Какое количество эквивалентов содержится в 780 гидрокарбоната кальция

Кальций — щелочноземельный металл. Это один из самых распространенных химических элементов (3-е место среди металлов, 5-е место среди всех элементов), на долю минерала приходиться 3,38 % веса земной коры. Из-за высокой химической активности кальций в чистом виде не встречается, его соединения присутствуют в 385 природных минералах.

Итак, в воде есть кальций — что же делать?!

Источники кальция в воде

Кальций в воде встречается в виде солей сильных и слабых кислот: карбонатов и гидрокарбонатов (CaCO3), сульфатов и сульфитов (CaSO4, CaSO3) фторидов (CaF2), фосфатов (Ca5(PO4)3), а также других солей. Основные источники кальция в воде:

Горные породы, через которые проходит поток воды.
Выбросы от промышленных предприятий.
Удобрения отраслей сельского хозяйства, попадающие в воду напрямую или через слой почвы.

Соединения кальция присутствуют в большинстве горных пород и биогенных отложений. Металл также содержится во всех растительных и животных тканях. Его соединения — основа костного скелета, раковин и панцирей беспозвоночных. Давайте разберемся, как определить кальций в воде, и каким должно быть его содержание?

Содержание ионов кальция в воде

В растворенном виде соединения кальция содержатся в морской воде и воде из подземных источников и открытых водоемов. Наибольшее количество кальция присутствует воде из горных рек и источников, артезианских скважин. На высокое содержание кальция в водопроводной воде или воде из скважины указывает:

Белый нерастворимый осадок, появляющийся после кипячения воды, содержащей кальций.
Накипь на стенках чайника, резервуара посудомоечной машины, другой кухонной техники.
Белый налет на кранах и насадках для душа.
Ухудшение вкуса напитков и приготовленных блюд.
Потеря цвета ткани после стирки.
Увеличение расхода мыла и моющих средств.

Как определить количество кальция в воде

Наиболее точный метод определения количества кальция в воде — лабораторный анализ. Такие услуги предоставляют специализированные организации, компании, поставляющие фильтры для воды. Для приблизительной оценки концентрации ионов кальция в воде применяют специальные тестовые полоски, меняющие цвет в зависимости от доли кальция в воде. Также эффективным методом определения кальция в воде является метод титрования. Узнать сколько кальция в воде можно и путем наблюдений, которые мы указали выше.

Нормы по содержанию кальция в воде

Жесткость воды определяется содержанием в ней ионов кальция и магния. Это одна из самых важных характеристик. Различают временную и постоянную жесткость. Первая определяется долей гидрокарбонатов кальция. При нагреве и кипячении эти соединения разлагаются с выделением углекислого газа и нерастворимого осадка. Временная жесткость имеет второе название — гидрокарбонатная жесткость.

Постоянная жесткость зависит от содержания сульфатов, хлоридов магния и кальция. Эти соли не разлагаются при кипячении. Такая жесткость называется некарбонатной.

По катионному составу различают кальциевую и магниевую жесткость. Вода из источников, залегающих в известняковых породах, имеет высокое содержание ионов кальция. Вода из районов с залежами доломита имеет преимущественно магниевую жесткость.

Международная единица измерения жесткости — моль/м3. В технических и лабораторных измерениях используется миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л). Например, вода жесткостью 1 мг-экв/л содержит 20,04 кальция или 12,16 магния. Согласно ГОСТ на кальций в воде 31865-2012, действующему в РФ, жесткость измеряется в градусах. 1 Ж = 1 мг-экв/л.

Нормы для кальция в питьевой воде можно рассчитать с помощью специальных методик определения ионов кальция в воде.
Санитарные нормы для централизованного водоснабжения СанПиН 2.1.4.1074-01 определяют нормативы и предельно допустимую концентрацию солей жесткости. Согласно требованиям норма кальция в воде — 7 мг-экв./л, предельное содержание — до 10 мг-экв./л. Однако, по нормам ВОЗ оптимальная концентрация кальция в воде примерно 1,5-2,5Ж.

