Лабораторная работа № 66, 67

Тема: «Получение жесткой воды и изучение ее свойств».

«Устранение временной и постоянной жесткости».

Цель: Приготовление растворов с определенной массовой долей растворенного вещества», формирование понятия «жесткость» воды, развитие умений по устранению жесткости воды; продолжить формирование умения проводить химические реакции.

Оборудование и реактивы: набор реактивов и лабораторной посуды для проведения реакций

Теоретические основы

Воду с растворенными в ней солями называют жесткой, а совокупность свойств такой воды – жесткостью. Жёсткость воды – свойство воды, связанное с содержанием растворимых в ней соединений кальция и магния. Этот параметр показывает содержание катионов кальция, магния в воде. Жесткая вода образует накипь на стенках паровых котлов, отопительных приборов и бытовой металлической посуды. Она не пригодна для производства бумаги и крашения тканей, для приготовления пищи и напитков. В жесткой воде плохо развариваются овощи и мясо, не пенится мыло. Мыла – это натриевые и калиевые соли органических кислот (C₁₇H₃₅COONa, C₁₇H₃₅COOK). С катионами кальция и магния анионы кислотных остатков образуют нерастворимые соли, и мыло расходуется при этом бесполезно. В настоящее время химическая промышленность выпускает большое количество различных синтетических моющих средств (стиральных порошков), содержащих насыщенную углеводородную цепь из 10...15 атомов углерода, так или иначе связанную с сульфатной или сульфонатной группой. Они, как правило, не образуют малорастворимых в воде солей кальция и магния. Запись СМС можно упрощенно записать: R-SO₃-Na.

Согласно ГОСТ 6055 – 86 различают:

§ карбонатную жесткость – это совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней гидрокарбонатов кальция и магния. Часто этот вид жесткости называют временной или устранимой;

§ некарбонатную жесткость – совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов кальция, магния и железа. Этот вид жесткости также называют постоянной или неустранимой;

§ общую жесткость, складывающуюся из карбонатной и некарбонатной жесткости. Она равна сумме концентраций ионов Са²⁺, Mg²⁺, Fе²⁺.

За единицу жесткости принимают жесткость воды в одном литре которой содержится один миллимоль (ммоль) эквивалент ионов Са²⁺или Mg²⁺. Числовое значение жесткости, выраженное в ммоль/л, совпадает со значением в моль/м³. Одна единица жесткости соответствует массовой концентрации ионов Са²⁺, равной 20,4 мг/л или ионов Mg²⁺, равной 12,15 мг/л.

По величине жесткости различают воду:

§ очень мягкую < 1, 5 единиц (ммоль экв/л);

§ мягкую 1, 5 – 3 единиц;

§ среднюю 3, 6 – 6, 0 единиц

§ жесткую 6, 0 – 9, 0 единиц

§ очень жесткую > 9, 0 единиц.

Методы устранения и снижения жесткости воды.

Устранение или снижение жесткости воды называют умягчением. Его осуществляют различными методами.

1. Метод кипячения. Он позволяет устранить только временную (карбонатную) жесткость, обусловленную наличием в воде хорошо растворимых гидрокарбонатов кальция и магния. При этом катионы Са²⁺, Mg²⁺ осаждаются в виде нерастворимых соединений.

2. Химическая обработка воды (реагентный метод). Этот метод позволяет устранить как временную жесткость, так и постоянную. Сущность его заключается в обработке воды специальными реагентами. К числу таких реагентов относятся: сода Na₂CO₃, негашеная CaO и гашеная Ca(OH)₂ извести, различные фосфаты натрия (Na₃PO₄, Na₆P₆O₁₈) и др. Обработка известью позволяет связать и растворенный в воде углекислый газ. Использование фосфатов натрия предпочтительнее, так как образующие фосфаты кальция, магния и железа менее растворимы, чем соответствующие их карбонаты и гидроксиды.

Ход работы

1. В 2 пробирки наливаю по 1 мл жесткой воды, в одну добавить по каплям раствор мыла, в другую раствор СМС. Взболтайте содержимое пробирок.

2. Проведите опыт по устранению временной, карбонатной жесткости воды кипячением. И вновь добавляем в одну пробирку раствор мыла, в другую – раствор СМС.

3. Проведите опыты по устранению временной, карбонатной жесткости воды добавлением гашеной извести Са(ОН)₂. И вновь добавляем в одну пробирку раствор мыла, в другую – раствор СМС.

4. Получите воду с постоянной, некарбонатной жесткостью (содержит сульфат магния). Разделите содержимое на 4 пробирки.

5. Добавляем в одну пробирку раствор мыла, в другую – раствор СМС.

6. Проведите опыт по устранению постоянной, некарбонатной жесткости воды добавлением соды (карбоната натрия). И вновь добавляем в одну пробирку раствор мыла, в другую – раствор СМС.

7. Налейте в 2 пробирки растворы мыла и стирального порошка, добавить несколько капель раствора фенолфталеина

Отчёт о проделанной работе оформите в виде таблицы:

Ход работы	Наблюдение	Уравнение реакции	Вывод
1. В 2 пробирки наливаю по 1 мл жесткой воды. В 1-ю добавляю раствор мыла; Во 2-ю добавляю раствор СМС. 2. В 2 пробирки наливаю по 1 мл жесткой воды и кипячу. Добавляю в одну пробирку раствор мыла, в другую – раствор СМС, взбалтываю. 3.В 2 пробирки наливаю жесткую воду и добавляю гашеную известь. Добавляю в одну пробирку раствор мыла, в другую – раствор СМС. 4.Налейте в 2 пробирки растворы мыла и стирального порошка, добавить несколько капель раствора фенолфталеина	Пенится плохо Пены много В двух пробирках много пены. В двух пробирках много пены. Р-ры окрасились в малиновый цвет (где порошок цвет более интенсивный)	C₁₇H₃₅COONa + Са(НСО₃)₂ → … - Са(НСО₃)₂ + Са(ОН)₂ =	Почему в некипяченой воде мыло плохо пенится, а после кипячения – хорошо? Что произошло с жесткой водой после добавления гашеной извести? О чем говорит малиновая окраска индикатора?