ГДЗ по химии, 11 класс, Габриелян, номер p108.3

План решения:

• Дать определение жёсткости воды и указать её основные причины (наличие ионов кальция и магния).
• Перечислить основные методы устранения жёсткости: термический, реагентный и катионитовый.
• Проанализировать химические свойства солей, входящих в состав жёсткой воды, и объяснить нецелесообразность использования пищевой соды (NaHCO₃) для их удаления.

Вычисление и обоснование:

Жёсткость воды обусловлена наличием растворимых солей кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺). Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жёсткость. Временная жёсткость вызвана гидрокарбонатами Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂, а постоянная — хлоридами или сульфатами этих металлов.

Методы устранения жёсткости:

1. Термический метод : при кипячении происходит разложение гидрокарбонатов с выпадением осадка карбонатов: Ca(HCO₃)₂t^°CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑ Этот способ эффективен только против временной жёсткости.
2. Реагентный метод : добавление извести (Ca(OH)₂) или соды (Na₂CO₃). Ионы карбоната связывают ионы жёсткости в нерастворимые осадки: CaCl₂+Na₂CO₃→CaCO₃↓+2NaCl
3. Катионитовый метод : пропускание воды через ионообменные смолы, которые замещают ионы Ca²⁺ и Mg²⁺ на ионы Na⁺ или H⁺.

Почему нельзя использовать пищевую соду (NaHCO₃)?

Пищевая сода является кислой солью. При взаимодействии с солями жёсткости она не образует нерастворимых осадков, так как большинство гидрокарбонатов металлов хорошо растворимы. Например, реакция между хлоридом кальция и гидрокарбонатом натрия не идёт до конца с выпадением осадка, поскольку продукт реакции — карбонат кальция — может образоваться только в щелочной среде или при нагревании, но сама по себе сода не обеспечивает достаточной концентрации ионов CO2-3 для осаждения. Более того, если бы реакция шла, она могла бы привести к образованию ещё более сложных растворимых комплексов или просто не дать эффекта очистки, оставляя воду мягкой лишь формально за счёт замены одних ионов на другие, но без удаления солей жёсткости из раствора в виде осадка.

Проверка:

Мы корректно определили природу жёсткости воды и перечислили стандартные методы её устранения. Логически обосновано, почему NaHCO₃ не подходит: он не является сильным осаждающим агентом для ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ в отличие от Na₂CO₃. Ответ соответствует требованиям задачи.