Материал: Сборник задач по дисциплине «Химия воды с основами микробиологии» для практических занятий. Яценко В.Н., Бабкин В.Ф
Задачи для самостоятельного решения 1. Написать формулы следующих соединений, изображенных в
виде двойных солей, представив их как комплексные соединения (в скобках указано координационное число комплексообразователя):
ба)) |
|
∙ |
∙ |
(2) |
; |
|
|
|
|
и) |
|
|
( |
∙4 |
|
∙ |
(8) |
; |
|
|
|
|
|
; |
|
к) |
|
|
|
|
|
; |
|||||||||
в) |
|
|
(2) |
|
; |
|
л) |
|
|
) |
|
|
(2); |
|||||||
г) |
|
|
∙ |
|
|
|
(2); |
|
м) |
|
|
( |
) |
∙3 |
|
(6); |
||||
д) |
|
( |
∙2 |
∙ |
|
(2) |
; |
н) |
|
|
( |
) |
|
∙4 |
|
; |
(6). |
|||
е) |
|
) |
|
; |
|
(3) |
о) |
|
|
( |
) |
|
∙3 |
|
(6) |
|||||
ж) |
|
|
∙2 |
(4); |
|
|
п) |
|
|
|
∙2 |
|
|
(6). |
|
|
||||
з) |
|
|
∙3 |
(6) |
|
; |
|
комплексного |
|
∙4 |
|
|
(8) |
|
следующих |
|||||
2. |
Определить |
|
заряд |
|
иона |
для |
|
|||||||||||||
|
∙3 |
|
(6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
комплексных соединений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ба)) |
|
∙ |
∙ |
(2) |
; |
|
|
|
|
и) |
|
|
( |
∙4 |
|
∙ |
(8) |
; |
|
|
|
|
|
; |
|
к) |
|
|
|
|
|
; |
|||||||||
в) |
|
|
(2) |
|
; |
|
л) |
|
|
) |
|
|
(2); |
|||||||
г) |
|
|
∙ |
|
|
|
(2); |
|
м) |
|
|
( |
) |
∙3 |
|
(6); |
||||
д) |
|
( |
∙2 |
∙ |
|
(2) |
; |
н) |
|
|
( |
) |
|
∙4 |
|
; |
(6). |
|||
е) |
|
) |
|
; |
|
(3) |
о) |
|
|
( |
) |
|
∙3 |
|
(6) |
|||||
ж) |
|
|
∙2 |
(4); |
|
|
п) |
|
|
|
∙2 |
|
|
(6). |
|
|
||||
з) |
|
|
∙3 |
(6) |
|
; |
|
|
|
|
|
∙4 |
|
|
(8) |
|
|
|
||
3. |
Определить валентность (заряд) и координационное число |
|||||||||||||||||||
|
∙3 |
|
(6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
комплексообразователя в следующих соединениях: |
|
|
|
|
||||||||||||||||
ба)) |
|
[ |
|
; |
|
|
|
|
|
и) |
|
|
[ |
; |
|
|
|
|
|
|
|
]; |
|
|
|
|
|
к) |
[ |
|
] |
|
; |
|
|
|
|
||||
в) |
|
[ |
] |
) |
|
|
|
; |
|
л) |
|
( |
) |
|
] |
|
) ] |
; |
||
г) |
|
[ ( |
|
]; |
|
м) |
|
[ |
( |
|
);( |
|
|
|||||||
д) |
|
[ ( |
|
) ] |
|
; |
|
н) |
[ ( |
) ] |
; |
|
|
|
||||||
е) |
[ ( |
) |
; |
] |
|
|
|
о) |
|
|
[ ( |
; |
) ] |
|
|
|
||||
ж) |
|
[ |
|
] |
|
; |
|
|
|
п) |
[ |
|
[ |
] |
) ] |
. |
|
|
|
|
з) |
[ |
[ ( |
) ]; |
|
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
||||||
|
( |
) ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
31
4. Написать в молекулярной и ионной формах уравнения следующих реакций с участием или образованием комплексных соединений:
а) |
FeCl2+K3[Fe(CN)6] ―>; |
|
и) |
CuSO4+K2[Hg(CNS)4] ―>; |
б) |
Fe(SO4)3+K4[Fe(CN)6] ―>; |
к) |
Ni(OH)2+NH4OH(избыток) ―> ; |
|
в) |
ZnCl2+KCN(избыток) ―>; |
; |
л) |
FeSO4+KCN(избыток) ―>; |
г) |
CoCl2+NH4OH(избыток)―> |
м) |
ZnSO4+K2[Hg(CNS)4] ―>; |
|
д) |
AgCl+HCl(избыток) ―>; |
н) |
Cd(OH)2+NH4OH(избыток) ―>; |
|
е) |
Ag2O+NH4OH(избыток) ―>; |
о) |
NaCl+K[Sb(OH)6] ―>; |
|
ж) |
AgBr+Na2S2O3(избыток) ―>; |
п) |
Pb(NO3)2+Na2S2O3―>. |
|
з) |
HgCl+KI(избыток) ―> ; |
|
|
|
10. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕЁ УСТРАНЕНИЯ
Как известно, чистой воды в природе нет. Она всегда содержит какие-либо растворенные в ней вещества. При взаимодействии с земной корой в воде растворяются различные минералы и вода приобретает определенную местность.
