Рассчитайте_значение_общей_жесткости_и_укажите_класс

Рассчитайте_значение_общей_жесткости_и_укажите_класс

Рассчитайте значение общей жесткости и укажите класс

You are using an outdated browser. Please upgrade your browser or activate Google Chrome Frame to improve your experience.

Внимание Скидка 50% на курсы! Спешите подать
заявку

Профессиональной переподготовки 30 курсов от 6900 руб.

Курсы для всех от 3000 руб. от 1500 руб.

Повышение квалификации 36 курсов от 1500 руб.

Лицензия №037267 от 17.03.2016 г.
выдана департаментом образования г. Москвы

Рассчитайте значение общей жесткости и укажите класс жесткости питьевой или природной минеральной воды торг.

валентина в категроии Химия, вопрос открыт 18.03.2017 в 02:06

марок, если известны массовые концентрации Смасс Ca^(2+) и Mg^(2+) Условие:
Питьевая вода "Фрутоняня"
Смасс Ca^(2+) (25-60 мг/дм^3)
Смасс Mg^(2+) (5-35 мг/дм^3)

ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ И МЕТОДЫ ЕЁ УСТРАНЕНИЯ

14.1. Жёсткость воды

Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей металлов, главным образом, кальция Са 2+ и магния Mg 2+ (так называемых «солей жёсткости»). Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния (Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2), и постоянную (некарбонатную) жёсткость, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).Общая жёсткость воды равна сумме временной (карбонатной) и постоянной (некарбонатной) жёсткости.

В системе СИ жёсткость измеряется в моль/м 3 . На практике пользуются градусами жёсткости, выражают жёсткость в миллиграммах эквивалентов на литр, а также в миллимоль эквивалентов на литр. 1°Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его моля на литр (1°Ж = 1 мг-экв/л = 1/2 ммоль-экв/л). По величине общей жёсткости различают воду мягкую (до 2°Ж), средней жёсткости (2-10°Ж) и жёсткую (более 10°Ж).

В данном пособии за размерность жёсткости воды принят 1 мг-экв/л (часто эквивалент пропускают и выражают жёсткость воды в ммоль/л), который выражают суммой миллимоль (ммоль) эквивалентов ионов Са 2+ и Mg 2+ содержащихся в 1 литре воды. Один миллимоль жёсткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Са 2+ и 12,16 мг/л Mg 2+ .

Жёсткость воды может быть рассчитана по формуле, представленной в общем виде:

, (1)

где Ж – жёсткость воды, ммоль-экв/л; mi – масса катионов (или соответствующих солей), мг; Мэк i – молярная масса эквивалентов катионов (или соответствующих им солей), мг/ммоль; V – объём воды, л.

1. Определение жёсткостиводы по массе содержащихся в ней солей.

Пример 1.Рассчитайте общую жёсткость воды (ммоль/л>, если в 0,20 л воды содержится 32,42 мг гидрокарбоната кальция Са(НСО3)2; 1,46 мг гидрокарбоната магния Mg(HCО3)2; 22,20 мг хлорида кальция CaCl2 и 4,75 мг хлорида магния MgCl2.

Решение. Общая жёсткость воды может быть рассчитана по формуле (1)

.

Массы солей и объём воды известны по условию задачи. Находим молярные массы эквивалентов солей. Молярная масса эквивалентов соли равна молярной массе соли, деленной на эквивалентное число Z. Для всех солей Z равно 2.

Подставляя в формулу массы, молярные массы эквивалентов солей и объём воды, рассчитываем общую жёсткость воды:

=2,0 + 0,1 + 2,0 + 0,5 = 4,6 ммоль/л.

Пример 2. Вычислите временную жёсткость воды, зная, что в 500 л её содержится 162,1 г Са(НСО3)2.

Решение. Временную жёсткость воды можно найти по формуле (1), подставив в неё массу, молярную массу эквивалентов Са(НСО3) 2 и объём воды. Молярная масса эквивалентов Са(НСОз)2 равна 81,05 мг/ммоль (см. пример 1), масса этой соли равна 162100 мг, объем воды 500 л. Следовательно,

.

