Задача: Для удаления какого вида жёсткости воды используется фосфатный метод?
Варианты ответов:
- общей
- временной
- постоянной
- не применяется для умягчения
Решение:
Для того чтобы ответить на этот вопрос, давайте вспомним, какие виды жёсткости воды существуют и как они удаляются.
1. Виды жёсткости воды:
- Временная (карбонатная) жёсткость: Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов кальция (\(Ca(HCO_3)_2\)) и магния (\(Mg(HCO_3)_2\)). Она называется временной, потому что её можно устранить кипячением. При нагревании гидрокарбонаты разлагаются, образуя нерастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок (накипь): \[Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow\] \[Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} MgCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow\]
- Постоянная (некарбонатная) жёсткость: Обусловлена наличием в воде солей сильных кислот, таких как сульфаты (\(CaSO_4\), \(MgSO_4\)) и хлориды (\(CaCl_2\), \(MgCl_2\)) кальция и магния. Эта жёсткость называется постоянной, потому что она не устраняется кипячением. Для её удаления требуются химические методы или ионообменные процессы.
- Общая жёсткость: Это сумма временной и постоянной жёсткости.
Таким образом, кипячение является простым способом удаления временной жёсткости.
2. Фосфатный метод умягчения воды:
Фосфатный метод умягчения воды основан на добавлении в воду фосфатов (например, тринатрийфосфата \((Na_3PO_4)\) или гексаметафосфата натрия \((Na_6P_6O_{18})\)). Фосфаты реагируют с ионами кальция (\(Ca^{2+}\)) и магния (\(Mg^{2+}\)), образуя нерастворимые фосфаты, которые выпадают в осадок и могут быть удалены:
\[3Ca^{2+} + 2PO_4^{3-} \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow\] \[3Mg^{2+} + 2PO_4^{3-} \rightarrow Mg_3(PO_4)_2 \downarrow\]Этот метод эффективен для удаления как ионов кальция, так и ионов магния, независимо от того, в какой форме они присутствуют (в виде гидрокарбонатов, сульфатов или хлоридов). Поскольку фосфаты реагируют с ионами жёсткости, которые вызывают как временную, так и постоянную жёсткость, фосфатный метод используется для удаления общей жёсткости воды.
3. Анализ вариантов ответов:
- общей: Фосфатный метод эффективно удаляет как ионы кальция, так и ионы магния, которые являются причиной как временной, так и постоянной жёсткости. Следовательно, он удаляет общую жёсткость.
- временной: Хотя фосфатный метод удаляет и временную жёсткость, это не является его единственным или основным применением, так как временную жёсткость можно удалить и более простыми способами (например, кипячением).
- постоянной: Фосфатный метод эффективно удаляет постоянную жёсткость, но он также удаляет и временную.
- не применяется для умягчения: Это неверно, фосфатный метод является одним из химических методов умягчения воды.
Вывод:
Фосфатный метод используется для удаления всех ионов, вызывающих жёсткость, то есть для удаления общей жёсткости воды.
Правильный ответ:
1. общей