Question

На титрование 25 мг воды израсходовано 2,4 мл 0,1н раствора НС1. Чему равна карбонатная жёсткость воды? К какой группе жёсткости относится такая вода?

Answer 1

При определении временной жесткости воды на титро- вание 100 мл воды израсходовано 5,25 мл раствора соляной кислоты с молярной концентрацией 0,101 моль/л. Чему равна карбонатная жест- кость воды? Дано: V(H2O) = 100 мл V(р-ра НС1) = 5,25 мл С(НС1) = 0,101 моль/л Найти: Жвр. = ? Решение. При титровании воды соляной кислотой протекает реакция: Me(HCO3)2 + 2 НС1 = MeС12 + 2 CO2 + 2 H2O В соответствии с законом эквивалентов число моль эквивалентов со- ляной кислоты, пошедшей на титрование, равно количеству моль экви- валентов солей, обуславливающих временную жесткость воды: ν[1/z* Me(HCO3)2] = ν[1/z*НС1] или V(Н2О) · С(Н2О) = V(р-ра НС1) · С(НС1) 5,25 ⋅ 10 −3 л ⋅ 0,101моль / л 3 Жвр = С(Н2О) · 10 = −3 ⋅ 10 3 ммоль / л = 5,3 ммоль/л 100 ⋅ 10 л Исследуемая вода средней жесткости. Задача 5. Определите жесткость воды, если на титрование 100 мл во- ды израсходовано 8,5 мл раствора трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л. Решение. При взаимодействии трилона Б с солями кальция и магния выполня- ется закон эквивалентов, следовательно общая жесткость воды будет равна: V (тр.Б ) ⋅ C (тр.Б ) 8,5 ⋅ 10 −3 л ⋅ 0,05 моль / л Жо = ⋅ 10 3 = ⋅ 10 3 = 4,25 ( ммоль / л) V ( Н 2 О) 100 ⋅ 10 −3 л 5.4. Контрольные вопросы и задачи 1. Что называют жесткостью воды? Почему жесткость воды следует уст- ранять? 2. Каким образом в природе может образовываться жесткая вода? 3. Какие виды жесткой воды различают? Чем обуславливается временная и постоянная жесткость воды? 4. Какие способы устранения жесткости воды могут использоваться? 5. Какой метод умягчения воды называют термическим? Какие химиче- ские реакции протекают при умягчении воды этим методом? 6. В чем суть реагентного метода умягчения воды? Какие реагенты при этом могут быть использованы? Какие реакции протекают? 41 7. Можно ли умягчать воду с помощью ионного обмена? Каким образом? 8. Как определяют общую, карбонатную и некарбонатную жесткость во- ды? 9. Чему равна жесткость раствора хлорида кальция с молярной концен- трацией эквивалента 0,05 моль/л? 10. В 100 л воды содержится 2 г сульфата кальция, 1,5 г сульфата магния и 4,6 г гидрокарбоната магния. Какова общая, временная и постоянная жесткость воды? 11. При определении общей жесткости воды на титрование 100 мл воды пошло 9,5 мл раствора трилона Б с молярной концентрацией эквива- лента 0,05 моль/л. Вычислите общую жесткость воды. 12. Жесткость воды равна 4,5 ммоль/л. Какую массу воды необходимо до- бавить к 2 м3 воды, чтобы устранить эту жесткость? 13. К 3 м3 воды для устранения жесткости добавили 468 г карбоната на- трия. Какова жесткость данной воды? 14. Жесткость воды равна 5,4 ммоль/л. Какую массу фосфата натрия необ- ходимо добавить к 1 м3 воды, чтобы устранить эту жесткость? 15. Временная жесткость воды равна 3,0 ммоль/л. Вычислите, какая масса гидрокарбоната кальция содержится в 10 л этой воды? 16. Для определения временной жесткости воды к 100 мл ее было прилито 12 мл раствора соляной кислоты с молярной концентрацией 0,01 моль/л до полной нейтрализации. Чему равна жесткость воды? 17. Какую массу гашеной извести надо прибавить к 2 м3 воды, чтобы уст- ранить ее временную жесткость, равную 5,2 ммоль/л? 18. Для устранения временной жесткости воды к 200 л ее было добавлено 8 г гидроксида натрия. Чему равна жесткость воды? 19. Для устранения жесткости воды объемом 2 м3 добавлено 2 кг золы, со- держащей 20 % поташа (К2СО3). Чему равна жесткость данной воды? 6.

Answer 2

Для определения карбонатной жесткости воды и ее классификации по группам жесткости, нам нужно знать концентрацию карбонатных и бикарбонатных ионов (HCO₃⁻ и CO₃²⁻) в воде, так как именно они являются основными источниками карбонатной жесткости.

Карбонатная жесткость воды определяется содержанием карбонатов и бикарбонатов, и обычно выражается в единицах жесткости (градусах KH или мг-экв/л). Для титрования воды мы используем раствор HCl (соляной кислоты), и карбонатные и бикарбонатные ионы реагируют с ним следующим образом:

HCO₃⁻ + HCl → H₂O + CO₂ + Cl⁻ CO₃²⁻ + 2HCl → H₂O + CO₂ + 2Cl⁻

Из данной реакции можно заметить, что один моль HCO₃⁻ или CO₃²⁻ реагирует с двумя молями HCl. Так как у нас израсходовано 2,4 мл 0,1 нормального раствора HCl (0,1 нормальный раствор содержит 0,1 моль HCl в 1 литре раствора), мы можем найти количество молей HCl, которое было использовано:

Количество молей HCl = объем (в литрах) × концентрация (в нормалях) Количество молей HCl = 2,4 мл × 0,1 нормальность = 0,24 ммоль HCl

Так как каждый моль HCO₃⁻ или CO₃²⁻ реагирует с 2 молями HCl, общее количество молей карбонатов и бикарбонатов в воде составляет половину от количества молей HCl, которое было использовано:

Общее количество молей карбонатов и бикарбонатов = 0,24 ммоль ÷ 2 = 0,12 ммоль

Теперь, зная массу образца воды (25 мг), можно вычислить концентрацию карбонатной жесткости:

Карбонатная жесткость (в мг-экв/л) = (Масса образца в мг × 1000) / молярная масса CaCO₃ × количество молей карбонатов и бикарбонатов

Молярная масса CaCO₃ = 40,08 г/моль

Карбонатная жесткость = (25 мг × 1000) / 40,08 г/моль × 0,12 ммоль ≈ 7,44 мг-экв/л

Теперь, относительно значения карбонатной жесткости, определим группу жесткости воды:

• Мягкая вода: < 17,1 мг-экв/л
• Слабо жесткая: 17,1 - 60 мг-экв/л
• Умеренно жесткая: 60 - 120 мг-экв/л
• Жесткая: 120 - 180 мг-экв/л
• Очень жесткая: > 180 мг-экв/л

Таким образом, вода, которая имеет карбонатную жесткость примерно 7,44 мг-экв/л, относится к категории "Мягкая вода".