Но для чего определяют кальций в воде, и как он влияет на наш организм?

Влияние кальция на организм

Кальций — один из самых необходимых для жизни элементов. Его соединения оставляют основу опорно-двигательной системы, зубной ткани. Ионы кальция участвуют в передаче нервных импульсов, синтезе гормонов и ферментов, поддержании щелочно-кислотного баланса в организме.

От 10 до 20% кальция мы получаем из питьевой воды. Недостаток также как и переизбыток этого элемента приводит к ухудшению здоровья, а именно:

К ухудшению состояния костной системы. Кости становятся хрупкими, появляется специфическое заболевание остеопороз.
К медленному росту ногтей и волос, ухудшению их состояния. Недостаток кальция приводит к расслоению ногтей, ломкости и истончению волосяного покрова головы.
К ухудшению общего состояния. Хроническая усталость, повышенная раздражительность также могут быть симптомами дефицита кальция.

В отдельных случаях возникают судороги, проблемы с сердечно-сосудистой системой, желудочно-кишечным трактом. При значительном избытке возникают нарушения сердечного ритма и работы центральной нервной системы. Избыток соединений кальция также является причиной ряда расстройств и заболеваний. Если в воде много кальция возникает:

Почечно-каменная болезнь.
Ускоренное развитие атеросклероза.
Отложение солей в суставах.
Превышение концентрации ионов кальция негативно влияет на бытовую технику и сантехнику:
Трубы зарастают слоем отложений.
На нагревательных элементах и стенках водонагревателей, котлов, откладываются нерастворимые соли.

Превышения кальция в водопроводной воде или воде из скважины приводит к увеличению расхода электроэнергии, снижению срока службы систем и техники. При избыточном содержании кальция и натрия в воде рекомендуются устанавливать ионообменные фильтры. Это поможет избежать проблем со здоровьем и продлит срок службы домашней техники и бытовых систем.

Необходимость дополнительной очистки воды от солей жесткости возникает при содержании солей Мg или Ca от 10 мг-экв./л. Для этого применяют ионообменные фильтры умягчения и установки обратного осмоса.

Определить необходимость установки фильтра для удаления кальция можно после анализа вода и определения химического состава примесей.

Источник

Задание 341
Какую массу Na3PO4 надо прибавить к 500 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5 ммоль/л? Ответ: 136,625 г.
Решение:
Молярная масса эквивалента Na3PO4 = M/3 = 163,945/3 = 54,65 г/моль. Жёсткость воды выражается суммой миллиэквивалентов ионов Са2+ и Mg2+, содержащихся в 1 л воды (моль/л). В 500 л воды содержится 500 . 5 = 2500 моль солей, обуславливающих жёсткость воды. Для устранения жёсткости следует прибавить 2500 .54,65 = 136625 мг или 136,625 г Na3PO4.

Ответ: 136,625 г.

Задание 342
Какие соли обусловливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной, некарбонатной? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г гидрокарбоната магния? Ответ: 2,317 ммоль/л.
Решение:
Жёсткость природной воды обуславливают соли кальция и магния. Карбонатная («временная») жёсткость обусловлена присутствием Са(НСО3)2, реже Mg(HCO3)2. Временной она называется, потому что может быть устранена простым кипячением воды, гидрокарбонаты кальция и магния при нагревании разлагаются на углекислый газ и карбонаты кальция или магния. Карбонаты кальция и магния оседают на стенках сосудов в виде на-кипи:

Са(НСО3)2 СаСО3↓ + СО2↓ + Н2О;
Mg(НСО3)2 MgСО3↓ + СО2↓ + Н2О

Некарбонатная («постоянная») жёсткость воды обусловлена присутствием в ней растворимых солей кальция и магния, не дающих осадок при кипячении. Наиболее обычны сульфаты и хлориды. Из них особое значение имеет СаSO4, который оседает в виде очень плотной накипи. Некарбонатную жёсткость чаще всего устраняют добавлением в воду Na2CO3:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3↓ + Na2SO4;
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3↓ + Na2SO4