Присутствие в воде ионов кальция и магния влияет на качество воды и обуславливает так называемую местность воды. При большой концентрации катионов кальция и магния в воде, вода жесткая. Если концентрация этих ионов мала, то она мягкая.
Жесткая вода не может быть использована в паровых котлах. Жесткость вредна для металлических конструкций, трубопроводов и т.д. Катионы Ca2+ дают кальциевую жесткость, а катионы Mg2+ – магниевую жесткость воды. Часто приходится перед употреблением воды её умягчать, т.е. снижать или уменьшать жёсткость воды.
Жёсткость воды |
может |
быть карбонатной – жёсткость, |
|||
|
наличие |
в воде |
гидрокарбанатов |
и |
|
обусловленнаяТаким образом, карбонатная жесткость( |
вызвана) |
||||
присутствием( ) |
гидрокарбонатов кальция и магния. Гидрокарбонаты |
||||
разрушаются |
при кипячении |
с |
образованием малорастворимых |
||
32
карбонатов, выпадающих в осадок. Это приводит к уменьшению жесткости воды на значение карбонатной жесткости.
Процесс кипячения с целью уменьшения карбонатной жесткости:
( |
) |
= |
↓ + |
+ |
. . |
Ставшаяся часть( |
жесткости воды называется некарбонатной. |
||||
) = |
( |
) |
↓ + |
+ |
|
Данный вид жесткости обусловлен тем, что в воде присутствуют кальцевые и магневые соли в основном сульфаты и хлориды.
Общую жесткость воды, в количественном выражении (мэкв/л)
вычисляют: |
|
|
[ |
] |
|
[ |
] |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
соответственно[ ] |
, мг[/л. |
] |
20,04 |
|
12,16 |
|
ионов |
и |
|
где |
и |
Ж =– |
|
концентрации |
|
||||
|
|
+ |
|
, |
|
||||
Примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения
Пример № 1:
Рассчитать массу умягчения (буры), необходимого для умягчения 100 л воды, жесткость которой 5 мгэкв/л. Написать реакцию умягчения в молекулярной и ионно-молекулярной форме с хлоридом магния.
Решение:
Массу умягчителя можно рассчитать, используя выражение для расчета жесткости воды:
(умягчителя)×1000мэкв Ж = Э(умягчителя)× (воды),
где
Э
|
|
жесткость |
воды, мэкв/л; |
|
масса умягчителя, г; |
||
|
эквивалентная масса умягчителя, г/моль; |
|
объем воды, л. |
||||
Ж− |
|
|
|
− |
|
|
|
Рассчитываем эквивалентную массу умягчителя – буры: |
|||||||
− |
|
|
202 |
|
− |
|
|
|
|
Э( |
) = |
2×1 |
= 101 г/моль. |
||
33
Из формулы для расчета жесткости воды выражаем m и
рассчитываем необходимую массу буры: |
|
|||||
Записываем( |
) = |
Ж× Э × |
|
= |
5×101×100 |
= 50,5г. |
1000 |
|
1000 |
||||
|
реакцию умягчения в молекулярной форме: |
|||||
|
+ |
= |
|
↓ +2 |
|
|
В ионной форме:
+= ↓
Обратную задачу – расчет жесткости воды по массе умягчителя
– решают с использованием той же формулы.
Варианты заданий по примеру №1 данного раздела представлены в табл. 1.
