Название: Неорганическая химия - Учебное пособие.(Шевницына Л.В., Белова Т.Б.)

Жанр: Химия

Просмотров: 1794


Жёсткость воды и методы её устранения

 

Пример 1. Определение общей жёсткости воды (Жобщ) по массе содержащихся в воде солей.

Рассчитайте общую жёсткость воды (моль/л), если в

0,25 л воды содержится 16,20 мг гидрокарбоната кальция, 2,92 мг гидрокарбоната магния, 11,10 мг хлорида кальция и 9,50 мг

хлорида магния.

Общая жёсткость воды вычисляется как сумма молярных концентраций ионов кальция и магния (ммоль/л). Воду, жёсткость которой равна до 4 ммоль/л, считают мягкой, свыше

12 ммоль/л – очень жёсткой.

Решение. Вырази жёсткость воды (ммоль/л) двухзарядных катионов металлов Ca²+, Mg²+, Fe²+ и соответствующих им солей, содержащихся в 1 л воды:

где m1, m2, m3 – масса двухзарядных катионов металлов (или соответствующих им солей) в воде, мг; M1, M2, M3 – молярная масса эквивалентов катионов металлов (или соответствующих им солей); V – объём воды, л.

Определяем молярные массы эквивалентов солей, обусловливающих жёсткость воды:

Общая жёсткость данного образца воды равна сумме временной и постоянной жёсткости и обусловливается содержанием в ней солей, придающих ей жёсткость:

 

Пример 2. Определение временной (гидрокарбонатной)

жёсткости воды по объёму соляной кислоты, шедшей на её

титрование.

Найдите временную жёсткость воды, если на титрование 0,1 л образца воды, содержащей гидрокарбонат магния, израсходовано 7,2·10¯³ л 0,14 н HCl.

Решение. При титровании воды соляной кислотой происходит следующая химическая реакция:

Mg(HCO3)2 + 2HCl→ MgCl2 + 2CO2 + 2H2O.

В соответствии с законом эквивалентов количество эквивалентов всех участвующих в химической реакции веществ должно

быть одинаково. На титрование 0,1 л воды израсходовано 0,13·7,2·10‾³ моль НСl. Следовательно, такое же количество ионов магния содержится в воде, т. е.

Жёсткость данного образца воды равна 9,36 ммоль/л (вода средней жёсткости).

Пример 3. Определение временной и постоянной жёсткости воды по количеству реагентов, необходимых для устранения

жёсткости.

Для устранения общей жёсткости по известково-содовому методу к 50 л воды добавлено 7,4 г Ca(OH)2 и 5,3 г Na2CO3. Рассчитайте временную и постоянную жёсткость воды.

Решение. Добавление к воде Ca(OH)2 может устранить временную жёсткость, а добавление Na2CO3 – постоянную жёсткость. При добавлении этих реагентов к воде происходят следующие химические реакции:

Me(HCO3)2 + Ca(OH)2 → MeCO3 + CaCO3 + 2H2O;

Me(NO3)2 + Nа2СО3 → МеСО3 + 2Nа2NО3;

(Ме²: Са², Mg², Fe² и др.).

Временную жёсткость воды (Жвр) измеряют количеством гидроксида кальция, участвующего в реакции, а постоянную жёсткость (Жпост) – количеством карбоната натрия.

Общая жёсткость воды равна:

Жобщ = Жвр + Жпост = 4 + 2 = 6 ммоль/л (вода средней

жёсткости).

Задачи

 

Присутствие каких солей обусловливает жёсткость природной воды? Как можно установить карбонатную жёсткость воды? Рассчитайте, сколько граммов Ca(HCO3)2 содержится в 1 м³ воды, жёсткость которой равна 3 мэкв? (Ответ: 243 г).

Определите карбонатную жёсткость воды, в одном литре которой содержится по 100 мг Ca(HCO3)2; Mg(HCO3)2; Fe(HCO3)2. (Ответ: 3,724 мэкв/л.)

В каких единицах выражается жёсткость воды? Чему равна жёсткость воды, в 10 л которой содержится 6 г CaCl2?

(Ответ: 10,81 мэкв/л.)

Чему равна жёсткость воды, если для её устранения

к 100 л воды потребовалось прибавить 15,9 г соды?

(Ответ: 3 мэкв/л.)

Сколько соды нужно прибавить к 5 м³ воды, чтобы устранить её жёсткость, равную 2,5 мэкв/л? (Ответ: 622,5 г.)