2. Определение содержания солей в воде по жёсткости воды

Пример 3. Сколько граммов СаСl2 содержится в 100 л воды, если жесткость воды, вызванная этой солью, равна 2,5 ммоль/л?

Решение. Массу соли СаСl2 можно найти по формуле (1). А именно:

.

Подставляя в формулу жёсткость воды, молярную массу эквивалентов CaCl2 (см. пример 1) и объем воды, получаем:

M CaCl2 = 2,5 · 55,49 · 100 = 13872,5мг или 13,8725 г.

3.Определение временной (карбонатной) жёсткости воды по объёму соляной кислоты, пошедшей на её титрование

Самым простым методом определения жёсткости воды является метод титрования. Для определения временной жёсткости воды используют стандартный раствор соляной кислоты. При этом происходит следующая реакция:

где Me – Са 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ .

Согласно закону эквивалентов, количество эквивалентов всех участвующих в химической реакции веществ должно быть одинаково. Отсюда:

, (2)

где Сэк1 и V1 – соответственно молярная концентрация эквивалентов вещества(моль/л) и объём (л) первого раствора; Cэк2 и V2 – молярная концентрация эквивалентов вещества (моль/л) и объём (л) второго раствора.

Пример 4. Определите временную жёсткость воды, если на титрование 5 · 10 –2 л воды, содержащей гидрокарбонат кальция, израсходовано 1,44 · 10 –3 л 1,15н раствора HCl.

Решение. По условию задачи молярная концентрация эквивалентов Сa(HCO3)2 неизвестна. Обозначим её через х.Подставляя значения в формулу (2), получаем:

х · 5· 10 –2 = 1,44 · 10 –3 · 0,15.

Читайте также:  Как_отполировать_холодильник_цвета_металлик

н.

Таким образом, молярная концентрация эквивалентов Сa(HCO3)2 равна 0,004н, что соответствует содержанию Сa(HCO3)2 0,004 моль/л или 4 ммоль/л. Следовательно, временная жёсткость воды составляет 4 ммоль/л.

Пример 5. Чему равна временная жесткость воды, если на титрование 100 мл этой воды, содержащей гидрокарбонат железа (II), израсходовано 5,75 мл 0,07 н раствора HCl.

Решение. Данная задача решается аналогично тому, как это показано в примере 5, предварительно переведя объёмы растворов в литры, т.е. V1 = 0,1 л H2O; V2 = 5,75 · 10 –3 л HCl. Подставляя значения в формулу (2), получаем:

х · 0,1 = 5,75 · 10 –3 · 0,07.

н.

Молярной концентрации эквивалентов Fe(HCO3)2 соответствует содержание этой соли, равной 4 · 10 –3 моль/л или 4 ммоль/л.

Следовательно, жёсткость воды 4 ммоль/л.

14.2. Методы умягчения воды

Для умягчения воды применяют методы осаждения и ионного обмена. Путем осаждения катионы Са 2+ и Mg 2+ переводят в малорастворимые соединения выпадающие в осадок. Это можно достичь кипячением или химическим путем – введением в воду, например, соды Nа2СО3, гашёной извести Са(ОН)2 и т.д. При кипячении устраняется только временная (карбонатная) жёсткость по реакции:

Сa(HCO3)2 CaCO3¯ + CO2­ + H2O.

Mg(HCO3)2 Mg(OH)2¯ + CO2­.

При разложении Mg(HCO3)2 образуется Mg(OH)2, а не MgCO3 так как

Метод химического умягчения основан на добавлении в воду кальцинированной соды Na2CO3 или гашёной извести Ca(OH)2. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок. Например, добавление гашёной извести приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат:

Лучшим реагентом для устранения общей жесткости воды является ортофосфат натрия Na3PO4:

Ортофосфаты кальция и магния очень плохо растворимы в воде, поэтому легко отделяются механическим фильтрованием.

