Номер 7, страница 161 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 34. Жёсткость воды и способы её устранения. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 7, страница 161.

Условие.

7. Определите массу ионов кальция, которые содержатся в одном стакане (200 мл) родниковой воды с жёсткостью 6 ммоль/л, если известно, что вода совсем не содержит солей магния. Плотность жёсткой воды примите равной 1 г/мл.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V = 200 \text{ мл} = 2 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$

$Ж = 6 \text{ ммоль/л} = 6 \text{ моль/м}^3$

$c(Mg^{2+}) = 0$

$\rho = 1 \text{ г/мл} = 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$m(Ca^{2+})$

Решение:

Жесткость воды ($Ж$) определяется суммарной молярной концентрацией ионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Она выражается формулой:

$Ж = c(Ca^{2+}) + c(Mg^{2+})$

Согласно условию задачи, родниковая вода совсем не содержит солей магния, что означает, что концентрация ионов магния $c(Mg^{2+})$ равна нулю. Следовательно, вся жесткость обусловлена только ионами кальция:

$Ж = c(Ca^{2+}) = 6 \text{ ммоль/л}$

Для дальнейших расчетов переведем единицы измерения в более удобные. Объем воды в литры ($л$), а концентрацию в моль на литр ($моль/л$).

$V = 200 \text{ мл} = 0.2 \text{ л}$

$c(Ca^{2+}) = 6 \text{ ммоль/л} = 0.006 \text{ моль/л}$

Теперь найдем количество вещества (число молей) ионов кальция $n(Ca^{2+})$ в заданном объеме воды, используя формулу $n = c \cdot V$:

$n(Ca^{2+}) = 0.006 \text{ моль/л} \cdot 0.2 \text{ л} = 0.0012 \text{ моль}$

Массу ионов кальция $m(Ca^{2+})$ можно вычислить по формуле $m = n \cdot M$, где $M$ — молярная масса.

Молярная масса кальция ($Ca$) из периодической таблицы химических элементов составляет приблизительно $40 \text{ г/моль}$. Массой двух отсутствующих электронов у иона $Ca^{2+}$ можно пренебречь, поэтому его молярная масса равна молярной массе атома кальция.

$M(Ca) \approx 40 \text{ г/моль}$

Рассчитаем массу ионов кальция:

$m(Ca^{2+}) = n(Ca^{2+}) \cdot M(Ca) = 0.0012 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 0.048 \text{ г}$

Ответ: масса ионов кальция составляет 0.048 г (или 48 мг).