Страница 126 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Минеральные воды — это ___

4. Минеральные воды — это природные подземные (реже поверхностные) воды, которые характеризуются повышенным содержанием определённых минеральных солей, микроэлементов, органических веществ и газов, а также обладают специфическими физико-химическими свойствами (температура, радиоактивность и др.). Благодаря своему уникальному составу, формирующемуся в процессе прохождения через горные породы, минеральные воды оказывают на организм человека лечебное или профилактическое действие.

Ключевое отличие минеральной воды от обычной питьевой — это уровень общей минерализации (суммарное количество растворенных веществ) и/или наличие биологически активных компонентов в концентрациях не ниже определённых бальнеологических норм.

Классификация минеральных вод:
Минеральные воды принято классифицировать по нескольким основным критериям:
1. По общей минерализации (г/л):
• Столовые: минерализация до 1 г/л. Подходят для ежедневного употребления.
• Лечебно-столовые: минерализация от 1 до 10 г/л. Употребляются как в качестве столового напитка (несистематически), так и в лечебных целях по рекомендации врача.
• Лечебные: минерализация свыше 10 г/л или с высоким содержанием специфических активных компонентов (например, мышьяка, бора). Применяются строго по назначению врача.
2. По химическому составу (преобладающим ионам):
• Гидрокарбонатные ($HCO_3^-$): применяются при заболеваниях желудка, мочекаменной болезни.
• Сульфатные ($SO_4^{2-}$): стимулируют моторику кишечника, применяются при заболеваниях печени и желчевыводящих путей.
• Хлоридные ($Cl^-$): регулируют работу кишечника, желчных путей, печени.
• Смешанные: например, гидрокарбонатно-хлоридные натриевые (как "Боржоми" или "Ессентуки").
3. По наличию газов и специфических элементов:
• Углекислые, сероводородные, радоновые, железистые, йодобромные и другие.
4. По температуре в источнике:
• Холодные (до 20°C), теплые (термальные, 20-42°C) и горячие (гипертермальные, выше 42°C).

Используются минеральные воды как для питьевого лечения (внутреннее применение), так и для наружных процедур в бальнеологии (ванны, души, ингаляции).

Ответ: Минеральные воды — это природные воды, как правило, подземного происхождения, отличающиеся от обычных пресных вод повышенным содержанием растворенных минеральных веществ (солей), специфических микроэлементов и газов, а также особыми физико-химическими свойствами, благодаря которым они используются в лечебных, профилактических и столовых целях.

Часть II

1. Установите соответствие между жёсткостью воды и названием соединения, которое её обусловливает.

ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ НАЗВАНИЕ СОЕДИНЕНИЯ

А) временная 1) гидрокарбонат железа(III)

Б) постоянная 2) хлорид железа(III)

3) гидрокарбонат кальция

4) известковая вода

Ответ:

A Б

Жёсткость воды — это свойство, обусловленное наличием в ней растворенных солей щёлочноземельных металлов, в основном кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$), а также ионов железа ($Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$) и некоторых других катионов. Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жёсткость.

А) временная

Временная, или карбонатная, жёсткость вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция ($Ca(HCO_3)_2$) и магния ($Mg(HCO_3)_2$). Она называется временной, так как её можно устранить кипячением. При нагревании гидрокарбонаты разлагаются с образованием нерастворимых в воде карбонатов, которые выпадают в осадок (накипь).

$Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$

Из предложенных вариантов соединений гидрокарбонат кальция (3) является причиной временной жёсткости.

Ответ: 3

Б) постоянная

Постоянная, или некарбонатная, жёсткость обусловлена наличием в воде сульфатов, хлоридов, нитратов и других солей кальция, магния и железа, которые не удаляются при кипячении.

Из предложенных вариантов соединений хлорид железа(III) ($FeCl_3$) является солью, которая вызывает постоянную жёсткость. Гидрокарбонаты вызывают временную жёсткость, а известковая вода ($Ca(OH)_2$) сама по себе является реагентом для устранения временной жёсткости.

Ответ: 2

Ответ:

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.