Номер 2, страница 126 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Предложите по два способа устранения жёсткости воды, причиной которой являются соединения, предложенные в задании 1.

1) a)

б)

2) a)

б)

3) a)

б)

4) a)

б)

Поскольку задание 1 не предоставлено, в ответе рассматриваются способы устранения жёсткости для четырёх основных типов солей, вызывающих временную и постоянную жёсткость воды.

1) Для устранения временной жёсткости, вызванной гидрокарбонатом кальция ($Ca(HCO_3)_2$):

а) Термический способ (кипячение). При нагревании воды растворимый гидрокарбонат кальция разлагается, образуя нерастворимый карбонат кальция ($CaCO_3$), который выпадает в осадок (накипь). Уравнение реакции: $Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$.

б) Реагентный способ (добавление гашёной извести). Добавление гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$) приводит к реакции, в которой также образуется нерастворимый карбонат кальция. Уравнение реакции: $Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$.

Ответ: кипячение; добавление гашёной извести ($Ca(OH)_2$).

2) Для устранения временной жёсткости, вызванной гидрокарбонатом магния ($Mg(HCO_3)_2$):

а) Термический способ (кипячение). При кипячении гидрокарбонат магния разлагается с образованием нерастворимого гидроксида магния $Mg(OH)_2$, который выпадает в осадок. Уравнение реакции: $Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} Mg(OH)_2 \downarrow + 2CO_2 \uparrow$.

б) Реагентный способ (добавление гашёной извести). При добавлении гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ ионы магния осаждаются в виде гидроксида магния $Mg(OH)_2$, а ионы кальция — в виде карбоната $CaCO_3$. Уравнение реакции: $Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$.

Ответ: кипячение; добавление гашёной извести ($Ca(OH)_2$).

3) Для устранения постоянной жёсткости, вызванной солями кальция (например, $CaCl_2$, $CaSO_4$):

а) Реагентный способ (добавление кальцинированной соды). Для осаждения ионов кальция из раствора используют карбонат натрия $Na_2CO_3$ (кальцинированная сода), который образует нерастворимый карбонат кальция. Уравнение реакции: $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$.

б) Ионный обмен. Воду пропускают через фильтры с ионообменными смолами (катионитами). Ионы кальция $Ca^{2+}$ в воде обмениваются на ионы натрия $Na^{+}$ в смоле, которые не вызывают жёсткость. Уравнение процесса: $Ca^{2+} + 2NaR \rightarrow CaR_2 + 2Na^{+}$ (где R — ионообменная смола).

Ответ: добавление кальцинированной соды ($Na_2CO_3$); ионный обмен.

4) Для устранения постоянной жёсткости, вызванной солями магния (например, $MgCl_2$, $MgSO_4$):

а) Реагентный способ (известково-содовый). Ионы магния $Mg^{2+}$ осаждают в виде гидроксида $Mg(OH)_2$ с помощью щёлочи, например, гашёной извести $Ca(OH)_2$. Образовавшуюся при этом кальциевую жёсткость устраняют добавлением соды $Na_2CO_3$. Уравнения реакций: $MgCl_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + CaCl_2$, затем $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$.

б) Ионный обмен. Аналогично солям кальция, ионы магния $Mg^{2+}$ эффективно удаляются из воды при помощи катионообменных смол, которые заменяют их на ионы натрия. Уравнение процесса: $Mg^{2+} + 2NaR \rightarrow MgR_2 + 2Na^{+}$ (где R — ионообменная смола).

Ответ: известково-содовый метод (добавление $Ca(OH)_2$ и $Na_2CO_3$); ионный обмен.