Дидактический материал: "Решение задач на жесткость воды"

Задачи по жесткости воды

Карбонатная (временная) жесткость воды обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂).

Некарбонатная (постоянная) жесткость воды обусловлена присутствием  в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния (CaCℓ₂, CaSO₄, MgCℓ₂, MgSO₄).

Задачи по жесткости воды решаются так же, как и расчеты по химическим уравнениям.

П р и м е р 1. Жесткая вода содержит 100 мг/л гидрокарбоната кальция и 30 мг/л сульфата кальция. Определите, какую массу карбоната натрия надо добавить к воде объемом 500 л для устранения жесткости.

Решение.

1. Записываем уравнения реакций взаимодействия гидрокарбоната и сульфата кальция с карбонатом натрия:

1) Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃¯ + 2NaHCO₃

2) CaSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃¯ + Na₂CO₄.

2. Определяем массу гидрокарбоната и сульфата кальция в воде:

m (Ca(HCO₃)₂) = 100 · 500 = 50000 (мг), или 50 (г)

m (CaSO₄) = 30 · 500 = 15000 (мг), или 15 (г).

3. Находим количества веществ гидрокарбоната и сульфата кальция:

ν (Ca(HCO₃)₂) =  = 0,3086 (моль)

ν(CaSO₄) =  = 0,1103 (моль).

4. Вычисляем количество вещества карбоната натрия, которое необходимо для взаимодействия с гидрокарбонатом и сульфатом кальция.

Из первого уравнения следует:

ν (Ca(HCO₃)₂) = ν₁ (Na₂CO₃) Þ ν₁ (Na₂CO₃) = 0,3086 (моль)

Из второго уравнения следует:

ν(CaSO₄) = ν₂ (Na₂CO₃) Þ ν₂ (Na₂CO₃) = 0,1103 (моль)

5. Находим общее количество вещества карбоната натрия, которое потребуется для устранения жесткости воды:

ν _общ. (Na₂CO₃) = ν₁ (Na₂CO₃) + ν₂ (Na₂CO₃) =

= 0,3086 + 0,1103 = 0,4189 (моль).

6. Вычисляем массу необходимого карбоната натрия:

m (Na₂CO₃) = ν _общ. (Na₂CO₃) · M (Na₂CO₃) =

= 0,4189 · 106 = 44,40 (г).

Реши самостоятельно:

1. Жесткая вода содержит 237 мг/л хлорида магния. Определите массу соды, которую надо добавить к воде объемом 500 л для устранения жесткости. (132,2 г.)

2. Жесткая вода содержит 200 мг/л гидрокарбоната кальция. Определите массу осадка, который образуется при кипячении воды объемом 250 мл. (30,86 мг.)

3. Жесткая вода содержит 445,5 мг/л гидрокарбоната кальция. Определите массу гидроксида кальция, которую надо добавить к воде объемом 275 л для устранения жесткости. (55,96 г.)

4. Жесткая вода содержит 100 мг/л сульфата магния. Определите, какой объем раствора с массовой долей карбоната натрия 10 % (r = 1,09 г/мл) надо добавить к воде объемом 50 л для устранения жесткости. (40,52 мл.)

5. Рассчитайте массу хлорида кальция в 1 л жесткой воды, если для устранения жесткости воды объемом 200 л требуется раствор объемом 200 мл с массовой долей карбоната натрия 20 % (r = 1,1 г/мл). (230 мг/л.)

6. Определите массу карбоната натрия, которую необходимо взять для устранения жесткости воды, если в воде объемом 100 мл содержится 4 мг Са²⁺ и 3,65 мг Mg²⁺. (26,52 мг.)