Метод ионного обмена основан на использовании ионообменной гранулированной смолы, которая поглощает катионы солей жёсткости (кальций и магний, железо и марганец). Взамен, в зависимости от ионной формы, смола отдаёт ионы натрия или водорода. Эти методы соответственно называются Na-катионирование и Н-катионирование.

4.Определение массы реагента, необходимого для устранения жёсткости воды.

Пример 6. Сколько граммов соды Nа2СО3 надо прибавить к 150 л воды, чтобы устранить жёсткость, равную 5 ммоль/л?

Решение. В 150 л воды содержится 150 · 5 = 750 ммоль/л солей, вызывающих жёсткость воды. По закону эквивалентов для устранения этой жёсткости не­обходимо добавить такое же количество вещества эквивалентов, умягчающих воду, т.е. 750 ммоль Na23.

Для нахождения вещества в граммах количество вещества эквивалентов умножают на молярную массу эквивалентов этого вещества. В данном случае эквивалентное число Na2CO3 равно двум, и молярная масса эквивалентов Na23 будет

Эту же задачу можно решить, используя формулу (1). Для этого необходимо помнить, что по закону эквивалентов массы реагирующих веществ пропор­циональны их молярным массам эквивалентов. Поэтому в формулу (1) вместо молярной массы эквивалентов солей, вызывающих жёсткость, можно подставить молярную массу эквивалентов веществ, необходимых для устранения этой жёст­кости, чтобы найти их массу. В данном случае:

Подставляя значения Ж, МэкNa2CO3 и V, получаем:

m Na2CO3 = 5 ·53 · 150 = 39750 мг или 39,75 г.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

261. Что понимается под жёсткостью воды? В чём измеряется жёсткость воды? Вода объемом 1 л содержит 38,0 мг гидрокарбоната кальция и 19,6 мг сульфата магния. Чему равна общая жёсткость воды? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 0,8 ммоль/л.

262. Почему необходимо устранять избыточную жёсткость воды? Чем опасна такая вода? Приведите примеры. Чему равна жёсткость воды, содержащая 0,01 моль/л хлорида кальция? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 20 ммоль/л.

263. Чем обусловлена постоянная жёсткость воды? Какие существуют химические способы устранения постоянной жёсткости воды? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна постоянная жесткость воды, если в 2,5 л ее содержится 40 мг сульфата кальция? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 0,23 ммоль/л.

264. Из чего складывается общая жёсткость воды? Ответ поясните. Чему равна общая жёсткость воды, если в 3,4 л ее находится 57 мг гидрокарбоната магния и 33 мг сульфата кальция? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 0,37 ммоль/л.

265. Чем обусловлена временная жёсткость воды? Какими методами можно устранить избыточную временную жёсткость воды? Напишите необходимые уравнения химических реакций. При кипячении 0,25 л воды, содержащей только гидрокарбонат кальция, в осадок выпадает 4мг карбоната кальция. Чему равна временная жёсткость воды? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 0,32 ммоль/л.

266. Чем обусловлена постоянная жёсткость воды? Какие существуют химические способы устранения постоянной жёсткости воды? Напишите уравнения соответствующих реакций. Сколько граммов сульфата магния содержится в 150 л воды, если жёсткость воды, вызванная этой солью равна 4,7 ммоль/л? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Читайте также:  Тепловой_расходомер_принцип_действия

267. Чем обусловлена временная жёсткость воды? Какими методами можно устранить избыточную временную жёсткость воды? Напишите необходимые уравнения химических реакций. При кипячении 0,5 л воды, содержащей только гидрокарбонат железа (II). В осадок выпадает 8 мг карбоната железа (II). Чему равна временная жёсткость воды? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 0,28 ммоль/л.

268. Что такое титрование? На каком законе основан метод титрования? Дайте формулировку этого закона. На титрование 25 мг воды израсходовано 2,4 мл 0,1н раствора НС1. Чему равна карбонатная жёсткость воды? К какой группе жёсткости относится такая вода? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 9,6 ммоль/л.

