Вопрос школьника
Образец жесткой воды содержит 100 мг/л гидрокарбоната кальция и 30 мг/л сульфата кальция. Сколько карбоната натрия потребуется для умягчения 1 м3 такой воды ?
Ответ от учителя
Для умягчения жесткой воды необходимо удалить ионы кальция и магния, которые являются основными причинами ее жесткости. В данном случае мы имеем два иона кальция — гидрокарбонат и сульфат. Для удаления ионов кальция используется процесс ионного обмена, при котором катионы кальция заменяются на катионы натрия.
Для расчета количества карбоната натрия, необходимого для умягчения 1 м3 воды, нужно знать концентрацию ионов кальция в этой воде. Для этого необходимо сложить концентрации гидрокарбоната и сульфата кальция:
100 мг/л + 30 мг/л = 130 мг/л
Теперь нужно перевести эту концентрацию в эквиваленты кальция, учитывая, что молярная масса кальция равна 40 г/моль, а заряд катиона Ca2+ равен 2:
130 мг/л / (40 г/моль * 2) = 1.625 ммоль/л
Таким образом, в 1 м3 воды содержится:
1.625 ммоль/л * 1000 л = 1625 ммоль катионов кальция
Для удаления этих ионов необходимо добавить такое количество карбоната натрия, которое содержит столько же эквивалентов натрия, сколько ионов кальция в воде. Учитывая, что заряд катиона Na+ равен 1, а молярная масса карбоната натрия равна 106 г/моль, получаем:
1625 ммоль * (106 г/моль) / 1000 = 172.25 г карбоната натрия на 1 м3 воды
Таким образом, для умягчения 1 м3 жесткой воды, содержащей 100 мг/л гидрокарбоната кальция и 30 мг/л сульфата кальция, необходимо добавить 172.25 г карбоната натрия.
