Жесткость воды и способы ее устранения

П л а н

1. Жесткость воды.

2. Временная (карбонатная) жесткость и способы ее устранения.

3. Постоянная жесткость. Известково-содовый и катионитный способ устранения постоянной жесткости.

4. Количественное выражение общей жесткости.

5. Характеристика воды по степени жесткости.

6. Свойства жесткой воды.

Жесткость воды – это совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде катионов кальция и магния. Анионами растворимых солей кальция и магния могут быть гидрокарбонат-ионы, сульфат-ионы и хлорид-ионы. Различают временную (карбонатную) и постоянную жесткость.

Временная жесткость обусловлена содержанием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Временная жесткость легко устраняется кипячением:

Постоянная жесткость обусловлена наличием в воде сульфатов, хлоридов и других солей кальция и магния. Постоянную жесткость можно устранить, используя следующие способы.

а) Известково-содовый способ – к воде добавляют смесь гашеной извести и соды. При этом временная жесткость воды устраняется гашеной известью, а постоянная – содой:

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃ + 2H₂O,

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCl.

б) Катионитный способ – воду пропускают через колонку, заполненную катионитом (катиониты – твердые вещества, содержащие в своем составе подвижные катионы, способные обмениваться на ионы внешней среды) Na₂R, где R – анион. На катионите задерживаются ионы кальция и магния, а в раствор переходят ионы натрия, в результате чего жесткость воды уменьшается:

Na₂R + Ca²⁺  CaR + 2Na⁺,

Na₂R + Mg²⁺  MgR + 2Na⁺.

Через определенное время катионит необходимо регенерировать, т.е. восстановить первоначальные свойства. Для этого через катионообменные колонки пропускают насыщенный раствор поваренной соли, при этом происходят обратные процессы:

CaR + 2NaCl Na₂R + CaCl₂,

MgR + 2NaCl Na₂R + MgCl₂.

После такой промывки катионит снова можно использовать для умягчения воды.

Сумма временной и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды, которая количественно выражается числом ммоль эквивалентов ионов кальция и магния, содержащихся в 1 л воды (таблица).

Таблица

Характеристика воды по степени жесткости

Характеристика воды  по жесткости	Общая жесткость, ммоль экв/л
Очень мягкая вода	Не более 1,5
Мягкая вода	От 1,5 до 4
Вода средней жесткости	От 4 до 8
Жесткая вода	От 8 до 12
Очень жесткая вода	Свыше 12

В жесткой воде плохо развариваются продукты, т.к. катионы кальция образуют нерастворимые соединения, взаимодействуя с белками пищи; плохо завариваются чай, кофе; плохо мылится мыло из-за присутствия мало растворимых в воде стеаратов кальция и магния. Постоянное употребление жесткой воды может привести к отложению солей в организме человека.

Тест по теме «Металлы iIа подгруппы. Жесткость воды»

1. Соединение Ca(OH)₂ называют:

а) известняком;

б) хлорной известью;

в) гашеной известью;

г) негашеной известью.

2. Какие из перечисленных веществ при взаимодействии с водой образуют раствор, в котором лакмус имеет синюю окраску?

а) Гидроксид кальция; б) оксид фосфора(V);

в) карбонат калия; г) барий.

3. В образце известняка содержится 4,8 г атомов кислорода. Количество вещества (в моль) известняка составляет:

а) 3; б) 0,3; в) 0,9; г) 0,1.

4. На смесь оксида и пероксида бария подействовали избытком серной кислоты. После отделения осадка было получено 300 мл раствора, к пробе которого объемом 3 мл по каплям добавляли раствор перманганата калия до прекращения выделения кислорода. Объем кислорода составил 67,2 мл. Молярная концентрация (в моль/л) полученного раствора пероксида водорода равна:

а) 1; б) 100; в) 0,01; г) 0,03.

5. Временная жесткость воды обусловлена наличием ионов:

а) Ca²⁺; б) в)г) Mg²⁺.

6. Сумма всех коэффициентов в реакции взаимодействия кальция с избытком разбавленной азотной кислоты равна:

а) 42; б) 21; в) 5; г) 22.

7. Расположите данные химические элементы в порядке возрастания энергии ионизации:

а) бериллий; б) кальций;

в) калий; г) алюминий.

8. Индивидуальным веществом является:

а) негашеная известь; б) баритова вода;

в) стекло; г) гидроксид кальция.

9. Общую жесткость воды можно устранить:

а) кипячением;

б) известково-содовым способом;

в) катионитным способом;

г) декантацией.

10. Исключите «лишний» элемент в ряду:

а) магний; б) кальций;

в) стронций; г) барий.

Ключ к тесту

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
в	а, в, г	г	а	а, в, г	б	г, а, б, в	а, г	б, в	а