Номер 4, страница 161 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 34. Жёсткость воды и способы её устранения. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 4, страница 161.

Условие.

4. Жёсткость поверхностных пресных вод, как правило, меньше жёсткости подземных. Чем это можно объяснить?

Решение.

Решение 2.

Различие в жёсткости поверхностных и подземных вод объясняется главным образом разной продолжительностью и условиями их контакта с горными породами, которые содержат соли кальция и магния. Жёсткость воды — это свойство, обусловленное концентрацией в ней растворённых ионов, в первую очередь катионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$).

1. Путь и состав подземных вод. Подземные воды (грунтовые, артезианские) образуются из атмосферных осадков, которые просачиваются сквозь почву и слои горных пород. Этот процесс фильтрации и миграции под землёй может занимать очень долгое время — от нескольких лет до многих столетий. Проходя через толщу земной коры, вода контактирует с различными минералами. Особенно важную роль играют широко распространённые карбонатные породы: известняк ($CaCO_3$) и доломит ($CaMg(CO_3)_2$). Дождевая вода, растворяя диоксид углерода ($CO_2$) из атмосферы и почвы, образует слабую угольную кислоту ($H_2CO_3$), которая химически взаимодействует с этими минералами и растворяет их:
$CaCO_{3(тв)} + H_2O_{(ж)} + CO_{2(р-р)} \rightleftharpoons Ca(HCO_3)_{2(р-р)}$
$MgCO_{3(тв)} + H_2O_{(ж)} + CO_{2(р-р)} \rightleftharpoons Mg(HCO_3)_{2(р-р)}$
В результате этого длительного процесса выщелачивания подземные воды значительно обогащаются ионами кальция и магния, что и обуславливает их высокую жёсткость.

2. Путь и состав поверхностных вод. Поверхностные воды (реки, озера) также формируются из атмосферных осадков, но они в основном текут по поверхности земли. Их контакт с минералами и почвой гораздо менее продолжителен. Вода не успевает растворить значительное количество солей жёсткости. Кроме того, поверхностные водоёмы постоянно пополняются свежими, мягкими дождевыми и талыми водами, что дополнительно снижает концентрацию солей.

Таким образом, ключевым фактором, определяющим разницу в жёсткости, является время взаимодействия воды с минералосодержащими породами.

Ответ: Жёсткость подземных вод, как правило, выше, потому что они длительное время фильтруются через геологические пласты, богатые минералами (известняком, доломитом), и за это время успевают растворить и накопить значительное количество солей кальция и магния. Поверхностные воды контактируют с породами непродолжительное время и постоянно разбавляются мягкими атмосферными осадками, поэтому их жёсткость остаётся низкой.