Временную жёсткость тоже можно удалить содой Na2CO3, но в технике применяют обыч-но Са(ОН)2, потому что он намного дешевле соды или буры:

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3↓ + 2Н2О

Сумма временной и постоянной жёсткости определяет общую жёсткость воды. Общая жёсткость воды характеризуется по данному признаку следующими наименованиями: мягкая (< 4 ммоль/л); средняя (4-8 ммоль/л); жёсткая (8-12 ммоль/л); очень жёсткая (> 12 ммоль/л). Для полного умягчения воды вместо соды часто применяют Na3PO4,осаждающий кальций и магний в виде труднорастворимых ортофосфатов:

3СаSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 3Na2SO4;
3MgSO4 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2↓ + 3Na2SO4

Во многих случаях для умягчения воды применяют гексаметафосфат натрия (Na3PO3)6:

CaSO4 + (Na3PO3)6 = Na4CaP6O18 + Na2SO4;

или

2CaSO4 + (Na3PO3)6 = Na2Ca2P6O18 + 2Na2SO4

Расчет жёсткости воды.

В 1 л воды содержится 14,632 : 100 = 0,14632 г. Mg(НСО3)2 составляет 0,14632 : 63,16 = 0,002317 моль. [63,16г/моль – эквивалентная масса Mg(НСО3)2]. Следовательно, жёсткость воды равна 0,002317 : 1000 = 2,317 ммоль/л.

Ответ: 2,317 ммоль/л.

Задание 343
Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 200 см3 воды, требуется 15 см3 0,08 н. раствора НСI. Ответ: 6 ммоль/л.
Решение:
Вычисляем молярную концентрацию эквивалентов раствора гидрокарбоната кальция, обозначив число эквивалентов растворённого вещества в 1 л раствора через х, составив пропорцию, получим:

15 : 200 = 0,08 : х; х = (15 .0,08)/200 = 0,006 моль.

Таким образом, в 1 л исследуемой воды содержится 0,006 . 1000 = 6 ммоль/л гидрокарбоната кальция или 6 ммоль/л ионов Са2+, т. е. карбонатная жёсткость воды равна 6 ммоль/л.

Ответ: 6 ммоль/л.

Источник

Находим количество моль эквивалентов солей, обусловливающих жест-кость воды из формулы (1):
. Один из методов устранения жесткости воды – введение соды (Na2CO3). Согласно закону эквивалентов , отсюда находим массу соды для устранения жесткости воды: ,

Пример 4. Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что на титрование 100 см3 этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция, потребовалось 6,25 см3 0,08 н. раствора HCl.

Решение

Карбонатную (временную) жесткость рассчитывают умножением объема кислоты (V, мл), пошедшего на титрование на концентрацию кислоты:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

510. Какую массу Na3РО4 надо прибавить к 500 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5 ммоль/дм3?
Ответ: 136,6 г.

511. Какие соли обусловливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной, некарбонатной? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г гидрокарбоната магния?
Ответ: 2 ммоль/дм3.

512. Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 200 см3 воды, требуется 15 см3 0,08 н. раствора HCl.
Ответ: 6 ммоль/дм3.

513. В 1л воды содержится ионов магния 36,47 мг и ионов кальция 50,1 мг. Чему равна жесткость этой воды?
Ответ: 5,5 ммоль/дм3.

514. Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 400 л воды, чтобы устранить жесткость, равную 3 ммоль/дм3?
Ответ: 63,6 г.

515. Вода, содержащая только сульфат магния, имеет жесткость 7 ммоль/дм3. Какая масса сульфата магния содержится в 300 л этой воды?
Ответ: 126,3 г.

