Номер 2, страница 166 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

2. Какие виды жёсткости воды различают? Какова их химическая природа?

Жёсткость воды — это свойство, обусловленное наличием в ней растворенных солей щёлочноземельных металлов, главным образом кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Суммарную концентрацию этих ионов называют общей жёсткостью, которая подразделяется на два вида.

Временная (карбонатная) жёсткость

Химическая природа временной жёсткости связана с присутствием в воде гидрокарбонатов (бикарбонатов) кальция — $Ca(HCO_3)_2$ и магния — $Mg(HCO_3)_2$. Её называют «временной», так как от неё можно избавиться кипячением. При нагревании эти соли разлагаются, образуя нерастворимые соединения (накипь) и углекислый газ, что приводит к умягчению воды.

Процесс описывается следующими химическими уравнениями:
Разложение гидрокарбоната кальция с образованием нерастворимого карбоната кальция:
$Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$
Разложение гидрокарбоната магния, в результате которого обычно образуется не карбонат, а менее растворимый гидроксид магния:
$Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} Mg(OH)_2 \downarrow + 2CO_2 \uparrow$

Ответ: Временная жёсткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния и устраняется при кипячении.

Постоянная (некарбонатная) жёсткость

Химическая природа постоянной жёсткости обусловлена наличием в воде других солей кальция и магния, которые не разлагаются при кипячении. В основном это сульфаты ($CaSO_4$, $MgSO_4$) и хлориды ($CaCl_2$, $MgCl_2$), но могут присутствовать и нитраты, силикаты и фосфаты этих металлов.

Так как кипячение не устраняет этот вид жёсткости, её называют «постоянной». Для её удаления используют химические реагенты (например, кальцинированную соду $Na_2CO_3$), ионообменные смолы или метод обратного осмоса.

Пример реакции умягчения воды с помощью соды:
$CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

Ответ: Постоянная жёсткость вызвана присутствием сульфатов, хлоридов и других солей кальция и магния, которые не удаляются из воды при кипячении.

Общая жёсткость

Общая жёсткость является суммой временной и постоянной жёсткости. Она отражает общее содержание ионов кальция и магния в воде.

Формула для расчёта:
$Ж_{общая} = Ж_{временная} + Ж_{постоянная}$

Следовательно, химическая природа общей жёсткости — это совокупное присутствие в воде всех видов солей кальция и магния (гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов и др.).

Ответ: Общая жёсткость — это суммарный показатель содержания всех солей кальция и магния, равный сумме временной и постоянной жёсткости.