Раздел II. Химия воды.
35. При охлаждении океанской воды первые кристаллы льда появляются при –2,20 С. Вычислите концентрацию раствора NaCl, замерзающего при этой температуре.
36. Определите, уксусная кислота – сильный или слабый электролит, если раствор, содержащий 0,571 г кислоты в 100 г воды, замерзает при –0,1810 С.
Ниже приводятся данные по ионному составу некоторых природных вод (мг/л):
-
Са2+
Mg2+
(Na+ + K+)
HCO3-
SO2- 3
Cl-
1. Океан
418
1329
11428
146
2768
19833
2. Волга
48,9
10,1
11,9
63,7
61,9
14,9
3. Байкал
15,2
4,2
6,1
59,2
4,9
1,8
Приведите самые общие соображения о причинах столь сильного различия в ионном составе природных вод. Сравните ионные силы океанической, байкальской и волжской воды. Рассчитайте активности ионов в этих природных водах. Данные оформите в виде таблицы.
38. Один из методов определения рН раствора состоит в последовательном испытании различными индикаторами нескольких проб изучаемого раствора. На табл.4 показана окраска растворов некоторых индикаторов в кислотной среде, в области перехода и в щелочной среде. Испытание раствора удобнее начинать с фенолфталеина, чтобы определить, какими индикаторами следует пользоваться в последующих опытах.
Табл.
4
Предположим, что 2-3 капли раствора фенолфталеина, добавленные к 3-4 мл исследуемого раствора, вызывают красно-малиновую окраску, следовательно рН > 10. Затем на другую пробу раствора необходимо подействовать индикатором ализариновым желтым, получается – темно-желтая окраска. Значит рН 11.
Оцените: рН растворов
фенолфталеин – бесцветная
n – нитрофенол – бесцветная
метиловый оранжевый – розовая
метиловый фиолетовый – голубая
фенолфталеин – бесцветная
n – нитрофенол – бесцветная
метиловый оранжевый – желтая
фенолфталеин – розовая
ализариновый желтый – темно-желтая
ализариновый желтый – оранжевая
индигокармин – голубая
По отношению к воде многие вещества могут вести себя как окислители и как восстановители. Какими факторами определяется то или иное поведение веществ?
Укажите возможные продукты взаимодействия с водой сильных восстановителей и сильных окислителей.
41. Сильные восстановители способны выделять водород из водных растворов, а сильные окислители – кислород. Напишите примеры уравнений реакций.
42. Железная полоса длиной в несколько десятков метров опущена вертикально в морскую воду так, что один её конец находится у самой поверхности воды. Другие такие же полосы опущены в морскую воду горизонтально на различную глубину, вплоть до нижнего конца вертикальной полосы. Все образцы друг с другом не соприкасаются. Опишите процесс коррозии железа. Какая из полос быстрее разрушится?
Карбонатную жесткость воды можно устранить добавлением гашёной извести:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 = 2CaCO3 + Mg(OH)2 + 2H2O
Запишите уравнения реакций сокращённым молекулярно-ионным способом. Объясните, почему образуется гидроксид магния, а не карбонат магния. Какие справочные данные нужны для ответа на этот вопрос?
44. В питьевой воде обычно содержание ионов F- составляет 0,7 мг/л. Сколько NaF следует добавить в не содержащую фтор воду, чтобы его содержание отвечало норме? Достигается ли требуемое содержание фтора в питьевой воде при её пропускании над кристаллами фторида кальция (ПРCaF2 = 4,0 10-11)?
В каком объеме воды содержится 1 мг HgS, если её произведение растворимости равно 10-52 ?
Нижний предел бактерицидного действия серебра оценивается концентрацией его в растворе около 10-6 мг/л. Достаточно ли серебра в насыщенном растворе AgCl для его бактерицидного действия? ПРAgCl = 1,8 10-10 ?
47. Ион Аg+ обладает сильно выраженными бактерицидными свойствами. Нижний предел бактерицидного действия Аg+ оценивается концентрацией порядка 10-6 г/л. Достигается ли эта концентрация в насыщенном растворе АgСl? ПРAgCl = 1,8 10-10.
ПДК (предельно допустимая концентрация) алюминия в питьевой воде определена ГОСТом в 0,5 мг/л. В обычных условиях городская водопроводная вода содержит 0,02-0,2 мг/л алюминия. В какой форме алюминий содержится в воде? Можно ли приливанием в воду раствора щелочи обнаружить алюминий по образованию осадка Аl(OH)3? ПРAl(OH)3 = 3,2 10 –34?
49. ПДК хлорид-ионов в питьевой воде по ГОСТу составляет 350 мг/л. Удастся ли добавлением раствора нитрата серебра обнаружить ионы хлорид-ионы в питьевой воде? ПРAgCl = 1,8 1010.
50. Какова молярная концентрация иона Na+ в растворе NaCl с солёностью 5, если этот раствор имеет плотность 1,0 г/мл?
51. Содержание фосфора в морской воде достигает 0,07 млн. д. по весу (т.е. 0,07 г Р на 106 молекул Н2О). Если этот фосфор находится в виде фосфат-иона РО3-4, вычислите соответствующую молярную концентрацию фосфат-иона
52. Морская вода обладает небольшой основностью (рН = 8).
а) Предполагая, что межионными притяжениями в морской воде можно пренебречь, и пользуясь значением ПРFe(OH)3 = 4 10-38, вычислите молярную растворимость Fе(ОН)3 в морской воде.
б) Среднее содержание иона Fе3+ в речной воде приблизительно равно 1 млн. д. (т.е. 1 г Fе3+ на 106 г воды). Если снова пренебречь межионными взаимодействиями в морской воде, то можно ли утверждать, что, когда речная вода достигает моря, начнётся осаждение Fе(ОН)3?
53. Объясните следующие наблюдения:
а) морская вода имеет более низкое давление паров по сравнению с пресной
б) содержание иона НСО-3 в речной воде выше, чем в морской
в) концентрация нитрат-иона в открытом море зависит от глубины, как это показано на рис 3.
Рис 3.
54. Напишите полные уравнения химических реакций для каждого из следующих процессов:
а) окисление Вr – при помощи Cl2
б) разложение СаСО3 с образованием негашеной извести
в) растворение Mg(OH)2 в кислом растворе
55. Сколько граммов СаО3 необходимо для осаждения 5,0 106 г Mg(OH)2 в реакции, описываемой уравнением :
Мg2+ (водн) + СаСО(тв) + Н2О(ж) Mg (OH)2(тв) + Са2+(водн)
56. Какие естественные примеси обычно содержатся в пресной незагрязнённой воде?
57. Каково осмотическое давление 0,100 М раствора NaCl при температуре 37оС? Какое давление следует оказывать на такой раствор для его опреснения по методу обратного осмоса?
58. Какова каждого из металлов: Zn, Cd, Mn, которые могут ежедневно проходить через городскую систему водоподготовки мощностью 107 л. в день, чтобы не превысить при этом допустимые нормы.
59. В какой роли (окислителя, восстановителя, кислоты или лиганда) выступает вода при взаимодействии со следующими веществами и ионами: НВr, NH3, Mg2+, Mg, Cl2, Cl-?
60. Мочевина является удобрением. Рассчитайте БПК воды в водоеме объемом 1000 м3 при попадании в него 0,1 кг мочевины, принимая, что её разложение бактериями происходит по реакции:
СН4N2O + 1,5O2 N2 + CO2 + 2H2O.