Жесткая вода и сода уравнение

Уменьшение и устранение жесткости природной воды

Решение рассчетных задач на устранение жесткостии природной воды

Задание 356.
Какие ноны надо удалить из природной воды, чтобы сделать ее мягкой? Введением каких ионов можно умягчить воду? Составьте уравнения соответствующих реакций. Какую массу Са(ОН)₂ надо прибавить к 2,5 л воды, чтобы устранить ее жест-кость, равную 4,43 ммоль/л. Ответ: 0,406 г.
Решение:
Жёсткость воды выражается суммой миллиэквивалентов ионов Са 2+ и Mg 2+ , содержащихся в 1 л воды (моль/л). Один миллимоль жёсткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Ca 2+ или 12,16 мг/л Mg 2+ . Карбонатную («временную») жёсткость воды можно устранить введением ионов ОН – . Обычно используют Са(ОН)₂ или Na₂CO₃:

Временную и постоянную жёсткость устраняют введением Na₂CO₃ и Na₃PO₄:

Таким образом, для умягчения воды вводят главным образом ионы СО₃ 2- и РО₄ 3- , а также тон ОН — . Массу гидроксида кальция, содержащуюся в воде находим из формулы:

Ж = m(В)/[M_Э(В) . V], где

m – масса вещества В, обуславливающая жёсткость воды, мг; M_Э(В) – молярная масса эквивалента вещества В, мг/моль; V – объём воды, л. M_Э[Са(ОН)₂] = M/2 = 74/2 = 37 г/моль.

m(В) = Ж . M_Э(В) . V; m[Са(ОН)2] = 4,43 . 37 . 2,5 = 409,775 мг или 0,41 г

Ответ: 0,41 г.

Задание 357
Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 0,1 м 3 воды, чтобы устранить жесткость, равную 4 ммоль/л? Ответ: 21,2 г.
Решение:
Молярная масса эквивалента Na₂CO₃ = M/2 = 106/2 = 53 г/моль. Массу карбоната натрия, необходимую для устранения жёсткости находим из формулы:

m – масса вещества В, обуславливающая жёсткость воды, мг; M_Э(В) – молярная масса эквивалента вещества В, мг/моль; V – объём воды, л.

m(В) = Ж . M_Э(В) . V; m(Na₂CO₃) = 4 . 53 . 100 = 21200 мг или 21,2 г.

Ответ: 21,2 г.

Задание 358
К 100 л жесткой воды прибавили 12,95 г гидроксида кальция. На сколько понизилась карбонатная жесткость. Ответ: на 3,5 ммоль/л.
Решение:
Молярная масса эквивалента Са(ОН)2= 74 = 37/моль. Понижение жёсткости воды находим из формулы:

Ж = m(В)/[M_Э(В) . V], где

Ж – жёсткость или понижение жёсткости, ммоль/л; m – масса вещества В, обуславливающая жёсткость воды, мг; M_Э(В) – молярная масса эквивалента вещества В, мг/моль; V – объём воды, л.

Ж = 12950/(37 . 100) = 3,486 ммоль/л.

Задание 3

Каковы основные способы устранения жёсткости воды? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Временная жёсткость воды обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция и магния. Её можно устранить следующими способами:

Постоянная жёсткость воды обусловлена присутствием сульфатов и хлоридов кальция и магния. Её устраняют действием соды:
MgSO₄ + Na₂CO₃ ⟶ MgCO₃↓ + Na₂SO₄
CaSO₄ + Na₂CO₃ ⟶ CaCO₃↓ + Na₂SO₄

Лабораторная работа «Приготовление жесткой воды и устранение ее жесткости»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ № 1

Тема: Приготовление жесткой воды и устранение ее жесткости.

Цель: закрепление знаний по теме «Растворы. Приготовление растворов с определенной массовой долей растворенного вещества», формирование понятия «жесткость» воды, развитие умений по устранению жесткости воды; продолжить формирование умения проводить химические реакции.

Оборудование : набор реактивов и лабораторной посуды для проведения реакций.

Нормы времени : 2 часа .

1) страница 62-68 . Тупикин Е.И. Химия в строительстве: учебное пособие для ССУЗов/ Е.И.Тупикин. – М.: Дрофа, 2010. – 174 с., ил.