269. Из чего складывается общая жёсткость воды? Ответ поясните. Какими методами можно устранить избыточную общую жёсткость воды? Напишите соответствующие уравнения реакций. Для умягчения 200 л воды потребовалось 12,72 г карбоната натрия. Чему равна жёсткость воды? К какой группе жёсткости относится такая вода?

270. Чем обусловлена временная жёсткость воды? Какими методами можно устранить избыточную временную жёсткость воды? Напишите необходимые уравнения химических реакций. Временная жёсткость воды равна 6,64 ммоль/л. Какую массу гидроксида кальция необходимо взять, чтобы устранить жёсткость 10 л воды.

271. Какие химические методы существуют для устранения избыточной жёсткости воды? Напишите соответствующие уравнения реакций, протекающих при умягчении воды. Сколько граммов ортофосфата натрия надо прибавить к 250 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жёсткость, равную 2,5 ммоль/л? К какой группе жёсткости относится такая вода?

272. Что такое титрование? На каком законе основан метод титрования? Дайте формулировку этого закона. На титрование 40 мл воды израсходовано 5,7 мл 0,12н. раствора НС1. Чему равна карбонатная жёсткость воды? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 20 ммоль/л.

273. Чем обусловлена постоянная жёсткость воды? Какие существуют химические способы устранения постоянной жёсткости воды? Напишите уравнения соответствующих реакций. В 500 л воды содержится 70 г сульфата кальция. Чему равна постоянная жёсткость этой воды? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 2,1 ммоль/л.

274. Из чего складывается общая жёсткость воды? Ответ поясните. Какими методами можно устранить избыточную общую жёсткость воды? Напишите соответствующие уравнения реакций. Чему равна общая жёсткость воды, если в 300 л ее содержится 32,85 г гидрокарбоната кальция и 30,6 г сульфата магния? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 3,1 ммоль/л.

275. Чем обусловлена временная жёсткость воды? Какими методами можно устранить избыточную временную жёсткость воды? Напишите необходимые уравнения химических реакций. Вода, содержащая только гидрокарбонат кальция, имеет жёсткость 4,2 ммоль/л. К какой группе жёсткости относится такая вода? Сколько граммов гидрокарбоната кальция содержится в 250 л воды?

276. Почему необходимо устранять избыточную жёсткость воды? Чем опасна такая вода? Приведите примеры. К 280 л жесткой воды прибавили 62,5 г карбоната натрия. Напишите уравнения возможных при этом реакций. Рассчитайте на сколько ммоль/л понизилась жесткость воды?

277. Чем обусловлена временная жёсткость воды? Какими методами можно устранить избыточную временную жёсткость воды? Напишите необходимые уравнения химических реакций. Вода, содержащая только гидрокарбонат магния, имеет жёсткость 7,8 ммоль/л. К какой группе жёсткости относится такая вода? Какая масса гидрокарбоната магния содержится в 350 л воды?

278. Что понимается под жёсткостью воды? В чём измеряется жёсткость воды? Какую массу гидроксида кальция надо прибавить к 150 л воды, чтобы устранить временную жёсткость воды, равную 2,5 ммоль/л? К какой группе жёсткости относится такая вода?

279. Что такое титрование? На каком законе основан метод титрования? Дайте формулировку этого закона. На титрование 40 мл воды потребовалось 3,85 мл 0,15 к раствора НС1. Чему равна карбонатная жёсткость воды? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Ответ: 14,4 ммоль/л.

280. Чем обусловлена постоянная жёсткость воды? Какие существуют химические способы устранения постоянной жёсткости воды? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жёсткость воды, в 10 л которой содержится 0,025 моль сульфата магния? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Примеры решения типовых задач. Задача 1: Рассчитайте общую жесткость воды (ммоль/л), если в 0,15 л воды содержится 16,2мг гидрокарбоната кальция

Задача 1: Рассчитайте общую жесткость воды (ммоль/л), если в 0,15 л воды содержится 16,2мг гидрокарбоната кальция, 2,92мг гидрокарбоната магния, 11,10 мг хлорида кальция и 9,50мг хлорида магния.

