Dạng 8 : Bài tập về nước cứng

NƯỚC CỨNG:

1.Khái niệm nước cứng.

Nước cứng là nước có chứa nhiều cation Ca²⁺, Mg²⁺. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion trên được gọi là nước mềm.

2. Phân loại

Căn cứ vào thành phần các anion gốc axit có trong nước cứng, người ta chia nước cứng ra 3 loại:

a. Nước cứng tạm thời: Tính cứng tạm thời của nước cứng là do các muối Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂ gây ra.

- Goị là tạm thời vì độ cứng sẽ mất đi khi đun sôi: M(HCO₃)₂    →MCO₃↓ +  CO₂↑+  H₂O

b. Nước cứng vĩnh cửu: Tính cứng vĩnh cửu của nước là do các muối CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄, MgSO₄ gây ra,gọi là vĩnh cữu vì khi đun nóng muối đó sẽ không phân hủy:

c. Nước có tính cứng toàn phần: Là nước có cả tính cứng tạm thời và vĩnh cửu.

- Nước tự nhiên thường có cả tính cứng tạm thời và vĩnh cửu.

3. Tác hại của nước cứng:

* Về mặt đời sống thường ngày:

- Nước cứng làm cho xà phòng có ít bọt, quần áo nhanh hỏng do có những kết tủa khó tan bám trên quần áo.

- Nếu dùng nước cứng để nấu thức ăn, sẽ làm cho thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị do phản ứng của các ion và các chất trong thực phẩm.

* Về mặt sản xuất công nghiệp:

- Khi đun nóng,ở đáy nồi hay ống dẫn nước nóng sẽ gây ra lớp cặn đá kém dẫn nhiệt làm hao tổn chất đốt ,gây nổ nồi hơi và tắt nghẻn ống dẫn nước nóng (không an toàn)..

- Làm hỏng nhiều dung dịch cần pha chế.

4. Các phương pháp làm mềm nước cứng:

Nguyên tắc làm mềm nước cứng là giảm nồng độ các cation Ca²⁺,Mg²⁺ trong nước cứng.

a. Phương pháp kết tủa:

* Đối với nước có tính cứng tạm thời

- Đun sôi nước có tính cứng tạm thời trước khi dùng, muối hiđrocacbonat chuyển thành muối cacbonat không tan:

M(HCO₃)₂ →  MCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

*Đối với nước có tính cứng vĩnh cửu

-Dùng dung dịch Na₂CO₃, Ca(OH)₂ và dung dịch Na₃PO₄ để làm mềm nước cứng:

M²⁺ + CO₃^2- → MCO₃↓

3M²⁺ + 2PO₄^3- → M₃(PO₄)₂↓

b. Phương pháp trao đổi ion:

- Phương pháp trao đổi ion được dùng phổ biến để làm mềm nước. Phương pháp này dựa trên khả năng trao đổi ion của các hạt zeolit (các alumino silicat kết tinh, có trong tự nhiên hoặc được tổng hợp, trong tinh thể có chứa những lỗ trống nhỏ) hoặc nhựa trao đổi ion.

- Ví dụ: Cho nước cứng đi qua chất trao đổi ion là các hạt zeolit thì số mol ion Na⁺ của zeolit rời khỏi mạng tinh thể, đi vào trong nước nhường chỗ cho các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ bị giữ lại trong mạng tinh thể silicat.