Номер 5, страница 166 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

5. Почему при устранении временной жёсткости воды следует избегать добавления избытка известкового молока?

Решение

Временная, или карбонатная, жёсткость воды вызвана присутствием в ней растворимых гидрокарбонатов кальция ($Ca(HCO_3)_2$) и магния ($Mg(HCO_3)_2$). Один из методов её устранения — известкование, то есть добавление известкового молока (суспензии гидроксида кальция $Ca(OH)_2$).

При добавлении строго необходимого (стехиометрического) количества известкового молока протекают реакции, в ходе которых ионы кальция и магния, обуславливающие жёсткость, переводятся в нерастворимые соединения и выпадают в осадок:

1. С гидрокарбонатом кальция:

$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3\downarrow + 2H_2O$

2. С гидрокарбонатом магния (для полного осаждения магния в виде гидроксида $Mg(OH)_2$, который менее растворим, чем карбонат магния $MgCO_3$, требуется двойное количество щёлочи):

$Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2CaCO_3\downarrow + 2H_2O$

В результате этих реакций вода умягчается.

Однако, если добавить избыток известкового молока, возникает обратный эффект. Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) является умеренно растворимым в воде веществом. Избыточное количество $Ca(OH)_2$, не вступившее в реакцию, будет растворяться в воде, приводя к насыщению раствора ионами кальция ($Ca^{2+}$) и гидроксид-ионами ($OH^-$).

Это приводит к двум негативным последствиям:

• Повышается концентрация ионов $Ca^{2+}$ в воде, что вызывает её так называемую вторичную (или искусственную) жёсткость. Эта жёсткость является постоянной (некарбонатной), так как обусловлена не гидрокарбонатами, а гидроксидом кальция. Таким образом, вода снова становится жёсткой.
• Вода приобретает сильную щелочную реакцию из-за высокой концентрации гидроксид-ионов ($OH^-$), что делает её непригодной для многих бытовых и промышленных целей.

Следовательно, добавление избытка реагента не только не решает проблему, но и усугубляет её, заменяя временную жёсткость на постоянную и повышая щёлочность воды.

Ответ: Добавление избытка известкового молока ($Ca(OH)_2$) при устранении временной жёсткости воды следует избегать, потому что непрореагировавший гидроксид кальция растворяется в воде. Это приводит к появлению в воде ионов кальция ($Ca^{2+}$), что вызывает вторичную (постоянную) жёсткость, и к сильному повышению щёлочности воды. В итоге качество воды не улучшается, а ухудшается.