Жесткость воды и методы ее устранения

В последнее время для умягчения воды широко применяется метод ка-тионирования, основанный на процессе обмена ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ с ионами специальных смол (катионитов), которые бывают природными и искусствен­ными. К природным катионитам относятся цеолит и глауконит, некоторые глины и алюмосиликаты, бурые гумусовые угли, торф и другие соединения. Искусственные катиониты (КУ-1, КУ-2, СТ-1 и др.) имеют большую обмен­ную способность, чем природные, поэтому они чаще применяются для умяг­чения воды. Химическая реакция обмена катионов в катионитах протекает очень быстро и подчиняется закону эквивалентного обмена ионов.

Катиониты в воде практически нерастворимы, однако могут обмени­вать свои катионы на катионы растворенных в воде солей Ca²⁺ и Mg²⁺:

H₂R + Ca²⁺ = CaR + 2H⁺

Na₂R + Mg²⁺ = MgR + 2Na⁺

где R - углеводородный радикал; H⁺, Na⁺ - ионы катионита.

Отработанный катионит подвергают регенерации путем обработки его 5–10 %-м раствором хлорида натрия или 1 %-м раствором серной кислоты. При этом восстанавливается исходный состав катионита, и его вновь можно использовать для очистки воды.

Количественно жесткость воды можно определить титрованием опре­деленного объема воды раствором соляной кислоты или трилона Б известной концентрации в присутствии индикатора. Применяются и весовые методы определения жесткости.

Контрольные вопросы и задания

1. Дать определение раствора. Какие существуют способы выражения концентрации растворов? Привести примеры.

2. В каких единицах измеряется массовая доля вещества?

3. Чем отличается молярная концентрация раствора от моляльной? Что у них общего?

4. Дать определение титра раствора. Как его можно вычислить?

5. Что называется эквивалентной, или нормальной, концентрацией рас­твора?

6. Сколько граммов KOH и воды надо взять, чтобы приготовить 300 г 15 %-го раствора?

7. Какова эквивалентная концентрация раствора, если в 3,5 л его со­держится 4,8 г NaOH?

В Химия. Учеб. пособие

-107-

РАСТВОРЫ

Контрольные вопросы и задания

8. Определить молярную концентрацию раствора, содержащего в 2,5 л 250 г гидроксида натрия.

9. Вычислить массовую долю карбоната натрия, если известно, что 25 г Na₂CO₃ растворены в 250 мл воды (250 г).

10. Приготовить 250 мл 0,2 н. раствора NaOH из раствора гидроксида натрия, имеющего плотность 1,12 г/мл. Какие объемы воды и раствора NaOH необходимо взять для этого?

11. Дать определение следующих понятий: электролит, неэлектролит, катион, анион, электролитическая диссоциация.

12. От каких факторов зависит степень электролитической диссоциа­ции? Как ее увеличить?

13. Какие электролиты являются сильными, а какие - слабыми? При­вести примеры.

14. Составить уравнения диссоциации в молекулярной и ионной форме для следующих соединений: NH₄OH, Ca(OH)₂, H₂S, Cu(NO₃)₂, CH₃COOH, Na₃PO₄, H₂SO₄, (NH₄)₂SO₄, ZnCl₂.

15. Составить уравнения диссоциации по ступеням для соединений: H₃PO₄, Al(OH)₃, Cr(OH)₃, H₂S.

16. Что называется константой диссоциации электролита? Привести примеры.

17. Какие уравнения называются ионно-молекулярными? Каковы усло­вия смещения равновесия в ионных реакциях?

18. Раствор содержит смесь солей: AgNO₃, Cu(CH₃COO)₂, BaI₂. К нему добавили в избытке HCl. Написать молекулярные и ионно-молекулярные уравнения возможных реакций.

19. Дописать молекулярные и составить ионно-молекулярные уравне­ния следующих реакций:

а) Mg(OH)₂ + HCl = г) Zn(OH)₂ + NaOH =

б) NaOH + HCl = д) NaCl + Pb(NO₃)₂ =

в) KOH + H₂S = е) Mg(NO₃)₂ + Na₂CO₃ =

20. Написать уравнения диссоциации сероводородной кислоты. В ка­ком направлении сместится равновесие при добавлении Na₂S и при добавле­нии NaOH?

21. Что называется произведением растворимости? Написать матема­тическое выражение ПР хлорида серебра, хлорида свинца, сульфида меди, йодида ртути, фосфата кальция.

22. Дать определение насыщенного, ненасыщенного и перенасыщенно­го растворов с точки зрения произведения растворимости.

23. Сравнить по величине ПР растворимость солей: сульфида меди, сульфида железа и сульфида цинка. Какая из солей наименее растворима?