Решение: Выразим общую жесткость воды как сумма милимолярных концентраций эквивалентов двухзарядных катионов металлов (или соответствующих их солей) в воде:

Жобщ = ;

где m1, m2, mi — массы двухзарядных катионов металлов (или соответствующих им солей) в воде, мг;

M1, M2 и Mi – миллимолярные массы эквивалентов двухзарядных катионов металлов (или соответствующих им солей) в воде, мг/ммоль;

Определим миллимолярные массы эквивалентов солей, обуславливающих жесткость воды:

Соль Са(HCО3)2 Mg(HCО3)2 СаCl2 Mg Cl2
М(1/2), ммоль/л 55.5

Общая жесткость данного образца воды равна сумме временной и постоянной жесткости и обуславливается содержанием в ней солей, придающих ей жесткость:

Читайте также:  Утерян_паспорт_на_газовый_котел_что_делать

Жобщ = = 2,56 ммоль/л

Ответ: Жобщ = 2,56 ммоль/л

Задача 2: Найдите временную жесткость воды, если на титрование 0,1л образца воды, содержащий гидрокарбонат магния, израсходовано 7,2 10 -3 л 0,14н HCl.

Решение: При титровании воды соляной кислотой происходит реакция

Воспользуемся уравнением (1):

Х1 = = =10,08 ммоль/л

Ответ Х1 = 10,08 ммоль/л

Задача 3: Для устранения общей жесткости по известково-содовому методу добавлено 7,4г Са(ОН)2 и 5,3г Na2CO3. Рассчитать временную и постоянную жесткость воды.

Решение: Добавление к воде Са(ОН)2 может устранить временную жесткость, а добавление Na2CO3 – постоянную жесткость. При добавлении этих реагентов к воде происходят следующие реакции:

Mе(HCО3)2 + Са(ОН)2 = МеCО3 + СаCО3 + 2Н2О

Mе(NО3)2 + Na2CO3 = MeCO3 + 2NaNO3

(где Ме 2+ = Са 2+ ; Mg 2+ ; Fe 2+ и др. )

Временную жесткость воды Жвр измеряют количеством гидроксида кальция, участвующую в реакции, а постоянную жесткость Жпост — количеством карбоната натрия.

Жвр= ; Жпост = ;

Жвр = 7400/(37 50) = 4 ммоль/л;

Жпост = 5300/(53 50) = 2 ммоль/л;

Общая жесткость воды равна: Жобщ = Жвр + Жпост = 4 + 2 = 6 ммоль/л

Ответ: Жвр = 4 ммоль/л; Жпост = 2 ммоль/л.

Варианты задач по теме 3.2 жёсткость воды

1. При определении карбонатной жесткости воды используют индикатор метилоранжевый. Почему нельзя использовать фенолфталеин?

2. Почему при кипячении воды ее временная (устранимая) жесткость уменьшается?

3. Почему карбонатная жесткость воды обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния? Каков механизм их появления в воде?

4. Почему комплексометрическим методом определяют только общую жесткость.

5. Наличием каких растворенных солей обусловлена постоянная жесткость? Почему она так называется?

6. Что происходит при кипячении жесткой воды с гидроксидом натрия? Почему считают, что израсходованное количество NaOH эквивалентно суммарному количеству растворенных солей не карбонатного происхождения?

7. Что такое обратное титрование и как его осуществляют? Какие преимущества имеет этот метод?

8. Почему при титровании с применением индикаторов в точке эквивалентности происходит резкое изменение окраски раствора? Какие при этом соединения находятся в растворе, если для определения карбонатной жесткости анализируемую воду титруют кислотой?

9. Какой параметр при титровании раствора меняется в точке эквивалентности, и какими методами можно его фиксировать?

