Примеры решения типовых задач по теме жёсткость воды

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:

Ж_общ = ;

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

  M₁, M₂ и M_i – 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	81	73	55.5	48

      

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

Ж_общ = = 2,56 ммоль/л

Ответ: Ж_общ = 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):

Ж_врем =  =  =10,08 ммоль/л

Ответ: Ж_врем = 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 Ж_вр измеряют количеством гидроксида кальция, участвующую в реакции, а постоянную жесткость Ж_пост^- количеством карбоната натрия.

Ж_вр=   ;

Ж_пост = ;

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

Ж_вр = 7400/(37 50) = 4 ммоль/л;          

Ж_пост = 5300/(53 50) = 2 ммоль/л;

Общая жесткость воды равна: Ж_общ = Ж_вр + Ж_пост = 4 + 2 = 6 ммоль/л

Ответ: Ж_вр = 4 ммоль/л; Ж_пост = 2 ммоль/л.

 

 

Окислительно-восстановительные реакции

 

Теоретические пояснения

Реакции, протекание которых связано со смещением или полным переходом электронов от одних атомов или ионов к другим, называются окислительно-восстановительными. Число электронов, смещенных от атома (иона) данного элемента к атому (иону) данного элемента в соединении, называют степенью окисления. Степень окисления может быть положительной (электроны смещены от атома или иона) и отрицательной (электроны смещены к атому или иону).

Процесс отдачи электронов, т.е. повышения степени окисления элемента, называют окислением, а вещества отдающие электроны, восстановителями. К типичным восстановителям относятся простые вещества, атомы которых характеризуются невысокой электроотрицательностью (металлы, водород, углерод), некоторые анионы (Cl ^- , S ^2- , SO ₃ ^2- и др.), катионы, у которых степень окисления может возрастать (Fe ²⁺ , Sn ²⁺ и др.), некоторые соединения углерода (углеводороды, оксид углерода), азота (азотоводороды), бора (бороводороды) и др.

Процесс присоединения электронов, т.е. понижение степени окисления, называют восстановлением, а вещества, принимающие электроны, называют окислителями. К окислителям относятся простые вещества, атомы которых характеризуются высокой электроотрицательностью (элементы VI и VII групп главных подгрупп), катионы с высокой степенью окисления (Pb ⁺⁴ , Cr ⁺⁶ , Ge ⁺⁴), анионы, в которых электроположительный элемент имеет высокую степень окисления (NO ₃ ^- , Cr ₂ O ₇ ^2- , MnO ₄^- и др.), высшие оксиды, а также пероксиды.

Окислительно-восстановительные реакции – это одновременно протекающие процессы окисления и восстановления. Реакции, в которых окислители и восстановители представляют собой разные вещества, называют межмолекулярными. Если окислителями и восстановителями служат атомы или ионы одной и той же молекулы, то такие реакции называют внутримолекулярными.

Направление окислительно-восстановительных реакций определяется вторым законом термодинамики. Если процесс протекает при изобарно-изотермических условиях, то прямая реакция возможна при условии, что энергия Гиббса ее ниже нуля: .

Окислительно-восстановительную способность вещества определяет окислительно-восстановительный потенциал реакции (редокс-потенциал) окислительная способность веществ тем выше, чем больше положительное значение окислительно-восстановительного потенциала реакции.

В общем виде обратимую реакцию окисления-восстановления можно записать уравнением

                             (9.1)

где Ox – окисленная форма веществ;

  Red – восстановленная форма веществ.

Уравнение окислительно-восстановительного потенциала ( ) для этой реакции имеет вид:

                      (9.2)

где – стандартный окислительно-восстановительный потенциал;

  , – активности соответственно окисленной и восстановленной форм веществ.

В случае если в окислительно-восстановительных реакциях участвуют ионы водорода или гидроксида, потенциалы этих реакций зависят от pH, например, для реакции

NO ₃ ^- + 3 H ⁺ + 2 e ^- = HNO ₂ + H ₂ O                  (9.2)

 

---

Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 5053; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!