Номер 2, страница 19 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Определение понятия «жесткость воды»

Жесткость воды – это свойство воды, обусловленное повышенным содержанием в ней катионов щелочноземельных металлов, главным образом ионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Эти ионы вступают в реакции с различными анионами (например, гидрокарбонатами, сульфатами, хлоридами), образуя растворимые соли. При нагревании или в процессе взаимодействия с мылом (поверхностно-активными веществами) эти соли могут выпадать в виде нерастворимого осадка, известного как накипь или мыльный шлам.

Ответ:

Два способа уменьшения жесткости воды

1. Кипячение: Этот метод эффективен для удаления так называемой временной (карбонатной) жесткости. При нагревании воды происходит разложение растворимых гидрокарбонатов кальция и магния, содержащихся в воде, с образованием нерастворимых карбонатов, которые выпадают в осадок (накипь), и выделением углекислого газа.

Химические реакции: $Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$ $Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} MgCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$ (или $Mg(OH)_2 \downarrow$ при длительном кипячении, так как $MgCO_3$ может гидролизоваться).

2. Ионный обмен (использование ионообменных смол): Этот метод является одним из наиболее эффективных и распространенных способов умягчения воды, позволяющим удалить как временную, так и постоянную жесткость. Вода пропускается через специальные гранулы, содержащие ионообменные смолы (например, синтетические цеолиты или полимерные смолы), которые способны обменивать ионы жесткости ($Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$) на ионы натрия ($Na^{+}$) или водорода ($H^{+}$), которые не образуют накипи.

Например, для натрий-катионитных смол ($R-Na$, где $R$ – матрица смолы): $2R-Na + Ca^{2+} \rightarrow R_2-Ca + 2Na^{+}$ $2R-Na + Mg^{2+} \rightarrow R_2-Mg + 2Na^{+}$