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
Варианты заданий |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Объем |
|
|
|
Жесткость |
Масса |
воды, |
Жесткая соль |
Умягчитель |
|
воды, |
||
п/п |
|
умягчителя, г |
||||
|
л |
|
|
|
мэкв/л |
|
1 |
100 |
Хлорид кальция |
Бура |
|
Рассчитать |
10,1 |
2 |
200 |
Нитрат кальция |
Сода |
|
10 |
Рассчитать |
3 |
300 |
Хлорид магния |
Сода |
|
15 |
Рассчитать |
4 |
400 |
Нитрат магния |
Бура |
|
5 |
Рассчитать |
5 |
500 |
Сульфат магния |
Бура |
|
Рассчитать |
50 |
6 |
600 |
Гидрокарбонат |
Гашеная |
|
5 |
Рассчитать |
кальция |
известь |
|
||||
|
|
|
|
|
||
7 |
500 |
Нитрат кальция |
Сода |
|
8 |
Рассчитать |
8 |
400 |
Хлорид кальция |
Сода |
|
10 |
Рассчитать |
9 |
300 |
Хлорид кальция |
Бура |
|
Рассчитать |
34 |
10 |
200 |
Сульфат магния |
Сода |
|
5 |
Рассчитать |
11 |
100 |
Нитрат магния |
Бура |
|
Рассчитать |
50 |
12 |
200 |
Гидрокарбонат |
Гашеная |
|
20 |
Рассчитать |
магния |
известь |
|
||||
|
|
|
|
|
||
13 |
300 |
Нитрат магния |
Сода |
|
Рассчитать |
20 |
14 |
400 |
Хлорид кальция |
Ортофосфат |
|
Рассчитать |
20 |
калия |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
15 |
800 |
Гидрокарбонат |
Гашеная |
|
10 |
Рассчитать |
кальция |
известь |
|
||||
|
|
|
|
|
||
16 |
400 |
Хлорид кальция |
Бура |
|
Рассчитать |
48 |
17 |
200 |
Хлорид кальция |
Сода |
|
10 |
Рассчитать |
34
Окончание табл. 1
№ |
Объем |
|
|
Жесткость |
Масса |
|
воды, |
Жесткая соль |
Умягчитель |
воды, |
|||
п/п |
л |
|
|
мэкв/л |
умягчителя, г |
|
|
|
|
|
|||
18 |
100 |
Нитрат магния |
Сода |
10 |
Рассчитать |
|
19 |
400 |
Хлорид магния |
Бура |
Рассчитать |
80 |
|
20 |
500 |
Сульфат магния |
Ортофосфат |
Рассчитать |
46 |
|
калия |
||||||
|
|
|
|
|
||
21 |
700 |
Хлорид магния |
Бура |
20 |
Рассчитать |
|
22 |
600 |
Сульфат магния |
Ортофосфат |
Рассчитать |
46 |
|
калия |
||||||
|
|
|
|
|
||
23 |
500 |
Нитрат магния |
Сода |
Рассчитать |
40 |
|
24 |
100 |
Хлорид кальция |
Гашеная |
10 |
Рассчитать |
|
известь |
||||||
|
|
|
|
|
||
25 |
200 |
Нитрат кальция |
Бура |
Рассчитать |
500 |
|
26 |
300 |
Гидрокарбонат |
Сода |
10 |
Рассчитать |
|
кальция |
||||||
|
|
|
|
|
||
27 |
400 |
Хлорид магния |
Бура |
20 |
Рассчитать |
|
28 |
500 |
Нитрат магния |
Гашеная |
Рассчитать |
50 |
|
известь |
||||||
|
|
|
|
|
||
29 |
600 |
Нитрат кальция |
Сода |
Рассчитать |
101 |
|
30 |
100 |
Гидрокарбонат |
Гашеная |
Рассчитать |
40 |
|
магния |
известь |
|||||
|
|
|
|
Пример № 2:
Чему будет равна общая жесткость воды (ммоль/л), если в 0,30 л воды содержится 32,4 мг гидрокарбоната кальция, 5,84 мг гидрокарбоната магния, 22,2 мг хлорида кальция и 19,0 мг хлорида магния.
Решение:
Для решения задачи необходимо использовать формулу расчета общей жесткости воды. Где и содержание солей в воде, мг, и массы эквивалентов двухзарядных катионов металлов (или соответствующих им солей) в воде, мг/моль; объем воды, л.
Молярные массы эквивалентов солей, перечисленных в условии задачи, рассчитываются по вышеприведенной формуле. Где эквивалентное число для солей жесткости равно 2; молярная масса соли.
35