Sách bài tập Hóa học 12 Bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng
Bài 19.1 trang 63 Sách bài tập Hóa học 12: Những loại nước nào sau đây không phải là nước cứng?
(a) Nước có chứa nhiều ion Ca2+.
(b) Nước có chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+, HCO3–.
(c) Nước có chứa ít ion Ca2+, Mg2+.
(d) Nước có chứa ít ion Ca2+ nhưng chứa nhiều ion Mg2+.
(e) Nước có chứa nhiều ion Na+, Cu2+, HCO3–.
Lời giải:
Những loại nước không phải là nước cứng: (c) và (e) vì theo định nghĩa nước cứng là nước có chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+.
Bài 19.2 trang 63 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây về nước cứng tạm thời là đúng?
(a) Chứa nhiều ion HCO3–.
(b) Chỉ chứa 2 loại cation Ca2+, Mg2+.
(c) Có thể loại bỏ tính cứng tạm thời của nước bằng cách dùng lượng vừa đủ Ca(OH)2 hoặc Na2CO3.
(d) Không gây nhiều tác hại như nước có tính cứng vĩnh cửu hoặc nước có tính cứng toàn phần.
(e) Có thể được làm mềm bằng phương pháp trao đổi ion.
Lời giải:
(a) Đúng, tính cứng tạm thời gây nên bởi các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2, nên nước cứng tạm thời chứa nhiều ion HCO3–.
(b) Sai vì trong nước cứng vẫn có thể có các cation khác ngoài Ca2+, Mg2+.
(c) Đúng: Dùng Ca(OH)2 hoặc Na2CO3 với lượng vừa đủ có thể loại bỏ tính cứng tạm thời của nước.
(d) Sai vì nước có tính cứng tạm thời gây nhiều tác hại (gây đóng cặn trong nồi hơi, bình nước nóng, ống đẫn nước nóng…)
(e) Đúng vì phương pháp trao đổi ion làm mềm được tất cả các loại nước cứng.
Bài 19.3 trang 63 Sách bài tập Hóa học 12: Đặc điểm nào sau đây là đặc điểm chung của nước có tính cứng vĩnh cửu và nước có tính cứng toàn phần?
A. Đều có thể làm mềm bằng Na3PO4.
B. Đều không có chứa anion HCO3–.
C. Đều bị mất một phần tính cứng khi đun sôi nước.
D. Thành phần anion giống nhau.
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Na3PO4 với lượng vừa đủ có thể làm mềm được các loại nước cứng:
3Ca2+(aq) + 2PO43-(aq) Ca3(PO4)2 (s)
3Mg2+(aq) + 2PO43-(aq) Mg3(PO4)2 (s)
Bài 19.4 trang 63 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây đúng?
(a) Nước có chứa nhiều ion HCO3– được gọi là nước có tính cứng tạm thời.
(b) Có thể làm mềm nước có tính cứng tạm thời bằng cách đun sôi nước.
(c) Có thể loại bỏ một phần tính cứng của nước có tính cứng vĩnh cửu bằng cách dùng một lượng vừa đủ Ca(OH)2.
(d) Không thể dùng cách đun sôi để loại bỏ hoàn toàn tính cứng của nước có chứa các ion sau: Mg2+, Ca2+, Cl–, HCO3–, SO42-.
(e) Nước cứng có thể là nguyên nhân gây nổ nồi hơi.
Lời giải:
Những phát biểu đúng: b, d, e.
(a) Sai vì nước có chứa nhiều ion HCO3– mà không chứa hoặc chứa rất ít Ca2+, Mg2+ thì không phải là nước cứng.
(b) Đúng vì đun sôi nước cứng, muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 phân hủy tạo ra muối không tan làm mất tính cứng tạm thời của nước.
(c) Sai vì dùng Ca(OH)2 không làm giảm tổng nồng độ của Ca2+, Mg2+ có trong nước có tính cứng vĩnh cửu.
(d) Đúng vì đun sôi chỉ loại bỏ được một phần tính cứng của nước có chứa các ion sau: Mg2+, Ca2+, Cl–, HCO3–, SO42-.
(e) Đúng vì nước cứng có thể gây đóng cặn CaCO3, MgCO3 trong nồi hơi tạo thành lớp cách nhiệt ngay dưới đáy nồi, làm cản trở quá trình dẫn nhiệt từ đó có thể gây hiện tượng nổ nồi hơi.
Bài 19.5 trang 64 Sách bài tập Hóa học 12: Dùng dung dịch Ca(OH)2 với lượng vừa đủ có thể làm mềm nước có tính cứng tạm thời, giải thích và viết phương trình hóa học của phản ứng (nếu có)
Lời giải:
Nước có tính cứng tạm thời là nước có chứa các muối Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2. Nếu dùng dung dịch Ca(OH)2 với lượng vừa đủ có thể kết tủa hoàn toàn ion Mg2+, Ca2+ có trong nước có tính cứng tạm thời.
Ca(HCO3)2(aq) + Ca(OH)2(aq) 2CaCO3 (s) + 2H2O (l)
Mg(HCO3)2(aq) + 2Ca(OH)2(aq) Mg(OH)2 (s) + 2CaCO3(s) + 2H2O(l).
Bài 19.6 trang 64 Sách bài tập Hóa học 12: Hoàn thành bảng sau bằng cách điền dấu × vào ô ứng với thông tin đúng.