516. Вычислите жесткость воды, зная, что в 600 л ее содержится 65,7 г гидрокарбоната магния и 61,2 г сульфата кальция.
Ответ: 3,2 ммоль/дм3.

517. В 220 л воды содержится 11 г сульфата магния. Чему равна жесткость этой воды?
Ответ: 0,83 ммоль/дм3.

518. Жесткость воды, в которой растворен только гидрокарбонат кальция, равна 4 ммоль/дм3. Какой объем 0,1 н. раствора HCl потребуется для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 75 см3 этой воды?
Ответ: 3 см3.

519. В 1м3 воды содержится 140 г сульфата магния. Вычислите жесткость этой воды.
Ответ: 2,33 ммоль/дм3.

520. Вода, содержащая только гидрокарбонат магния, имеет жесткость 3,5 ммоль/дм3. Какая масса гидрокарбоната магния содержится в 200 дм3 этой воды?
Ответ: 51,1 г.

521. К 1м3 жесткой воды прибавили 132,5 г карбоната натрия. Насколько понизилась жесткость?
Ответ: на 2 ммоль/дм3.

522. Чему равна жесткость воды, если для ее устранения к 50 л воды потребовалось прибавить 21,2 г карбоната натрия?
Ответ: 8 ммоль/дм3.

523. Какая масса СаS04 содержится в 200 л воды, если жесткость, обусловливаемая этой солью, равна 8 ммоль/дм3?
Ответ: 108,9 г.

524. Вода, содержащая только гидрокарбонат кальция, имеет жесткость 9 ммоль/дм3. Какая масса гидрокарбоната кальция содержится в 500 л воды?
Ответ: 364,5 г.

525. Какие ионы надо удалить из природной воды, чтобы сделать ее мягкой? Введением каких ионов можно умягчить воду? Составьте уравнения соответствующих реакций. Какую массу Са(ОН)2 надо прибавить к 2,5 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 4,43 ммоль/дм3?
Ответ: 0,406 г.

526. Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 0,1 м3 воды, чтобы устранить жесткость, равную 4 ммоль/дм3?
Ответ: 21,2 г.

527. К 100 л жесткой воды прибавили 12,95 г гидроксида кальция. Насколько понизилась карбонатная жесткость?
Ответ: на 3,5 ммоль/дм3.

528. Чему равна карбонатная жесткость воды, если в 1 л ее воды содержится 0,292 г гидрокарбоната магния и 0,2025 г гидрокарбоната кальция?
Ответ: 6,5 ммоль/дм3.

529. Какую массу гидроксида кальция надо прибавить к 275 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5,5 ммоль/дм3?
Ответ: 56,06 г.

530. Сколько граммов Ca(OH)2 необходимо прибавить к 1000 л воды, чтобы удалить временную жесткость, равную 2,86 ммоль/дм3?
Ответ: 106 г.

531. Чему равна временная жесткость воды, в 1л которой содержится 0,146 г гидрокарбоната магния?
Ответ: 2 ммоль/дм3.

532. Жесткость воды, содержащей только гидрокарбонат кальция, равна 1,785 ммоль/дм3. Определить массу гидрокарбоната в 1л воды.
Ответ: 144,7 мг.

533. Сколько карбоната натрия надо добавить к 5 л воды, чтобы устранить общую жесткость, равную 4,60 ммоль/дм3?
Ответ: 1,22 г.

534. При кипячении 250 мл воды, содержащей гидрокарбонат кальция, выпал осадок массой 3,5 мг. Чему равна жесткость воды?
Ответ: 0,28 ммоль/дм3.

535. В 100 л воды содержится 8,5 г хлорида кальция. Вычислите жесткость воды.
Ответ: 1,53 ммоль/дм3.

536. Некарбонатная жесткость воды равна 5,3 ммоль/дм3. Рассчитайте, сколько Na3PO4 следует взять, чтобы умягчить 100 л такой воды.
Ответ: 29 г.

