Уменьшение и устранение жесткости природной воды

 

Задание 356
Какие ноны 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 жест-кость, равную 4,43 ммоль/л. Ответ: 0,406 г.
Решение:
Жёсткость воды выражается суммой миллиэквивалентов ионов Са2+ и Mg2+, содержащих-ся в 1 л воды (моль/л). Один миллимоль жёсткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Ca2+ или 12,16 мг/л Mg2+. Карбонатную («временную»») жёсткость можно устранить введением ионов ОН-. Обычно используют Са(ОН)2 или Na2CO3:

Са(НСО3)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaHCO3;
Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О;
Mg (НСО3)2 + Са(ОН)2 = MgCO3⇔ + СаСО3↓ + 2Н2О

Временную и постоянную жёсткость  устраняют введением Na2CO3  и Na3PO4:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3↓ + Na2SO4;
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4;
3СаSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4;
3MgSO4 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 3Na2SO4

Таким образом, для умягчения воды вводят главным образом ионы СО32- и РО43-, а также тон ОН-. Массу гидроксида кальция, содержащуюся в воде находим из формулы: 

Ж = m(В)/[MЭ(В) .  V], где

m – масса вещества В, обуславливающая жёсткость воды, мг; MЭ(В) – молярная масса эквивалента вещества В, мг/моль; V – объём воды, л. MЭ[Са(ОН)2] = M/2 = 74/2 = 37 г/моль.

Отсюда

m(В) = Ж . MЭ(В) V; m[Са(ОН)2] =  4,43 . 37 . 2,5 = 409,775 мг или 0,41 г

Ответ: 0,41 г.


Задание 357
Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 0,1 м3 воды, чтобы устранить жесткость, равную 4 ммоль/л? Ответ: 21,2 г.
Решение:
Молярная масса эквивалента Na2CO3 = M/2 = 106/2 = 53 г/моль. Массу карбоната натрия, необходимую для устранения жёсткости находим из формулы: 

Ж = m(В)/[MЭ(В).V], где

m – масса вещества В, обуславливающая жёсткость воды, мг; MЭ(В) – молярная масса эквивалента вещества В, мг/моль; V – объём воды, л.

Отсюда

m(В) = Ж  MЭ(В) V; m(Na2CO3) = 4 . 53 . 100 = 21200 мг или 21,2 г.

Ответ: 21,2 г.


 Задание 358
К 100 л жесткой воды прибавили 12,95 г гидроксида кальция. На сколько понизилась карбонатная жесткость. Ответ: на 3,5 ммоль/л.
Решение:
Молярная масса эквивалента Са(ОН)2= 74 = 37/моль. Понижение жёсткости воды находим из формулы:

Ж = m(В)/[MЭ(В) V], где

Ж – жёсткость или понижение жёсткости, ммоль/л; m – масса вещества В, обуславливаю-щая жёсткость воды, мг; MЭ(В) – молярная масса эквивалента вещества В, мг/моль; V – объём воды, л.

Отсюда

Ж = 12950/(37 . 100) = 3,486 ммоль/л.

Ответ: 3,5 ммоль/л.