10. Благодаря каким свойствам трилона-Б (комплексон III) его используют в качестве титранта?

11. Поясните роль аммиачного буферного раствора при анализе?

12. Почему при прибавлении кристаллов эрихрома раствор краснеет, а в точке эквивалентности — синеет?

13. На титрование 100 мл воды пошло 2 мл 0,1 н. раствора трилона Б. Рассчитайте жесткость воды.

14. Вода содержит в 10л 0,95г хлорида магния и 1,62г гидрокарбоната кальция. Определить карбонатную, некарбонатную (постоянную) и общую жесткость этого образца воды.

15. Чему равна жесткость (в ммоль/л) 0,005 М раствора СаCl2?

16. Растворимость СаSO4 в воде 0,202 %. Вычислите жесткость насыщенного раствора этой соли, принимая его плотность за 1,0 г/мл.

17. Для умягчения 100л воды потребовалось 12,72г Na2CO3. Чему равна жесткость образца воды (в ммоль/л)?

18. На титрование 0,05л образца воды израсходовано 4,8 !0 -3 л 0,1н HCl. Чему равна карбонатная жесткость воды?

19. Какую массу гашенной извести надо прибавить в 2,5 л воды, чтобы устранить ее временную жесткость, равную 4,43 ммоль/л?

20. При определении временной жесткости на титрование 0,1л воды израсходовано 5,25 10 -3 л 0,101н HCl. Какая жесткость этой воды?

21. Образец воды объемом 1 литр содержит 48,6 мг гидрокарбоната кальция и 29,6 мг сульфата магния. Какое количество Са 2+ и Mg 2+ содержится в 1 литре этой воды? Чему равна общая, постоянная и карбонатная жесткость воды?

22. Некарбонатная жесткость воды равна 3,18 ммоль/л. Какую массу Na3РO4 надо взять, чтобы умягчить 1м 3 воды?

23. Для удаления карбонатной жесткости применяют одно из следующих веществ: едкий натр, гашеную известь, тринатрийфосфат. Какое из названных веществ окажется наиболее эффектив­ным, если взять их одинаковые количества? Ответ иллюстрируйте уравнениями реакций и соответствующими расчетами.

24. Почему для регенерации катионита его промывают раство­ром хлорида натрия, а затем водой? Можно ли применить для реге­нерации катионита раствор хлорида кальция?

25. Вода содержит 0,12 г/л растворенного гидрокарбоната кальция. Сколько нужно прибавить извести к 10 л такой воды, чтобы осадить гидрокарбонат в виде карбоната?

26. Какие группы имеются на поверхности катионитов и анионитов?

27. Почему для полного обессоливания воды необходимо при­менять смесь катионитов и анионитов? Почему нельзя их приме­нять в отдельности?

28. Какую реакцию среды имеет Na-катионированная вода, Н-катионированная вода?

29. Почему при использовании реагентных методов не достигается полное удаление ионов Са 2+ и Mg 2+ .

Дата добавления: 2015-06-29 ; Просмотров: 25639 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Ссылка на основную публикацию
Распиновка_кнопки_подогрева_заднего_стекла_ваз_2114
2 Схемы Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов Схема ВАЗ 2114 Приводятся подробные цветные схемы проводки ВАЗ 2114 (карбюратор,...
Размеры_деревьев_на_генплане
Размеры деревьев и кустарников Важнейшими характеристиками, которые учитываются при использовании деревьев и кустарников в озеленении, являются их размеры. В табл.1...
Распил_кругляка_на_доски
Как распиливать бревна? Актуальные методы раскроя Строительство редко обходится без дерева, одного из самых древних в мире материалов. Оно является...
Распределите_металлы_по_крупнейшим_центрам_их_выплавки
Тест по географии на тему Металлургический комплекс (9 класс) География 9 классМеталлургический комплекс. Черная металлургия.1 вариантВыберите один вариант ответа Основными...
Adblock detector