Bài 19. Nước cứng và làm mềm nước cứng. (Tr131, 132, 133, 134 SGK HOÁ 12 CÁNH DIỀU)
Việc sử dụng nước có nhiều Cation Ca2+ và Mg2+ có thể gây tắc ống dẫn nước do tạo cặn CaCO3 và MgCO3 (Hình 19.1)
Theo em, làm thế nào để làm giảm nồng độ các cation Ca2+ và Mg2+ trong nguồn nước trước khi sử dụng? Giải thích.
Để làm giảm nồng độ các cation Ca2+ và Mg2+ trong nguồn nước trước khi sử dụng ta có thể dùng phương pháp:
– Phương pháp tạo kết tủa:
+ Có thể cho vào nước dung dịch soda (Na2CO3) hoặc nước vôi trong (Ca(OH)2) để tạo kết tủa CaCO3, MgCO3. Sau đó lọc bỏ kết tủa.
MgSO4(aq) + Na2CO3(aq) ⟶ Na2SO4(aq) + MgCO3(s)
Ca(HCO3)2(aq) + Ca(OH)2(aq) ⟶ 2CaCO3(s) + 2H2O(l)
+ Đun sôi nước, sau đó lọc bỏ kết tủa.
Mg(HCO3)2(aq) –(t0)→ MgCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)
Ca(HCO3)2(aq) –(t0)→ CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)
– Phương pháp trao đổi ion: Cho nước chứa các cation Ca2+ và Mg2+ đi qua lớp vật liệu hay màng vật liệu trao đổi ion.
Một loại nước chứa nhiều CaCl2, Ca(HCO3)2 và MgSO4 thì có tình cứng nào?
Loại nước chứa nhiều CaCl2, Ca(HCO3)2 và MgSO4 thì có tình cứng toàn phần
Viết phương trình hoá học cùa phản ứng giải thích hiện tượng tắc ống dẫn nước khi sử dụng nước cứng có chứa Mg(HCO3)2.
Mg(HCO3)2(aq) –(t0)→ MgCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)
Có thể quan sát dấu hiệu của việc sử dụng nước cứng như trong hình dưới đây.
Em hãy đề xuất cách kiểm tra nguồn nước đang được sử dụng tại gia đình hoặc địa phương của em có phải nước cứng hay không. Nếu nước có tính cứng, hãy đưa ra biện pháp phù hợp để làm mềm nước.
Mg(HCO3)2(aq) –(t0)→ MgCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)
Cho dung dịch nước cứng chứa Ca2+ và SO42-. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi làm mềm nước cứng bằng cách cho dung dịch soda vào dung dịch nước cứng trên.
– Cách kiểm tra nguồn nước đang được sử dụng tại gia đình hoặc địa phương có phải nước cứng:
+ Đun nóng nước, nếu xuất hiện cặn trắng dưới đáy thì nước đó là nước cứng.
+ Thêm một ít dung dịch Ca(OH)2 trong vào bát nước, nếu xuất hiện vẩn đục trắng thì nước đó là nước cứng.
– Biện pháp làm mềm nước: Dùng Na2CO3, Na3PO4, Ca(OH)2 hoặc các vật liệu trao đổi ion để loại bỏ các cation Ca2+ và Mg2+ra khỏi nước.
Mỗi phát biểu dưới đây đúng hay sai?
(1) Nước cứng là nước chứa nhiều cation Ca2+ và Mg2+.
(2) Nước chứa ít hoặc không chứa các cation Ca2+ và Mg2+ được gọi là nước mềm.
(3) Soda, nước vôi trong, sodium phosphate có tác dụng làm mềm nước cứng.
(4) Phương pháp trao đổi ion làm giảm được cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu của nước.
(5) Sự đóng cặn calcium carbonate trong dụng cụ đun nước hay trong đường ống dẫn nước là một dấu hiệu của việc sử dụng nước cứng.
̣(1) Đúng
̣(2) Đúng
̣(3) Sai Vì nước vôi trong (dung dịch Ca(OH)2) chỉ làm mất tính cứng tạm thời của nước mà không làm mất tính cứng vĩnh cửu của nước.
̣(4) Đúng
̣(5) Đúng
Sử dụng lượng soda phù hợp có thể làm mất tính cứng toàn phần của nước không? Giaỉ thích và minh hoạ bằng phương trình hoá học của phản ứng (nếu có).
