2.5 Твердість води і методи її усунення
Твердість води є сумою міліеквівалентів іонів Са2+та Мg2+, які містяться в 1 л води (мекв/л). Один міліеквівалент твердості відповідає вмісту 20,04 мг/л Са2+ або 12,16 мг/л Мg2+.
Приклад 1. Розрахувати твердість води, знаючи, що в 500 л її міститься 202,5 г Са(НС03)2.
Розв’язання. У 1 л води міститься 202,5 : 500 = 0,405 г Са (НСО3) 2, тобто 0,405 : 81 = 0,005 еквівалентних мас або 5 мекв/л [81 г/моль – еквівалентна маса Са (НСО3)2. Тобто, твердість води 5 мекв.
Приклад 2. Скільки грамів CaSO4 міститься в 1 м3 води, якщо твердість, обумовлена присутністю цієї солі, дорівнює 4 мекв?
Розв’язання. Мольна маса CaSO4 136,14 г/моль; еквівалентна маса дорівнює 136,14:2 = 68,07 г/моль. У 1 м3 води твердістю 4 мекв міститься 4 1000 = = 4000 мекв, тобто 4000-68,07 = 272 280мг СаSO4.
Приклад 3. Яку масу соди треба додати до 500 л води, щоб усунути її твердість, яка дорівнює 5 мекв?
Розв’язання. У 500 л води міститься 500 5 = 2500 мекв солей, які обумовлюють твердість води.
Для усунення твердості варто додати 2500 53 = 132 500 мг = =132,5 г соди (53 г/моль — еквівалентна маса Na2СО3).
Приклад 4. Обчисліть карбонатну твердість води, знаючи, що на титрування 100 см3 цієї води, яка містить гідрокарбонат кальцію, витрачено 6,25 см3 0,08 н. розчину HCl.
Розв’язання. Обчислюємо нормальність розчину гідрокарбонату кальцію. Позначивши число еквівалентів розчиненої речовини в 1 л розчину, тобто нормальність, як х, складаємо пропорцію:
, х=
0,005 н.
Таким чином, у 1 л води міститься 0,005 1000 = 5 мекв гідрокарбонату кальцію, тобто 5 мекв Са2+ іонів. Карбонатна твердість води 5 мекв.
Наведені приклади розв’язують, застосовуючи формулу
,
де m — маса речовини, що обумовлює твердість води або використовується для усунення твердості води, мг; Е - еквівалентна маса цієї речовини; V- об’єм води, л.
Розв’язання прикладу 1. Тв =m/ЕV = 202500/81·500 = 5 мeкв. 81 - еквівалентна маса Са (НСО3)2, дорівнює половині його мольної маси.
Розв’язання прикладу 2. З формули Тв = m/ЕV, m = 4 68,07·1000 = =272280 мг = 272,280 г CaSO4.
Контрольні питання
1 Яку масу Na3РО4 треба додати до 500 л води, щоб усунути її карбонатну твердість, яка дорівнює 5 мекв?
Відповідь: 136,6 г.
2 Які солі обумовлюють твердість природної води? Яка твердість є карбонатною та некарбонатною? Як усунути карбонатну та некарбонатну твердість? Напишіть рівняння відповідних реакцій.
Розрахувати твердість води, якщо в 100 л її міститься 14,632 г гідрокарбонату магнія?
Відповідь: 2мекв/л.
3 Розрахувати карбонатну твердість води, якщо під час реакції з гідрокарбонатом кальцію, який міститься в 200см3 води, витрачено 15 см3 0,08 н розчину НСl.
Відповідь: 6 мекв/л.
4 У 1 л води міститься іонів магнію 36,47 мг та іонів кальцію 50,1 мг. Чому дорівнює твердість цієї води?
Відповідь: 5,5 мекв/л.
5 Яку масу карбонату натрію треба додати до 400 л води, щоб усунути твердість, яка дорівнює 3 мекв.
Відповідь: 63,6 г.
6 Вода, яка містить тільки сульфат магнію, має твердість 7 мекв. Яка маса сульфату магнію міститься в 300 л цієї води?
Відповідь: 126,3 г.
7 Розрахувати твердість води, якщо відомо, що в 600 л її міститься 65,7 г гідрокарбонату магнію та 61,2 г сульфату кальцію.
Відповідь: 3,2 мекв/л.
8 220 л води містить 11 г сульфату магнію. Чому дорівнює твердість цієї води ?
Відповідь: 0,83 мекв/л.
9 Твердість води, в якій розчинений тільки гідрокарбонат кальцію, дорівнює 4 мекв. Який об’єм 0,1 н розчину HCl потрібен для реакції з гідрокарбонатом кальцію, який міститься в 75 см3 цієї води?
Відповідь: 3 см3.
10 У 1 м3 води міститься 140 г сульфату магнію. Розрахувати твердість цієї води.
Відповідь: 2,33 мекв/л.
11 Вода, яка містить тільки гідрокарбонат магнію, має твердість 3,5 мекв. Яка маса гідрокарбонату магнію міститься в 200 л води?
Відповідь: 51,1 г.
12 До 1 м3 твердої води додали 132,5 г карбонату натрію. Наскільки знизилася твердість води?
Відповідь: на 2 мекв/л.
13 Чому дорівнює твердість води, якщо для її усунення до 50 л води потрібно додати 21,2 г карбонату натрію?
Відповідь: 8 мекв/л.
14 Яка маса СаSO4 міститься в 200 л води, якщо твердість, обумовлена цією сіллю, дорівнює 8 мекв?
Відповідь: 108,9 г.
15 Вода, яка містить тільки гідрокарбонат кальцію, має твердість 9 мекв. Яка маса гідрокарбонату кальцію міститься в 500 л води?
Відповідь: 364,5 г.
16 Які іони необхідно вилучити з природної води, щоб зробити її м'якою? Які іони треба додати, щоб пом’якшити воду? Складіть рівняння відповідних реакцій. Яку масу Са (OH) 2 треба додати до 2,5 л води, щоб усунути її твердість, рівну 4,43 мeкв/л?
Відповідь: 0,406 г.
17 Яку масу карбонату натрію треба додати до 0,1 м3 води, щоб усунути твердість, рівну 4 мекв?
Відповідь: 21,2 г.
18 До 100 л твердої води додали 12,95 г гідроксиду кальцію. Наскільки знизилася карбонатна твердість? Відповідь: на 3,5 мекв/л.
19 Чому дорівнює карбонатна твердість води, якщо в 1 л її міститься 0,292 г гідрокарбонату магнію та 0,2025 г гідрокарбонату кальцію?
Відповідь: 6,5 мекв/л.