Определите жесткость воды, в литре которой содержится 0,324 г кальция гидрокарбоната. Сколько граммов соды нужно прибавить к 2 м³ этой соды для устранения её жёсткости? (Ответ: 4 мэкв/л; 424 г.)

В чем сущность ионитного способа устранения жёсткости воды? Рассчитайте жёсткость воды, содержащей в одном литре 0,005 моль кальция гидрокарбоната. (Ответ: 10 мэкв/л.)

Чему равна жёсткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г магния гидрокарбоната? (Ответ: 2 мэкв/л.)

Минеральная вода содержит ,3894 г/л ионов кальция и 0,0844 г/л ионов магния. Какова жёсткость этой воды?

(Ответ: 26,38 мэкв/л.)

Какие химические реакции произойдут при: а) кипячении жёсткой воды, содержащей кальция гидрокарбонат;

б) добавлении к ней натрия гидроксида? Вычислите жёсткость воды, зная, что для её устранения пришлось к 50 л воды прибавить 10,8 г безводной буры. (Ответ: 2,14 мэкв/л.)

 

 

приложения в отдельных файлах

 

периоды

Электроотрицательность элементов

Ia

IIa

IIIa

IVв

VIв

VIIв

VIIIв

IIв

IIIв

IVa

Va

VIa

VIIa

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

 

H

2.1

Li

1.0

Na

0.9

K

0.8

Rb

0.8

Cs

0.7

Fr

0.7

 

 

Be

1.5

Mg

1.2

Ca

1.0

Sr

1.0

Ba

0.9

0.9

 

 

Sc

1.3

Y

1.2

La-Lu

1.1-1.2

Ac

1.1

 

 

Ti

1.5

Zn

1.4

Hf

1.3

Th

1.3

 

 

V

1.6

Nb

1.6

Ta

1.5

Pd

1.5

 

 

Cr

1.6

Mo

1.8

W

1.7

U

1.7

 

 

Mn

1.5

Tc

1.9

Re

1.9

Np-No

1.3

 

 

Fe          Co           Ni

1.8         1.8          1.8

Ru          Rh          Pd

2.2          2.2         2.2

Os           Ir           Pt

2.2          2.2         2.2

 

 

Cu

1.9

Ag

1.9

Au

2.4

 

 

Zn

1.6

Cd

1.7

Hg

1.9

 

 

B

2.0

Al

1.5

Gd

1.6

In

1.7

Tl

1.8

 

 

C

2.5

Si

1.8

Ge

1.8

Sn

1.8

Pb

1.8

 

 

N

3.0

P

2.1

As

2.0

Sb

1.9

Bi

1.9

 

 

O

3.4

S

2.5

Se

2.4

Te

2.1

Po

2.0

 

 

F

4.0

Cl

3.0

Br

2.8

I

2.5

At

2.2

Приложение 1

 

Приложение 2

 

Нормальные (стандартные) электродные потенциалы

при 25 °С (ряд напряжений)

Электрод

Электродный процесс

Потенциал

в вольтах

Li/Li+

Li     ⇄    Li+ +

-3.01

K/K+

K     ⇄    K+ +

-2.92

Ca/Ca2+

Ca    ⇄    Ca2+ +

-2.86

Na/Na+

Na    ⇄    Na+ +

-2.71

Mg/Mg2+

Mg    ⇄    Mg2+ + 2

-2.36

Al/Al3+

Al    ⇄    Al3+ + 3⇄⇆

-1.66

Mn/Mn2+

Mn    ⇄     Mn2+ + 2

-1.18

Zn/Zn2+

Zn    ⇄    Zn2+ + 2

-0.76

Cr/Cr3+

Cr    ⇄    Cr3+ + 3

-0.74

Fe/Fe2+

Fe    ⇄    Fe2+ + 2

-0.44

Cd/Cd2+

Cd    ⇄    Cd2++2

-0.40

Co/Co2+

Co .   ⇄    Co2+ + 2

-0.28

Ni/Ni2+

Ni    ⇄    Ni2+ + 2

-0.25

Sn/Sn2+

Sn   ⇄    Sn2+ + 2

-0.14

Pb/Pb2+

Pb    ⇄    Pb2+ + 2

-0.13

2H/2H+

2H    ⇄     2H+ + 2

-0.00

Cu/Cu2+

Cu    ⇄    Cu2+ + 2

+0.34

Hg/Hg2+

Hg    ⇄    Hg2+ + 2

+0.85

Ag/Ag+

Ag    ⇄    Ag+ +

+0.80

2Hg/Hg2+

2Hg  ⇄    Hg22+ + 2

+0.89

Au/Au+

Au    ⇄    Au+ +

+1.70

 

 

J/2J-

4OH- ⇄   O2 + 2H2O + 4

+0.40

2H2O ⇄  O2 + 4H+ + 4

+1.23

J2       ⇄    2J- - 2

+0.54

Br/2Br-

Br2    ⇄    2Br- - 2

+1.07

Cl/2Cl-

Cl2    ⇄    2Cl- - 2

+1.36

 

 

 

Номера вариантов

Номера заданий

Номера задач, относящихся к данному заданию

1

2

3

01

I

II

1       11     21    31    41    51    61    71    81    91  101  111

121  131  141  151  161  171  181  191  201  211  221  231  241

02

I

II

2      12     22     32    42    52    62    72    82    92  102  112

122  132  142  152  162  172  182  192  202  212  222  232  242

03

I

II

3       13     23    33    43    53    63    73    83    93  103   113

123  133  143  153  163  173  183  193  203  213  223  233  243

04

I

II

4        14    24    34    44    54    64    74    84    94  104  114

124  134  144  154  164  174  184  194  204  214  224  234  244

05

I

II

5        15    25    35    45    55   65     75    85   95   105  115

125  135  145  155  165  175  185  195  205  215  225  235  245

06

I

II

6       16     26    36    46    56    66    76    86    96  106  116

126  136  146  156  166  176  186  196  206  216  226  236  246

07

I

II

7         17    27    37    47    57   67    77    87    97  107  117

127  137  147  157  167  177  187  197  207  217  227  237  247

08

I

II

8        18    28    38    48    58    68    78    88   98   108  118

128  138  148  158  168  178  188  198  208  218  228  238  248

09

I

II

9        19     29   39   49     59    69    79    89    99  109  119

129  139  149  159  169  179  189  199  209  219  229  239  249

10

I

II

10      20    30    40   50     60    70   80     90  100  110  120

130  140  150  160  170  180  190  200  210  220  230  240  250

11

I

II

1        12    23    34    45    56    67    78    89  100  101  111

122  133  144  155  166  177  188  199  210  211  221  232  251

12

I

II

2 13 24 35 46 57 66 79 90 91 102 112

123 134 145 156 167 178 189 200 201 212 222 233 252

13

I

II

3 14 25 36 47 58 69 80 81 92 103 113

124 136 146 157 168 179 190 202 213 223 234 191 253

14

I

II

4 15 26 37 48 59 70 71 82 93 104 111

125 136 147 158 169 180 181 192 203 214 224 235 254

15

I

II

5 16 27 38 49 60 61 72 83 94 105 115

126 137 148 159 170 171 182 193 204 215 225 236 255

16

I

II

6 17 28 39 50 51 62 73 84 95 106 116

127 138 149 160 161 172 183 194 205 216 226 237 256

17

I

II

7 18 29 41 52 63 74 85 96 107 117

128 139 150 151 162 173 184 195 206 217 227 238 257

18

I

II

8 19 30 31 42 53 64 75 86 97 108 118

129 140 141 152 163 174 185 196 207 218 228 239 258

19

I

II

9 20 21 32 43 54 65 76 67 98 109 119

130 131 142 153 164 175 186 197 208 219 229 240 259

20

I

II

10 11 22 33 44 55 66 77 88 99 110 120

121 132 143 154 165 176 187 198 209 220 230 231 260

21

I

II

1 13 25 37 49 51 63 75 87 99 101 111

123 135 147 159 161 173 185 197 209 211 221 233 241

22

I

II

2 14 26 38 50 52 64 76 88 100 102 112

124 160 136 162 148 174 186 198 210 212 222 234 242

23

I

II

3 15 27 39 41 53 65 77 89 91 103 113

125 137 149 151 163 175 187 213 223 199 235 201 243

24

I

II

4 16 28 40 42 54 66 78 90 104 114 92

126 138 150 152 164 176 188 200 202 214 224 236 244

25

I

II

5 17 29 31 43 55 67 79 81 93 105 115

127 139 141 153 165 177 189 203 215 225 237 191 245

26

I

II

<\/a>") //-->