Химия
8 класс
Вопрос
В результате анализа природной воды установлено, что 1 л ее содержит 130,5 мг $CaCO_3$; 21,5 мг $MgCO_3$; 12,3 мг $CaSO_4$ и 1,8 мг $MgSO_4$ [наличие $MgCO_3$ и $CaCO_3$ в растворе следует понимать как результат пересчета концентраций $Mg(HCO_3)_2$ и $Ca(HCO_3)_2$].
Сколько гашеной извести и безводной соды необходимо взять, чтобы осадить вызывающие жесткость элементы из 1 м^3 анализируемой воды? Известь, которой мы располагаем, содержит 92 % окиси кальция, а сода - 97 % углекислого натрия.
Ответ
Для осаждения 1 моля $CaCO_3$ (NULL,1 г), соответствующего 1 молю $Ca(HCO_3)_2$, требуется 1 моль $CaO$ (NULL,1 г). Из соотношения между реагирующими веществами находим:
101,5 г $CaCO_3$ - 56,1 г $CaO$,
130,5 г $CaCO_3$ - $x$ г $CaO$,
$x = \frac{130,5 \cdot 56,1}{101,5} = 73,1 \: г CaO$.
Аналогичные расчеты проведем для $MgCO_3$ и $MgSO_4$:
84,3 г $MgCO_3$ - 56,1 г $CaO$ 120,4 г $MgSO_4$ - 56,1 г $CaO$
21,5 г $MgCO_3$ - $у$ г $CaO$ 1,8 г $MgSO_4$ - $z$ г $CaO$
$y = \frac{21,5 \cdot 56,1}{84,3} = 14,3 \: г CaO$,
$z = \frac{1,8 \cdot 56,1}{120,4} = 0,8 \: г CaO$.
Общее количество $CaO$ составляет $73,1 + 14,3 + 0,8 = 88,2$ г.
Поскольку в негашеной извести содержится 92 % $CaO$, то требуемое количество негашеной извести определяем из соотношения:
92 % - 88,2 г $CaO$,
100 % - $х$ г негашеной извести,
$x = \frac{88,2 \cdot 100}{92} = 96 \: г CaO$.
Теперь вычислим необходимое количество соды:
$M_{CaSO_4} = 136,1$; $M_{Na_2CO_3} = 106$; $M_{MgSO_4} = 120,4$,
136,1 г $CaSO_4$ - 106 г $Na_2CO_3$,
12,3 г $CaSO_4$ - $х$ г $Na_2CO_3$,
$x = \frac{12,3 \cdot 106}{136,1} = 9,6 \: г \: Na_{2}CO_{3}$:
120,4 г $MgSO_4$ - 106 г $Na_2CO_3$,
1,8 г $MgSO_4$ - $у$ г $Na_2CO_3$,
$y = \frac{1,8 \cdot 106}{120,4} = 1,6 \:г \: Na_2CO_3$.
Общее количество $Na_2CO_3$ равно $9,6 + 1,6 = 11,2$ г. Поскольку сода содержит только 97 % $Na_2CO_3$, то требуемое количество соды составляет
$x = (NULL,2 \cdot 100)/97 = 11,5$ г соды с 97 %-ным содержанием $Na_2CO_3$.
Таким образом, на смягчение 1 м^3 воды потребуется 9,6 г негашеной извести и 11,5 г соды.