Номер 2, страница 146, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•2. Жесткость воды обусловлена присутствием в ней гидрокарбонатов кальция и магния (массовая доля гидрокарбоната кальция 0,01% и гидрокарбоната магния 0,01%). Рассчитайте массу гидроксида кальция, который потребуется для устранения жесткости воды массой 30 кг.

Ответ: 4,41 г.

Дано:

$m_{раствора}$ = 30 кг

$\omega(Ca(HCO_3)_2)$ = 0,01%

$\omega(Mg(HCO_3)_2)$ = 0,01%

$m_{раствора}$ = 30 кг = 30000 г

$\omega(Ca(HCO_3)_2)$ = 0,01% = 0,0001

$\omega(Mg(HCO_3)_2)$ = 0,01% = 0,0001

Найти:

$m(Ca(OH)_2)$ - ?

Решение:

Жесткость воды устраняется добавлением гидроксида кальция (гашеной извести), который реагирует с гидрокарбонатами кальция и магния, образуя нерастворимые осадки.

1. Запишем уравнения химических реакций:

Реакция с гидрокарбонатом кальция:

$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3\downarrow + 2H_2O$

Реакция с гидрокарбонатом магния:

$Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2CaCO_3\downarrow + 2H_2O$

2. Рассчитаем массы гидрокарбонатов в воде:

$m(Ca(HCO_3)_2) = m_{раствора} \cdot \omega(Ca(HCO_3)_2) = 30000 \text{ г} \cdot 0,0001 = 3 \text{ г}$

$m(Mg(HCO_3)_2) = m_{раствора} \cdot \omega(Mg(HCO_3)_2) = 30000 \text{ г} \cdot 0,0001 = 3 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы веществ:

$M(Ca(HCO_3)_2) = 40 + 2 \cdot (1 + 12 + 3 \cdot 16) = 162 \text{ г/моль}$

$M(Mg(HCO_3)_2) = 24 + 2 \cdot (1 + 12 + 3 \cdot 16) = 146 \text{ г/моль}$

$M(Ca(OH)_2) = 40 + 2 \cdot (16 + 1) = 74 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) каждого гидрокарбоната:

$n(Ca(HCO_3)_2) = \frac{m(Ca(HCO_3)_2)}{M(Ca(HCO_3)_2)} = \frac{3 \text{ г}}{162 \text{ г/моль}} \approx 0,01852 \text{ моль}$

$n(Mg(HCO_3)_2) = \frac{m(Mg(HCO_3)_2)}{M(Mg(HCO_3)_2)} = \frac{3 \text{ г}}{146 \text{ г/моль}} \approx 0,02055 \text{ моль}$

5. По уравнениям реакций найдем количество вещества гидроксида кальция, необходимое для устранения жесткости.

Из первого уравнения видно, что на 1 моль $Ca(HCO_3)_2$ требуется 1 моль $Ca(OH)_2$.

$n_1(Ca(OH)_2) = n(Ca(HCO_3)_2) \approx 0,01852 \text{ моль}$

Из второго уравнения видно, что на 1 моль $Mg(HCO_3)_2$ требуется 2 моль $Ca(OH)_2$.

$n_2(Ca(OH)_2) = 2 \cdot n(Mg(HCO_3)_2) \approx 2 \cdot 0,02055 \text{ моль} = 0,0411 \text{ моль}$

6. Найдем общее количество вещества гидроксида кальция:

$n_{общ}(Ca(OH)_2) = n_1(Ca(OH)_2) + n_2(Ca(OH)_2) \approx 0,01852 + 0,0411 = 0,05962 \text{ моль}$

7. Рассчитаем массу гидроксида кальция:

$m(Ca(OH)_2) = n_{общ}(Ca(OH)_2) \cdot M(Ca(OH)_2) \approx 0,05962 \text{ моль} \cdot 74 \text{ г/моль} \approx 4,41188 \text{ г}$

Округляя до сотых, получаем 4,41 г.

Ответ: 4,41 г.