Жесткость воды и методы ее устранения

Жесткость воды отражает содержание в ней ионов кальция и магния.

Жесткость, обусловленная наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, называется временной, или карбонатной (Ж_вр). Жесткость, обусловленная хлоридами и сульфатами этих металлов, называется постоянной (Ж_п). Суммарная жесткость воды носит название общей жесткости. Жесткость воды (степень жесткости принято выражать в миллимолях ионов Са²⁺ или Mg²⁺ (или обоих ионов) в 1 дм³ или 1 кг воды – ммоль/дм³ или ммоль/кг. В технической литературе встречается единица измерения степени жесткости воды – мг экв/дм³ или мг-экв/кг. Зная, что молярные массы эквивалентов ионов Са²⁺ и Mg²⁺ соответственно равны 20,04 и 12,16 мг/дм³, можно рассчитать обжую жесткость воды (в ммоль/дм³): . Часто в расчетах жесткости используют формулу:

Пример 1. Вычислите временную жесткость воды, зная, что в 500 л ее содержится 202,5 г Ca(HCO3)2.

Решение

Временная жесткость воды обусловлена наличием соли гидрокарбоната кальция и вычисляется:

Молярная масса эквивалента Ca(HCO₃)₂ равна:
, следовательно, жесткость воды:
.

Пример 2. Сколько граммов CaSO₄ содержится в 1 м³ воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 ммоль/дм³?

Решение

Молярная масса СаSO₄ равна 136 г/моль; молярная масса эквивалента равна:
. Из формулы (19) находим, сколько граммов сульфата кальция содержится в 1 м³ (1м³ = 1000 дм³) воды:

Пример 3. Какую массу соды надо добавить к 500 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 5 ммоль/дм³?

Решение

Находим количество моль эквивалентов солей, обусловливающих жест-кость воды из формулы (1):
. Один из методов устранения жесткости воды – введение соды (Na₂CO₃). Согласно закону эквивалентов , отсюда находим массу соды для устранения жесткости воды: ,

Пример 4. Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что на титрование 100 см³ этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция, потребовалось 6,25 см³ 0,08 н. раствора HCl.

Решение

Карбонатную (временную) жесткость рассчитывают умножением объема кислоты (V, мл), пошедшего на титрование на концентрацию кислоты:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

510. Какую массу Na₃РО₄ надо прибавить к 500 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5 ммоль/дм³?
Ответ: 136,6 г.

511. Какие соли обусловливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной, некарбонатной? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г гидрокарбоната магния?
Ответ: 2 ммоль/дм³.

512. Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 200 см³ воды, требуется 15 см³ 0,08 н. раствора HCl.
Ответ: 6 ммоль/дм³.

513. В 1л воды содержится ионов магния 36,47 мг и ионов кальция 50,1 мг. Чему равна жесткость этой воды?
Ответ: 5,5 ммоль/дм³.

514. Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 400 л воды, чтобы устранить жесткость, равную 3 ммоль/дм³?
Ответ: 63,6 г.

515. Вода, содержащая только сульфат магния, имеет жесткость 7 ммоль/дм³. Какая масса сульфата магния содержится в 300 л этой воды?
Ответ: 126,3 г.

516. Вычислите жесткость воды, зная, что в 600 л ее содержится 65,7 г гидрокарбоната магния и 61,2 г сульфата кальция.
Ответ: 3,2 ммоль/дм³.

517. В 220 л воды содержится 11 г сульфата магния. Чему равна жесткость этой воды?
Ответ: 0,83 ммоль/дм³.

518. Жесткость воды, в которой растворен только гидрокарбонат кальция, равна 4 ммоль/дм³. Какой объем 0,1 н. раствора HCl потребуется для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 75 см³ этой воды?
Ответ: 3 см³.

519. В 1м³ воды содержится 140 г сульфата магния. Вычислите жесткость этой воды.
Ответ: 2,33 ммоль/дм³.

520. Вода, содержащая только гидрокарбонат магния, имеет жесткость 3,5 ммоль/дм³. Какая масса гидрокарбоната магния содержится в 200 дм³ этой воды?
Ответ: 51,1 г.

521. К 1м³ жесткой воды прибавили 132,5 г карбоната натрия. Насколько понизилась жесткость?
Ответ: на 2 ммоль/дм³.

522. Чему равна жесткость воды, если для ее устранения к 50 л воды потребовалось прибавить 21,2 г карбоната натрия?
Ответ: 8 ммоль/дм³.

523. Какая масса СаS0₄ содержится в 200 л воды, если жесткость, обусловливаемая этой солью, равна 8 ммоль/дм³?
Ответ: 108,9 г.

524. Вода, содержащая только гидрокарбонат кальция, имеет жесткость 9 ммоль/дм³. Какая масса гидрокарбоната кальция содержится в 500 л воды?
Ответ: 364,5 г.

525. Какие ионы 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 жесткость, равную 4,43 ммоль/дм³?
Ответ: 0,406 г.

526. Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 0,1 м³ воды, чтобы устранить жесткость, равную 4 ммоль/дм³?
Ответ: 21,2 г.

527. К 100 л жесткой воды прибавили 12,95 г гидроксида кальция. Насколько понизилась карбонатная жесткость?
Ответ: на 3,5 ммоль/дм³.

528. Чему равна карбонатная жесткость воды, если в 1 л ее воды содержится 0,292 г гидрокарбоната магния и 0,2025 г гидрокарбоната кальция?
Ответ: 6,5 ммоль/дм³.

529. Какую массу гидроксида кальция надо прибавить к 275 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5,5 ммоль/дм³?
Ответ: 56,06 г.

530. Сколько граммов Ca(OH)₂ необходимо прибавить к 1000 л воды, чтобы удалить временную жесткость, равную 2,86 ммоль/дм³?
Ответ: 106 г.

531. Чему равна временная жесткость воды, в 1л которой содержится 0,146 г гидрокарбоната магния?
Ответ: 2 ммоль/дм³.

532. Жесткость воды, содержащей только гидрокарбонат кальция, равна 1,785 ммоль/дм³. Определить массу гидрокарбоната в 1л воды.
Ответ: 144,7 мг.

533. Сколько карбоната натрия надо добавить к 5 л воды, чтобы устранить общую жесткость, равную 4,60 ммоль/дм³?
Ответ: 1,22 г.

534. При кипячении 250 мл воды, содержащей гидрокарбонат кальция, выпал осадок массой 3,5 мг. Чему равна жесткость воды?
Ответ: 0,28 ммоль/дм³.

535. В 100 л воды содержится 8,5 г хлорида кальция. Вычислите жесткость воды.
Ответ: 1,53 ммоль/дм³.

536. Некарбонатная жесткость воды равна 5,3 ммоль/дм³. Рассчитайте, сколько Na₃PO₄ следует взять, чтобы умягчить 100 л такой воды.
Ответ: 29 г.

537. Вычислите карбонатную жесткость воды, если в 5 л ее содержится 2,5 г гидрокарбоната магния и 1,3 г гидрокарбоната кальция.
Ответ: 10,1 ммоль/дм³.

538. При обработке 0,5 л образца воды карбонатом натрия в осадок выпало 70 мг CaCO₃. Чему равна жесткость воды, если она обусловлена только сульфатом кальция?
Ответ: 2,8 ммоль/дм³.

539. Рассчитайте жесткость воды, если известно, что для ее устранения к 50 л воды добавили 18 г Na₂CO₃.
Ответ: 6,8 ммоль/дм³.

Оглавление