Уменьшение и устранение жесткости природной воды

Решение рассчетных задач на устранение жесткостии 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⁺, содержащихся 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 воды 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 СО₃^2- и РО₄^3-, а также тон ОН^—. Массу гидроксида кальция, содержащуюся в воде находим из формулы: 

Ж = m(В)/[M_Э(В) ^.  V], где

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

Отсюда

m(В) = Ж ^. M_Э(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)/[M_Э(В).V], где

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

Отсюда

m(В) = Ж ^.  M_Э(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)/[M_Э(В) ^. V], где

Ж – жёсткость или понижение жёсткости, ммоль/л; m – масса вещества В, обуславливающая жёсткость воды, мг; M_Э(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.