2++2HCO3﹣MgCO3↓+CO2↑+H2O（写出一个即可）

（2）将RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应首先使硬水通过RH（填“RH”或

“ROH”）型离子交换树脂，原因是先通过阴离子交换树脂可能生成Mg（OH）2等沉淀而影响树脂交换效果．

（3）通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为反渗透法．电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是电势差（或电场力）．

（4）检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率（或电阻率）．

【考点】物质的分离、提纯的基本方法选择与应用；渗析；离子交换．菁优网版权所有

【分析】硬水中含有较多的Ca2+、Mg2+离子，阴离子含有HCO3﹣，加热时碳酸氢盐分解可生成难溶的CaCO3或MgCO3沉淀；RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水时，RH型阳离子交换树脂可交换硬水中的Ca2+、Mg2+离子，否则易生成Mg（OH）2等沉淀而影响树脂交换效果；工业中利用反渗透法通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，而获得纯净水，利用电渗析法可使相应的离子通过半透膜以达到硬水软化的效果；溶液的导电能力取决于溶液中的离子浓度大小，检验蒸馏水的纯度时，最简单的方法是测定水的导电率．

【解答】解：（1）通常按水中Ca2+、Mg2+的多少，把天然水分为硬水和软水．含有较多Ca2+、Mg2+的水叫做硬水；如果水的硬度是由Ca（HCO3）2或Mg（HCO3）2所引起的，这种硬度叫做暂时硬度．具有暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化，方程式为Ca2++2HCO3﹣CaCO3↓+CO2↑+H2O或Mg2++2HCO3﹣MgCO3↓+CO2↑+H2O，

故答案为：Ca2++2HCO3﹣CaCO3↓+CO2↑+H2O或Mg2++2HCO3﹣MgCO3↓+CO2↑+H2O；

（2）如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度．具有永久硬度的水可以采用离子交换法进行软化．离子交换剂中阳离子与水中的Ca2+、Mg2+发生离子交换作用，使水得到净化．如果硬水先通过ROH型阴离子交换树脂时可能产生Mg（OH）2等沉淀而影响交换效果，所以先通过RH型阳离子交换树脂．

故答案为：RH；先通过阴离子交换树脂可能生成Mg（OH）2等沉淀而影响树脂交换效果；

（3）电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法．在外加电场的作用下，水溶液中阴、阳离子会分别向两极移动，如果在中间加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的．所以电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是电势差或电场力．故答案为：反渗透法；电势差（或电场力）；

（4）因为水的电离程度极小，所以纯水是几乎不导电的，因此要检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率或电阻率．故答案为：电导率（或电阻率）．

【点评】本题考查硬水软化的原理，做题时注意硬水的主要离子成分以及物质的性质，注意相关基础知识的积累．