Удаление карбонатной жесткости воды: решение

Вопрос: Какой метод может использоваться для удаления карбонатной жёсткости воды?

Выберите один ответ:

1. оба перечисленных
2. фосфатный
3. ни один из перечисленных
4. известковый

Решение:

Карбонатная жёсткость воды (также называемая временной жёсткостью) обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция \( \text{Ca(HCO}_3\text{)}_2 \) и магния \( \text{Mg(HCO}_3\text{)}_2 \). При нагревании эти гидрокарбонаты разлагаются, образуя нерастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок, что приводит к образованию накипи.

Рассмотрим предложенные методы:

1. Известковый метод (известкование):

Этот метод основан на добавлении в воду извести (гидроксида кальция, \( \text{Ca(OH)}_2 \)). Известь реагирует с гидрокарбонатами кальция и магния, переводя их в нерастворимые карбонаты и гидроксиды, которые выпадают в осадок.

Реакции:

• С гидрокарбонатом кальция:

\[ \text{Ca(HCO}_3\text{)}_2 + \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow 2\text{CaCO}_3\downarrow + 2\text{H}_2\text{O} \]

• С гидрокарбонатом магния:

\[ \text{Mg(HCO}_3\text{)}_2 + \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{MgCO}_3 + \text{CaCO}_3\downarrow + 2\text{H}_2\text{O} \]

Далее, если добавить известь в избытке, то \( \text{MgCO}_3 \) также переходит в нерастворимый гидроксид магния:

\[ \text{MgCO}_3 + \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{Mg(OH)}_2\downarrow + \text{CaCO}_3\downarrow \]

Таким образом, известковый метод эффективно удаляет карбонатную жёсткость.

2. Фосфатный метод:

Этот метод основан на добавлении в воду фосфатов (например, тринатрийфосфата \( \text{Na}_3\text{PO}_4 \)). Фосфаты реагируют с ионами кальция и магния, образуя нерастворимые фосфаты, которые выпадают в осадок.

Реакции:

• С ионами кальция:

\[ 3\text{Ca}^{2+} + 2\text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2\downarrow \]

• С ионами магния:

\[ 3\text{Mg}^{2+} + 2\text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{Mg}_3(\text{PO}_4)_2\downarrow \]

Фосфатный метод также эффективно удаляет ионы кальция и магния, которые являются причиной жёсткости, включая карбонатную жёсткость.

Вывод:

Оба метода – известковый и фосфатный – могут использоваться для удаления карбонатной жёсткости воды, так как они приводят к осаждению ионов кальция и магния, ответственных за жёсткость.

Правильный ответ: 1. оба перечисленных