2) страница 82-85. Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: Учебник для общеобразовательных учреждений. – 8-е изд. стереопит. – М.: Дрофа, 2013. – 223,  1  с.: ил.

Краткое содержание темы:

Воду с растворенными в ней солями называют жесткой , а совокупность свойств такой воды – жесткостью . Жёсткость воды – свойство воды, связанное с содержанием растворимых в ней соединений кальция и магния, это параметр, показывающий содержание катионов кальция, магния в воде. Жесткая вода образует накипь на стенках паровых котлов, отопительных приборов и бытовой металлической посуды. Она не пригодна для производства бумаги и крашения тканей, для приготовления пищи и напитков. В жесткой воде плохо развариваются овощи и мясо, не пенится мыло. Мыла – это натриевые и калиевые соли органических кислот (C ₁₇ H ₃₅ COONa, C ₁₇ H ₃₅ COOK). С катионами кальция и магния анионы кислотных остатков образуют нерастворимые соли, и мыло расходуется при этом бесполезно. В настоящее время химическая промышленность выпускает большое количество различных синтетических моющих средств (стиральных порошков), содержащих насыщенную углеводородную цепь из 10. 15 атомов углерода, так или иначе связанную с сульфатной или сульфонатной группой, например:

Они, как правило, не образуют малорастворимых в воде солей кальция и магния. Запись СМС можно упростить: R — SO ₃ — Na .

Согласно ГОСТ 6055 – 86 различают:

карбонатную жесткость – это совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней гидрокарбонатов кальция, магния и железа. Часто этот вид жесткости называют временной или устранимой;

некарбонатную жесткость – совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов кальция, магния и железа. Этот вид жесткости также называют постоянной или неустранимой;

общую жесткость, складывающуюся из карбонатной и некарбонатной жесткости. Она равна сумме концентраций ионов Са 2+ , Mg 2+ , F е 2+ .

За единицу жесткости принимают жесткость воды в одном литре которой содержится один миллимоль (ммоль) эквивалент ионов Са 2+ или Mg 2+ . Числовое значение жесткости, выраженное в ммоль/л, совпадает со значением в моль/м 3 . Одна единица жесткости соответствует массовой концентрации ионов Са 2+ , равной 20,4 мг/л или ионов Mg 2+ , равной 12,15 мг/л.

По величине жесткости различают воду:

мягкую 1, 5 – 3 единиц;

среднюю 3, 6 – 6, 0 единиц

жесткую 6, 0 – 9, 0 единиц

очень жесткую > 9, 0 единиц.

Методы устранения и снижения жесткости воды. Устранение или снижение жесткости воды называют умягчением. Его осуществляют различными методами.

1. Метод кипячения. Он позволяет устранить только временную (карбонатную) жесткость, обусловленную наличием в воде хорошо растворимых гидрокарбонатов кальция, магния и железа. При этом катионы Са 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ осаждаются в виде нерастворимых соединений.

2. Химическая обработка воды (реагентный метод). Этот метод позволяет устранить как временную жесткость, так и постоянную. Сущность его заключается в обработке воды специальными реагентами, образующими ионами, вызывающими жесткость, малорастворимые соединения. К числу таких реагентов относятся: сода Na ₂ CO ₃ , негашеная CaO и гашеная Ca ( OH ) ₂ извести, различные фосфаты натрия ( Na ₃ PO ₄ , Na ₆ P ₆ O ₁₈ ) и др. Обработка известью позволяет связать и растворенный в воде углекислый газ. Использование фосфатов натрия предпочтительнее, так как образующие фосфаты кальция, магния и железа менее растворимы, чем соответствующие их карбонаты и гидроксиды.

3. Ионообменный метод. Это современный физико – химический метод основан на способности некоторых веществ, не растворимых в воде, стехиометрически обменивать свои ионы на ионы внешней среды (воды, растворов электролитов). Вещества, обладающие такими свойствами, называют ионообменниками (ионообменными сорбентами) или сокращенно ионитами. Большинство ионитов – твердые, ограниченно набухающие вещества, аморфной или кристаллической структуры. Они состоят из каркаса (матрицы) и закрепленных на нем иогенных (активных функциональных) или комплексообразующих групп.