Lời giải:
(Với nước có tính cứng vĩnh cửu, khi đun sôi không gây hiện tượng đóng cặn).
Bài 19.7 trang 64 Sách bài tập Hóa học 12: Một mẫu nước cứng có nồng độ các ion Na+, Ca2+, Mg2+, Cl–, SO42- và HCO3– tương ứng là: 1,2 mM; 3,0 mM; 1,0 mM; 0,6 mM; 0,1 mM và x mM (1 mM = 1 mmol.L-1), ngoài ra không chứa các ion nào khác.
a) Có thể làm mất tính cứng của loại nước này khi đun sôi hay không?
b) Tính tổng khối lượng chất tan còn lại sau khi đun sôi kĩ 2 lít mẫu nước cứng này. Giả sử các muối CaCO3, MgCO3 hầu như không tan trong nước.
Lời giải:
a) Bảo toàn điện tích ta có: x = 1,2 + 3,0.2 + 1,0.2 – 0,6 – 0,1.2 = 8,4 mM.
Khi đun sôi xảy ra các phản ứng:
2HCO3–(aq) CO32-(aq) + H2O(l) + CO2(g)
8,4 mM → 4,2 mM
CO32-(aq) + M2+(aq) → MCO3(s) ( với M2+ là Ca2+, Mg2+)
4,0 mM ← 4,0 mM
Như vậy, sau khi đun sôi nếu các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì toàn bộ ion Ca2+, Mg2+ bị kết tủa hết. Vì vậy khi đun sôi có thể làm mất tính cứng của loại nước này.
b) Trong 2 lít nước: Ta có số mmol các ion Na+, Ca2+, Mg2+, Cl–, SO42- và HCO3– tương ứng là: 2,4; 6,0; 2,0; 1,2; 0,2 và 16,8.
Khi đun sôi kĩ 2 lít mẫu nước cứng này:
2HCO3–(aq) CO32-(aq) + H2O(l) + CO2(g)
16,8 mmol → 8,4 mmol
CO32-(aq) + M2+(aq) → MCO3(s) (với M2+ là Ca2+, Mg2+)
8,0 mmol ← 8,0 mmol
Trong dung dịch còn lại: Na+ (2,4 mmol), Cl– (1,2 mmol), SO42- (0,2 mmol) và CO32- (0,4 mmol). Vậy khối lượng chất tan còn lại trong dung dịch là:
mct = m các ion = (2,4.23 + 1,2.35,5 + 0,2.96 + 0,4.60).10-3 = 0,141 gam.
Lý thuyết Nước cứng và làm mềm nước cứng
I. Nước cứng
1. Khái niệm
Nước cứng là nước chứa nhiều cation Ca2+ và Mg2+. Nước chứa ít hoặc không chứa Ca2+ và Mg2+ được gọi là nước mềm.
2. Phân loại
Căn cứ vào thành phần anion gốc aicd trong nước, nước cứng được chia thành ba loại:
– Nước cứng tạm thời được gây nên bởi các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2
– Nước cứng vĩnh cửu được gây nên bởi các muối sulfate, chloride của calcium và magnesium.
– Nước cứng toàn phần bao gồm nước cứng tạm thời và nước cứng vĩnh cửu.
3. Tác hại của nước cứng
Nước cứng gây nhiều tác hại trong đời sống và sản xuất
+ Ống dẫn nước cứng, nồi hơi sử dụng nước cứng lâu ngày sẽ bị đóng cặn (thành phần chính là CaCO3 và MgCO3). Lớp cặn này làm giảm lưu lượng nước trong ống dẫn, làm hỏng thiết bị, làm tiêu hao thêm nhiên liệu khi đun nóng nồi hơi, thậm chí có thể gây nổ nồi hơi.
+ Nước cứng làm giảm tác dụng của xà phòng; làm hại quần áo.
+ Nước cứng làm giảm hương bị của trà khi pha và của thực phẩm khi nấu.
II. Làm mềm nước cứng
1. Phương pháp kết tủa
Cơ sở của phương pháp này là chuyển cation Ca2+, Mg2+ trong nước về dạng chất không tan, có thể dễ dàng tách ra khỏi nước bằng cách lắng, lọc.
+ Khi đun sôi nước cứng, muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 bị phân hủy tạo ra muối không tan, làm mất tính cứng tạm thời của nước.
+ Dùng Ca(OH)2 với lượng vừa đủ để phản ứng với muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 tạo ra hợp chất không tan, làm mất tính cứng tạm thời của nước.
+ Dùng Na2CO3 hoặc Na3PO4 để làm mất tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửa của nước.
2. Phương pháp trao đổi ion
– Thực hiện bằng cách cho nước cứng đi qua lớp vật liệu hay màng vật liệu trao đổi ion. Các vật liệu này có chứa cation kim loại như Na+. Khi cho nước cứng đi qua vật liệu, các cation Ca2+ và Mg2+ đẩy cation Na+ ra khỏi vật liệu. Các cation Ca2+, Mg2+ bị giữ lại trên vật liệu.
– Phương pháp trao đổi ion làm giảm được cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.
Xem thêm các bài giải SBT Hóa học lớp 12 Cánh diều hay, chi tiết khác:
Bài 17: Nguyên tố nhóm IA
Bài 18: Nguyên tố nhóm IIA
Bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng
Bài 20: Sơ lược về kim lại chuyển tiếp dãy thứ nhất
Bài 21: Sơ lược về phức chất
Bài 22: Sơ lược về sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch