Жесткость воды и методы её устранения

Для ответов на контрольные вопросы рекомендуем воспользоваться литературой 5, 6, 7, 9, 11, 14, 15.

Жесткость воды обусловлена присутствием в воде растворимых солей кальция и магния.

Карбонатная жесткость зависит от содержания в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Она почти полностью устраняется кипячением, при котором гидрокарбонаты разлагаются:

Са(НСО₃)₂ = СаСО₃¯ + СО₂ + Н₂О

Поэтому карбонатную жесткость называют также устранимой или временной.

Некарбонатная жесткость вызывается присутствием в воде сульфатов (а также хлоридов) кальция и магния. Кипячением она не устраняется и поэтому называется постоянной.

Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости дает общую жесткость воды.

Принято жесткость выражать молярной концентрацией эквивалентов кальция и магния (z = 2) в моль на 1 л воды или (ммоль/л). Практически при этом указывают нормальную концентрацию раствора солей, умноженную на 1000.

Зная, что мольные массы эквивалентов кальция и магния (Z=2) равны 20,04 и 12,16 соответственно, можно рассчитать жесткость по солевым концентрациям этих ионов и

, ммоль/л

Так же жесткость можно определить, зная массу соли, обуславливающей жесткость воды или вещества, применяемого для устранения жесткости воды по формуле:

, ммоль/л

где - масса вещества, обуславливающего жесткость воды или применяемого для устранения жесткости воды, мг; - молярная масса эквивалента вещества; - объем воды, л.

Пример 1. Сколько граммов CaSO₄ содержится в 1000 л воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 ммоль/л?

Решение:Из формулы выразим массу вещества, обуславливающего жесткость воды: , мольная масса CaSO₄ 136,14 г/моль, тогда молярная масса эквивалента 136,14:2=68,07 г/моль, найдем массу сульфата кальция m (CaSO₄)=4×68,07×1000=272,280 (г)

Пример 2. Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что на титрование 100 см³ этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция, потребовалось 6,25 см³ раствора HCl с молярной концентрацией эквивалента 0,08 моль/л.

Решение: Жесткость воды рассчитывают по формуле , количество вещества HCl можно рассчитать из формулы , тогда количество вещества CaCO₃ в соответствии с реакцией:

2HCl + CaCO₃ = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

будет в два раза меньше, чем у HCl = 0,0025 моль, тогда масса CaCO₃: m(CaCO₃) = M(CaCO₃) · 0,0025 = 100 · 0,0025 = 0,25 г. Теперь рассчитываем жесткость:

Контрольные вопросы:

281.Присутствие каких солей в природной воде обуславливает её жесткость? Какие химические реакции происходят при добавлении к жесткой воде: а) Na2CO3 б) NaOH в) Ca(OH)2? Рассмотреть случаи постоянной и временной жесткости.

282.К 500 л жесткой воды прибавили 132,5 г карбоната натрия. Насколько понизилась жесткость?

283.Сколько граммов необходимо прибавить гидроксида кальция к 100 л воды, чтобы удалить временную жесткость равную 4,29 ммоль/л?

284.Вычислить временную жесткость воды, зная что на реакцию с гидрокарбонатом, содержащимся в 100 мл этой воды, потребовалось 5 мл 0,1 н раствора HCl.

285.Чему равна временная жесткость воды, в 1 л которой содержится 0,185 г гидрокарбоната магния?

286.Жесткость воды содержащей только гидрокарбонат кальция, равна 2,50 ммоль/л. Определить массу гидрокарбоната в 1 л воды.

287.Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 100 л воды, чтобы устранить её жесткость, равную 5,00 ммоль/л?

288.Сколько карбоната натрия надо добавить к 100 л воды, чтобы устранить общую жесткость, равную 6,90 ммоль/л?

289.В 1 л воды содержится 24 мг ионов Мg2+ и 148 мг ионов Са2+. Вычислить общую жесткость воды.

290.При кипячении 250 мл воды, содержащей гидрокарбонат кальция, выпал осадок массой 7 мг. Чему равна жесткость воды?

291.В чем заключается ионообменный способ устранения жесткости воды? Сколько граммов необходимо прибавить Ca(OH)2 к 250 мл воды, чтобы удалить временную жесткость, равную 3,60 ммоль/л?

292.Какие соли обуславливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной и некарбонатной? Какую массу Na3PO4 надо прибавить к 10 л воды, чтобы устранить её карбонатную жесткость, равную 4,5 ммоль/л?

293.Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 1000 л которой содержится 81 г гидрокарбоната кальция?

294.В 5 м3 воды воды содержится 120 г сульфата магния и 272 г сульфата кальция. Вычислите жесткость этой воды.

295.Вода, содержащая только гидрокарбонат кальция, имеет жесткость 4,00 ммоль/л. Какая масса гидрокарбоната кальция содержится в 200 л этой воды?

296.Какие ионы надо удалить из природной воды, чтобы сделать её мягкой? Введением каких ионов можно умягчить воду? Составьте уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 16,2 г гидрокарбоната кальция?

297.Вода, содержащая только гидрокарбонат магния, имеет жесткость 5,3 ммоль/л. Какова масса гидрокарбоната магния содержащегося 1 м3 этой воды.

298.Жесткость воды, в которой растворен только гидрокарбонат магния, равна 2 ммоль/л. Какой объем 0,05 н раствора HCl потребуется для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 100 мл этой воды.

299.В 10 л воды содержится 36 мг ионов магния и 100 мг ионов кальция. Чему равна жесткость этой воды?

300.Чему равна карбонатная жесткость воды, если в 1 л её содержится 0,146 г гидрокарбоната магния и 0,324 г гидрокарбоната кальция?