Номер 3, страница 161 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 34. Жёсткость воды и способы её устранения. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 3, страница 161.

Условие.

3. Какие виды жесткости вам известны? Какими средствами их можно устранить?

Решение.

Решение 2.

Жесткость воды — это свойство, обусловленное наличием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом, ионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Различают несколько видов жесткости.

Виды жесткости воды

• Временная (карбонатная) жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция ($Ca(HCO_3)_2$) и магния ($Mg(HCO_3)_2$). Этот вид жесткости можно устранить простым кипячением воды, поэтому она и называется временной.
• Постоянная (некарбонатная) жесткость вызвана наличием в воде других солей кальция и магния, которые не удаляются при кипячении. К ним относятся сульфаты ($CaSO_4$, $MgSO_4$), хлориды ($CaCl_2$, $MgCl_2$) и другие.
• Общая жесткость представляет собой сумму временной и постоянной жесткости.

Средства устранения жесткости (умягчение воды)

Способы умягчения воды зависят от вида жесткости, которую необходимо устранить.

Устранение временной жесткости:

• Термический метод (кипячение). При нагревании растворимые гидрокарбонаты разлагаются, образуя нерастворимые карбонаты (в случае кальция) или гидроксиды (в случае магния), которые выпадают в осадок в виде накипи:
  $Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$
  $Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} Mg(OH)_2 \downarrow + 2CO_2 \uparrow$
• Реагентный метод (известкование). Добавление гашеной извести ($Ca(OH)_2$) связывает гидрокарбонаты в нерастворимые соединения, которые выпадают в осадок:
  $Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$

Устранение постоянной и общей жесткости:

• Реагентные методы. Используются химические вещества, которые переводят ионы кальция и магния в нерастворимые соединения.
  • Содовый метод: добавление кальцинированной соды ($Na_2CO_3$). Сода умягчает как временную, так и постоянную жесткость.
    $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$
    $MgSO_4 + Na_2CO_3 \rightarrow MgCO_3 \downarrow + Na_2SO_4$
  • Фосфатный метод: добавление фосфатов (например, ортофосфата натрия $Na_3PO_4$ или полифосфатов), которые образуют очень прочные нерастворимые комплексы с ионами жесткости. Этот метод часто используется в моющих средствах.
    $3Ca^{2+} + 2PO_4^{3-} \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow$

• Ионообменный метод. Воду пропускают через фильтры, содержащие ионообменные смолы (иониты). Эти смолы "забирают" из воды ионы $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$, отдавая взамен "безопасные" ионы, например, натрия ($Na^{+}$) или водорода ($H^{+}$). Этот метод широко применяется в бытовых и промышленных системах умягчения.
• Метод обратного осмоса. Вода под давлением проходит через специальную полупроницаемую мембрану, которая пропускает молекулы воды, но задерживает ионы солей, в том числе ионы жесткости. Позволяет получить очень чистую, практически обессоленную воду.
• Дистилляция. Метод получения дистиллированной воды путем ее испарения с последующей конденсацией пара. Все нелетучие примеси, включая соли жесткости, остаются в исходной емкости.

Ответ:

Известны временная (карбонатная) жесткость, обусловленная гидрокарбонатами кальция и магния, и постоянная (некарбонатная) жесткость, обусловленная другими их солями (сульфатами, хлоридами). Сумма этих видов составляет общую жесткость. Временную жесткость устраняют кипячением или добавлением гашеной извести. Постоянную и общую жесткость устраняют реагентными методами (добавление соды, фосфатов), ионным обменом, обратным осмосом или дистилляцией.