Водородный показатель равен 1,3.

Гидроксильный показатель находится из ионного произведения воды:

Выражая концентрацию [OH^-] из формулы, находим:

 

Концентрация гидроксид-ионов [OH^-] равна 2*10^-13 моль/л.

Гидроксильный показатель можно найти двумя путями:

1) исходя из равенства:

2) и через логарифм концентрации гидроксид-ионов:

 

Преобразуя равенство (5), получаем:

или подставляя концентрацию гидроксид-ионов в формулу (6). находим:

Гндроксильный показатель равен 12,7.

Задача 4.

 

Чему равен водородный показатель рН, гидроксильный показать
рОН, концентрация ионов водорода [Н⁺] и концентрация гидроксид-
ионов [ОН^-] в 0,77 М растворе ортофосфорной кислоты с константой
диссоциации, равной 1,3^.10^-12.

 

Решение. Ортофосфорная кислота Н₃РО₄ является электролитом средней
силы, но её всё же относят к слабой кислоте. В результате её
диссоциации в растворе одновременно имеются и недиссоциированные
молекулы и ионы, которые находятся в химическом равновесии:

Используя закон действующих масс, равновесие в растворах
слабых электролитов выражается константой диссоциации:

Так как концентрация ионов Н⁺ и РО₄^3- находятся в равновесии, то
их концентрации равны.

Обозначим концентрацию [РО₄^3-] за х, то концентрацию [Н⁺] за х³
(так как в результате диссоциации Н₃РО₄ образуется 3 моль ионов Н⁺).
Концентрация Н3РО4 по условию равна 0,77 моль/л. Подставим значения
в формулу (7), получим:

 

Таким образом, концентрация ионов водорода равна 10^-3 моль/л.

Водородный показатель найдём по формуле:

Водородный показатель равен 3.

 

Гидроксильный показатель найдем из ионного произведения воды
формуле . Выражая концентрацию [ОН^-] из формулы, находим:

Концентрация гидроксид-ионов [ОН^-] равна 10^-11 моль/л.
Гидроксильный показатель найдём из формулы:

 

Гндроксильный показатель равен 11.

 

 

Задача 5.

 

Для устранения общей жесткости к 50 л воды добавлено 7,4 г
Са(ОН)₂ и 5,3 г Na₂C0₃. Рассчитайте временную, постоянную и общую
жёсткость воды.

Решение. При добавлении к воде Са(ОН)₂ можно устранить временную
жёсткость, а добавление Na₂C0₃ - как временную, так и постоянную, в
результате чего происходят следующие реакции:

 

 

 

 

где М - катион жёсткости.

Постоянную жестокость находим по количеству добавленной к
раствору соды по формуле:

 

а временную - по добавленной щелочи:

 

где Мэ – эквивалентная масса, г моль;

m – масса, г

V – объем, л.

 

Найдем эквивалентную массу соли и основания по формулам:

 

 

где М - молярная масса вещества, г/моль;

n - число катионов (анионов) в соли;

z - модуль заряда катиона (аниона) в соли;

n_OH- - кислотность основания, число ионов ОН^- в формульной единице основания.

 

 

По формуле эквивалентная масса соли равна:

По формуле эквивалентная масса основания равна:

 

 

Определим жесткость воды:

1) карбонатная (временная) жёсткость

 

2) некарбонатная (постоянная) жёсткость

3) общая жесткость воды:

 

 

Задача 6.

Общая жесткость воды равна 6,52 ммоль/л, а временная - 3 32
ммоль/л. Какую массу Na₂C0₃ и Са(ОН)₂ надо взять для устранения
жесткости 5 л воды ?

Решение. Определим постоянную жёсткость:

 

 

Из формул и выразим массы соды и гашёной извести,
которые необходимо добавить в воду для устранения её жёсткости.

 

 

Найдём по формулам и эквивалентные массы соды и
извести:

 

 

отсюда

 

 

Задача 7.

Рассчитайте общую жёсткость, если в 0,25 л воды содержится 16,20 мг Са(НСО₃)₂, 2,92 мг Mg(HCО₃)₂, 11,10 мг СаСl₂ и 9,50 мг MgCl₃.

Решение. Формула для расчета общей жесткости:

где М_Э – эквивалентная масса

Находим эквивалентные массы солей по формуле:

 

                     

 

Определим общую жесткость:

 

 

Задача 8..

Какую массу гашеной извести надо прибавить в 2,5 л воды, чтобы

устранить временную жесткость, равную 4,43 ммоль/л ?

Решение. Из формулы (9) выразим массу гашеной извести, необходимую для
устранения временной жёсткости воды.

 

Эквивалентная масса извести исходя из формулы (11) равна:

 

отсюда

 

 

Задача 9.

Для умягчения 100 л волы потребовалось 12,72 г Na₂CO₃. Чему
равна жёсткость воды (в град, и ммоль/л).

 

Решение. Определяем жёсткость по формуле, а эквивалентную массу
Na₂C0₃ по формуле:

Один градус жёсткости соответствует содержанию 1 г СаО в 100 л

воды.

Для перехода на карбонат натрия необходимо составить
пропорцию:

 

То есть 1 градус жёсткости соответствует 1,89 г Na₂C0₃.

 

Жёсткость будет равна:  

 

Задача 10.

Вода объёмом 1 л содержит 48,6 мг Са(НСО₃)₂ и 29,6 мг MgSО₄.
Какое количество Са²⁺ и Mg²⁺ содержится в 1 л воды. Чему равна общая
жёсткость воды?

Решение. Для определения общей жёсткости воспользуемся формулой(13),
а для нахождения эквивалентных масс солей, формулой (10):

Найдём общую жесткость воды:

Определим количество ионов Са и Mg из расчёта Сa(HCO₃)₂ и MgSO₄

 

 

 

 

12. Тестовые задания.