537. Вычислите карбонатную жесткость воды, если в 5 л ее содержится 2,5 г гидрокарбоната магния и 1,3 г гидрокарбоната кальция.
Ответ: 10,1 ммоль/дм3.

538. При обработке 0,5 л образца воды карбонатом натрия в осадок выпало 70 мг CaCO3. Чему равна жесткость воды, если она обусловлена только сульфатом кальция?
Ответ: 2,8 ммоль/дм3.

539. Рассчитайте жесткость воды, если известно, что для ее устранения к 50 л воды добавили 18 г Na2CO3.
Ответ: 6,8 ммоль/дм3.

Оглавление

Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 490 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Читайте также:

Рекомендуемый контект:

Поиск на сайте:

Источник

Задача 1: Рассчитайте общую жесткость воды (ммоль/л), если в 0,15 л воды содержится 16,2мг гидрокарбоната кальция, 2,92мг гидрокарбоната магния, 11,10 мг хлорида кальция и 9,50мг хлорида магния.

Решение: Выразим общую жесткость воды как сумма милимолярных концентраций эквивалентов двухзарядных катионов металлов (или соответствующих их солей) в воде:

Жобщ = ;

где m1, m2, mi — массы двухзарядных катионов металлов (или соответствующих им солей) в воде, мг;

M1, M2 и Mi – миллимолярные массы эквивалентов двухзарядных катионов металлов (или соответствующих им солей) в воде, мг/ммоль;

V- объем воды, л.

Определим миллимолярные массы эквивалентов солей, обуславливающих жесткость воды:

Соль	Са(HCО3)2	Mg(HCО3)2	СаCl2	Mg Cl2
М(1/2), ммоль/л	55.5

Общая жесткость данного образца воды равна сумме временной и постоянной жесткости и обуславливается содержанием в ней солей, придающих ей жесткость:

Жобщ = = 2,56 ммоль/л

Ответ: Жобщ = 2,56 ммоль/л

Задача 2: Найдите временную жесткость воды, если на титрование 0,1л образца воды, содержащий гидрокарбонат магния, израсходовано 7,2 10-3 л 0,14н HCl.

Решение: При титровании воды соляной кислотой происходит реакция

Mg(HCO3)2 + 2НС1 = MgCl2 + 2Н2О + 2СО2

Воспользуемся уравнением (1):

Х1 = = =10,08 ммоль/л

Ответ Х1 = 10,08 ммоль/л

Задача 3: Для устранения общей жесткости по известково-содовому методу добавлено 7,4г Са(ОН)2 и 5,3г Na2CO3. Рассчитать временную и постоянную жесткость воды.

Решение: Добавление к воде Са(ОН)2 может устранить временную жесткость, а добавление Na2CO3 – постоянную жесткость. При добавлении этих реагентов к воде происходят следующие реакции:

Mе(HCО3)2 + Са(ОН)2 = МеCО3+ СаCО3+ 2Н2О

Mе(NО3)2 + Na2CO3 = MeCO3 + 2NaNO3

(где Ме2+ = Са2+; Mg2+; Fe2+ и др. )

Временную жесткость воды Жвр измеряют количеством гидроксида кальция, участвующую в реакции, а постоянную жесткость Жпост- количеством карбоната натрия.

Жвр= ; Жпост = ;

M[1/2 Са(ОН)2] = 74/2=37мг/ммоль; M(1/2 Na2CO3) = 106/2=53мг/ммоль;

Жвр = 7400/(37 50) = 4 ммоль/л;

Жпост = 5300/(53 50) = 2 ммоль/л;

Общая жесткость воды равна: Жобщ = Жвр + Жпост = 4 + 2 = 6 ммоль/л

Ответ: Жвр = 4 ммоль/л; Жпост = 2 ммоль/л.

Варианты задач по теме 3.2 жёсткость воды

1. При определении карбонатной жесткости воды используют индикатор метилоранжевый. Почему нельзя использовать фенолфталеин?

