Номер 5, страница 127 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. Изучите по этикетке состав одной из столовых минеральных вод. Запишите формулы соединений, являющихся причиной её жёсткости, и их содержание в данном объёме бутылки.

Для выполнения данного задания был изучен химический состав столовой минеральной воды «Архыз» на примере стандартной бутылки объёмом 1,5 литра.

Жёсткость воды — это совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$).

Формулы соединений, являющихся причиной её жёсткости

Ионы кальция и магния в воде находятся в виде различных солей. В зависимости от аниона, с которым связаны эти катионы, различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жёсткость.

1. Временная (карбонатная) жёсткость обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Эти соли разлагаются при кипячении, образуя осадок, поэтому такая жёсткость называется временной.
- Гидрокарбонат кальция: $Ca(HCO_3)_2$
- Гидрокарбонат магния: $Mg(HCO_3)_2$

2. Постоянная (некарбонатная) жёсткость вызвана присутствием сульфатов, хлоридов и других солей кальция и магния, которые не удаляются при кипячении.
- Сульфат кальция: $CaSO_4$
- Сульфат магния: $MgSO_4$
- Хлорид кальция: $CaCl_2$
- Хлорид магния: $MgCl_2$

На этикетке минеральной воды указывается концентрация отдельных ионов, поэтому мы можем рассчитать общее содержание ионов кальция и магния, которые и являются причиной жёсткости.

Содержание соединений в данном объёме бутылки

Рассчитаем массу ионов кальция и магния в бутылке минеральной воды «Архыз» объёмом 1,5 л, используя данные с этикетки.

Дано:
Объём бутылки воды, $V = 1.5$ л
Диапазон концентрации ионов кальция, $C(Ca^{2+}) = 25–60$ мг/л
Диапазон концентрации ионов магния, $C(Mg^{2+}) = 5–20$ мг/л

Найти:
Массу ионов кальция $m(Ca^{2+})$ и массу ионов магния $m(Mg^{2+})$ в бутылке.

Решение:
Массу растворённого вещества (иона) в заданном объёме раствора можно рассчитать по формуле:
$m = C \cdot V$,
где $m$ — масса вещества, $C$ — его массовая концентрация, $V$ — объём раствора.

1. Расчёт массы ионов кальция ($Ca^{2+}$):
Так как концентрация указана в виде диапазона, рассчитаем минимальное и максимальное возможное содержание ионов кальция в бутылке.
Минимальная масса: $m_{min}(Ca^{2+}) = 25 \text{ мг/л} \cdot 1.5 \text{ л} = 37.5 \text{ мг}$
Максимальная масса: $m_{max}(Ca^{2+}) = 60 \text{ мг/л} \cdot 1.5 \text{ л} = 90 \text{ мг}$

2. Расчёт массы ионов магния ($Mg^{2+}$):
Аналогично рассчитаем диапазон массы для ионов магния.
Минимальная масса: $m_{min}(Mg^{2+}) = 5 \text{ мг/л} \cdot 1.5 \text{ л} = 7.5 \text{ мг}$
Максимальная масса: $m_{max}(Mg^{2+}) = 20 \text{ мг/л} \cdot 1.5 \text{ л} = 30 \text{ мг}$

Ответ:
Причиной жёсткости столовой минеральной воды являются соли кальция и магния. Формулы основных соединений: $Ca(HCO_3)_2$, $Mg(HCO_3)_2$, $CaSO_4$, $MgSO_4$, $CaCl_2$, $MgCl_2$.
Содержание ионов, вызывающих жёсткость, в бутылке минеральной воды «Архыз» объёмом 1,5 л составляет:
- масса ионов кальция ($Ca^{2+}$) находится в диапазоне от 37,5 до 90 мг;
- масса ионов магния ($Mg^{2+}$) находится в диапазоне от 7,5 до 30 мг.