Вычислить жесткость воды, если в 140 л воды содержится 16,2 г ионов кальция и 2,92 г ионов магния.

Дано: =16,2 г = 140 л = 2,92 г   Ж - ?

РЕШЕНИЕ: Ж= + = =20 г/моль (мг/ммоль)

=12 г/моль (мг/ммоль).

1000 – перевод г в мг

Ж= =7,53 ммоль/л.

Ответ: Ж= 7,53 ммоль/л.

2. Определить массу сульфата кальция в 200 л воды, если жесткость, обусловленная этой солью, равна 9 ммоль/л.

Дано: = 200 л Ж = 9 ммоль/л   - ?

РЕШЕНИЕ: nэк (Ca+2) = nэк (CaSO4) Ж =

откуда

= 68 г/моль (мг/ммоль)

=122,4 г

Ответ:

3. Постоянная жесткость воды объемом 10 л обусловлена наличием сульфата магния. Определить массу буры (Na₂B₄O₇), необходимую для устранения постоянной жесткости, равной 5 ммоль/л. Написать уравнение протекающей реакции

Дано: = 10 л Ж = 5 ммоль/л   - ?

РЕШЕНИЕ: MgSO4 + Na2B4O7 = MgB4O7↓ + Na2SO4 nэк(MgSO4) = nэк(Na2B4O7) Ж =

M_эк(Na₂B₄O₇) = г/моль

= =

= 5,05 г

Ответ: = 5,05 г

УРОВЕНЬ В

1. На титрование 100 см³ воды, содержащей гидрокарбонат магния, ушло 12 см³ 0,15 н раствора HCl. Написать уравнение протекающей реакций. Рассчитать жесткость воды и определить массу соли, содержащейся в 40 л этой воды.

Дано: = 100 см3 = 12 см3 = 40 л Сэк(HCl) = 0,15 моль/л   ? Ж - ?

РЕШЕНИЕ: Составляем уравнение реакции: Mg(HCO3)2 + 2HCl = MgCl2 + + 2H2O + 2CO2↑ Ж = = = .

Согласно закону эвивалентов

n_экMg(HCO₃)₂ = n_эк(HCl) = C_эк(HCl)·V

откуда

Ж = = 18 ммоль/л.

Определяем массу гидрокарбоната магния содержащейся в 40 л воды:

Ж = , откуда

= =

= =52,56 г.

М_эк[Mg(HCO₃)₂] = =73 г/моль (мг/ммоль);

Ответ: Ж = 18 ммоль/л, = 52,56 г.

2. При кипячении 2 л воды (при рН>10,3), содержащей только гидрокарбонат магния, образовался осадок массой 28 мг. Написать уравнение протекающей реакции. Определить жесткость воды и массу соли в 0,5 м³ этой воды.

Дано: = 2 л = 28 мг = 0,028 г. = 0,5 м3 ? Ж - ?

РЕШЕНИЕ: При кипячении воды, содержащей гидрокарбонаты кальция, магния или железа, осадок выпадает в результате следующих реакций:

Сa(HСО₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑

Mg(HCO₃)₂ = Mg(OH)₂↓ + 2CO₂↑ (при рН>10,3)

Fe(HCO₃)₂ = Fe(OH)₂↓ + 2CO₂

Так как все вещества реагируют и образуются в равных количествах их эквивалентов: n_эк(Mg(HCO₃)₂) = n_эк(Mg(OH)₂), поэтому жесткость можно рассчитать по массе осадка гидроксида магния.

Ж = = = 0,48 ммоль/л

М_эк[Mg(OH)₂] = 29 г/моль (мг/ммоль)

Массу гидрокарбоната магния в 0,5 м³ воды определяем по формуле.

Ж =

откуда =

М_эк[Mg(НСO₃)₂] = 73 г/моль (мг/ммоль)

= = 17,52 г.

Ответ: Ж = 0,48 ммоль/л, = 17,52 г.

3. Для устранения жесткости к 10 л природной воды, которая содержит 0,015% гидрокарбоната кальция и 0,005% гидрокарбоната магния, добавили гашеную известь. Плотность воды 1 г/см³. Написать уравнения протекающих реакций. Определить массу гашеной извести, необходимую для устранения временной жесткости.

Дано: = 10 л =0,015% =0,005% = 1 г/см3 -?

РЕШЕНИЕ: Гидроксид кальция Ca(OH)2 (гашеная известь) используется для устранения временной жесткости. При этом протекают следующие реакции:

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃↓ + 2H₂O

Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O

Необходимые для расчета массы солей найдем по их массовым долям в воде

∙100

∙100

Откуда ∙10^{-2 ∙}m_воды = = 0,015·10^-2 10·10³·1 = 1,5 г.

∙10^{-2 ∙}m_воды = = 0,005·10^-2·10·10³·1 = 0,5 г.

Ж = =

= 2,53 ммоль/л.

М_эк[Сa(НСO₃)₂] = 81 г/моль (мг/ммоль)

М_эк[Mg(НСO₃)₂] = 73 г/моль (мг/ммоль)

Массу гашеной извести, необходимую для устранения временной жесткости рассчитываем по уравнениям реакции:

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃↓ + 2H₂O

162 г 74 г г

1,5 г х

Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O

146 г 2·74 г г

0,5 г х

0,685 + 0,507 = 1,192 г.

Ответ: 1,192 г.