2. Почему при кипячении воды ее временная (устранимая) жесткость уменьшается?

3. Почему карбонатная жесткость воды обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния? Каков механизм их появления в воде?

4. Почему комплексометрическим методом определяют только общую жесткость.

5. Наличием каких растворенных солей обусловлена постоянная жесткость? Почему она так называется?

6. Что происходит при кипячении жесткой воды с гидроксидом натрия? Почему считают, что израсходованное количество NaOH эквивалентно суммарному количеству растворенных солей не карбонатного происхождения?

7. Что такое обратное титрование и как его осуществляют? Какие преимущества имеет этот метод?

8. Почему при титровании с применением индикаторов в точке эквивалентности происходит резкое изменение окраски раствора? Какие при этом соединения находятся в растворе, если для определения карбонатной жесткости анализируемую воду титруют кислотой?

9. Какой параметр при титровании раствора меняется в точке эквивалентности, и какими методами можно его фиксировать?

10. Благодаря каким свойствам трилона-Б (комплексон III) его используют в качестве титранта?

11. Поясните роль аммиачного буферного раствора при анализе?

12. Почему при прибавлении кристаллов эрихрома раствор краснеет, а в точке эквивалентности — синеет?

13. На титрование 100 мл воды пошло 2 мл 0,1 н. раствора трилона Б. Рассчитайте жесткость воды.

14. Вода содержит в 10л 0,95г хлорида магния и 1,62г гидрокарбоната кальция. Определить карбонатную, некарбонатную (постоянную) и общую жесткость этого образца воды.

15. Чему равна жесткость (в ммоль/л) 0,005 М раствора СаCl2?

16. Растворимость СаSO4 в воде 0,202 %. Вычислите жесткость насыщенного раствора этой соли, принимая его плотность за 1,0 г/мл.

17. Для умягчения 100л воды потребовалось 12,72г Na2CO3. Чему равна жесткость образца воды (в ммоль/л)?

18. На титрование 0,05л образца воды израсходовано 4,8 !0-3л 0,1н HCl. Чему равна карбонатная жесткость воды?

19. Какую массу гашенной извести надо прибавить в 2,5 л воды, чтобы устранить ее временную жесткость, равную 4,43 ммоль/л?

20. При определении временной жесткости на титрование 0,1л воды израсходовано 5,25 10-3л 0,101н HCl. Какая жесткость этой воды?

21. Образец воды объемом 1 литр содержит 48,6 мг гидрокарбоната кальция и 29,6 мг сульфата магния. Какое количество Са2+ и Mg2+ содержится в 1 литре этой воды? Чему равна общая, постоянная и карбонатная жесткость воды?

22. Некарбонатная жесткость воды равна 3,18 ммоль/л. Какую массу Na3РO4 надо взять, чтобы умягчить 1м3 воды?

23. Для удаления карбонатной жесткости применяют одно из следующих веществ: едкий натр, гашеную известь, тринатрийфосфат. Какое из названных веществ окажется наиболее эффективным, если взять их одинаковые количества? Ответ иллюстрируйте уравнениями реакций и соответствующими расчетами.

24. Почему для регенерации катионита его промывают раствором хлорида натрия, а затем водой? Можно ли применить для регенерации катионита раствор хлорида кальция?

25. Вода содержит 0,12 г/л растворенного гидрокарбоната кальция. Сколько нужно прибавить извести к 10 л такой воды, чтобы осадить гидрокарбонат в виде карбоната?

26. Какие группы имеются на поверхности катионитов и анионитов?

27. Почему для полного обессоливания воды необходимо применять смесь катионитов и анионитов? Почему нельзя их применять в отдельности?

28. Какую реакцию среды имеет Na-катионированная вода, Н-катионированная вода?

29. Почему при использовании реагентных методов не достигается полное удаление ионов Са2+ и Mg2+.

Источник