Номер 1, страница 166 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Какую воду называют жёсткой? Какова химическая природа жёсткости воды?

Какую воду называют жёсткой?

Жёсткой называют воду с высоким содержанием растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом катионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Характерными признаками такой воды являются плохое пенообразование при использовании мыла и образование твёрдого осадка (накипи) на нагревательных элементах бытовых приборов и в трубах при кипячении. Воду с низким содержанием этих солей называют мягкой.

Ответ: Жёсткой называют воду, содержащую значительное количество растворённых солей кальция и магния.

Какова химическая природа жёсткости воды?

Химическая природа жёсткости обусловлена присутствием в воде растворённых солей, диссоциирующих с образованием катионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). В зависимости от типа анионов, с которыми связаны эти катионы, различают два вида жёсткости.

Временная (карбонатная) жёсткость вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния ($Ca(HCO_3)_2$ и $Mg(HCO_3)_2$). Она называется временной, так как её можно устранить кипячением. При нагревании растворимые гидрокарбонаты разлагаются с образованием нерастворимых соединений, которые выпадают в осадок (накипь):
$Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$
Для магния реакция несколько сложнее, так как образующийся карбонат магния $MgCO_3$ в горячей воде гидролизуется до менее растворимого гидроксида магния $Mg(OH)_2$:
$Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} Mg(OH)_2 \downarrow + 2CO_2 \uparrow$

Постоянная (некарбонатная) жёсткость обусловлена наличием сульфатов, хлоридов, нитратов и других солей кальция и магния (например, $CaSO_4, MgCl_2, Ca(NO_3)_2$). Этот вид жёсткости не устраняется кипячением.

Сумма временной и постоянной жёсткости составляет общую жёсткость воды.

При взаимодействии жёсткой воды с мылом (которое является натриевыми или калиевыми солями высших жирных кислот, например, стеаратом натрия $C_{17}H_{35}COONa$) образуются нерастворимые кальциевые и магниевые соли этих кислот. Это и есть причина плохого вспенивания и образования "мыльных шлаков":
$2C_{17}H_{35}COONa (растворим) + Ca^{2+} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca \downarrow (нерастворим) + 2Na^+$

Ответ: Химическая природа жёсткости воды заключается в присутствии в ней растворённых солей кальция и магния. Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами, и постоянную (некарбонатную), обусловленную сульфатами, хлоридами и другими солями.