Nước có tính cứng toàn phần là nước có chứa các muối: Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, MgSO4, CaSO4, MgCl2, CaCl2. Sử dụng lượng soda phù hợp có thể làm mất tính cứng toàn phần của nước vì soda (Na2CO3) có thể kết tủa hoàn toàn các ion Ca2+, Mg2+ trong nước có tính cứng toàn phần:
Ca(HCO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → CaCO3(s) + 2NaHCO3(aq)
Mg(HCO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → MgCO3(s) + 2NaHCO3(aq)
CaSO4(aq) + Na2CO3(aq) → CaCO3(s) + Na2SO4(aq)
MgSO4(aq) + Na2CO3(aq) → MgCO3(s) + Na2SO4(aq)
CaCl2(aq) + Na2CO3(aq) → CaCO3(s) + 2NaCl(aq)
MgCl2(aq) + Na2CO3(aq) → MgCO3(s) + 2NaCl(aq)
Phương trình ion thu gọn:
Ca2+(aq) + CO32-(aq) → CaCO3(s)
Mg2+(aq) + CO32-(aq) → MgCO3(s)
Sau một thời gian sử dụng, bạn Hà phát hiện đáy của ấm đun nước trong nhà có đóng lớp cặn màu trắng, Hà cho rằng đó là calcium carbonate.
a) Đề xuất thí nghiệm để kiểm chứng dự đoán của Hà.
b) Nếu lớp cặn là calcium carbonate, hãy:
- Đề xuất cách tiến hành để loại bớt cation Ca2+ có trong nguồn nước sinh hoạt của nhà bạn Hà trước khi nấu.
- Đề xuất cách tiến hành để làm sạch lớp cặn calcium carbonate ở đáy của ấm đun nước.
a) Đề xuất thí nghiệm đê kiểm chứng dự đoán của Hà:
Lấy một ít cặn trắng đó cho vào cốc thủy tinh. Sau đó cho thêm một lượng giấm ăn (CH3COOH) vào rồi lắc đều. Nếu thấy lớp cặn tan và có sủi bọt khí làm tắt que đóm đang cháy thì lớp cặn trắng đó có thể là calcium carbonate
2CH3COOH(aq) + CaCO3(s) → CH3COO)2Ca(aq) + CO2(g) + H2O(l)
Để chắc chắn cặn đó là calcium carbonate, ta dùng đũa thủy tinh nhúng vào dung dịch thu được ở trên rồi đốt trên ngọn lửa đèn cồn. Nếu ngọn lửa khi đốt có màu đỏ cam chứng tỏ chất cặn đó là calcium carbonate
b) Nếu lớp cặn là calcium carbonate:
Để loại bớt cation Ca2+ có trong nguồn nước sinh hoạt của nhà bạn Hà trước khi nấu, ta có thể thực hiện một trong các cách sau:
– Lọc nước bằng máy lọc nước có vật liệu trao đổi ion.
– Thêm một lượng soda vừa đủ, lọc bỏ cặn.
Ca2+(aq) + CO32-(aq) → CaCO3(s)
Để làm sạch lớp cặn calcium carbonate ở đáy của ấm đun nước, ta vào ấm một lượng nước vừa phải, thêm vào ấm một chút giấm ăn (hoặc nước chanh), đun sôi để nguội, sau đó tráng lại bằng nước sạch. Giấm (hoặc nước chanh) có thể hòa tan lớp cặn calcium carbonate để tạo thành muối tan, khi tráng được bằng nước lớp cặn sẽ được làm sạch.
2CH3COOH(aq) + CaCO3(s) → CH3COO)2Ca(aq) + CO2(g) + H2O(l)
Hoàn thành các phương trình hoá học dưới đây:
a) MgSO4(aq) + Na3PO4(aq) →?
b) MgSO4(aq) + Ca(OH)2(aq) →?
c) Ca(HCO3)2(aq) –(t0)→
d) Ca(OH)2(aq) + HCI(aq) → ?
Cho biết phản ứng nào có thể được sử dụng để làm mềm nước cứng
a) 3MgSO4(aq) + 2Na3PO4(aq) → Mg3(PO4)2(s) + 3Na2SO4(aq)
b) MgSO4(aq) + Ca(OH)2(aq) → Mg(OH)2(s) + CaSO4(aq)
c) Ca(HCO3)2(aq) –(t0)→ CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
d) Ca(OH)2(aq) +2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l)
Các phản ứng (a), (c) có thể được sử dụng để làm mềm nước cứng vì chúng làm giảm nồng độ các ion Ca2+, Mg2+
