Для решения задачи определим, как связаны масса бикарбоната кальция (Ca(HCO₃)₂) и жесткость воды, выраженная в эквивалентах на литр (ммоль экв/л) и которые катионы Ca²+.
Шаг 1: Найдем молекулярную массу бикарбоната кальция
Формула для расчета молекулярной массы:
- Кальций (Ca): 40 г/моль
- Водород (H): 1 г/моль × 2 (так как 2 атома водорода)
- Углерод (C): 12 г/моль × 1
- Кислород (O): 16 г/моль × 3 (так как 3 атома кислорода × 2)
Считаем:
[
\text{Молекулярная масса } Ca(HCO_3)_2 = 40 + 2 \times (1 + 12 + 3 \times 16) = 40 + 2 \times (1 + 12 + 48) = 40 + 2 \times 61 = 40 + 122 = 162 \text{ г/моль}
]
Шаг 2: Рассчитаем количество моль бикарбоната кальция в 16,2 г
Используем формулу для расчета количества вещества:
[
\text{Количество моль} = \frac{\text{масса}}{\text{молекулярная масса}} = \frac{16,2 \text{ г}}{162 \text{ г/моль}} \approx 0,1 \text{ моль}
]
Шаг 3: Найдем количество эквивалентов кальция
Каждый моль бикарбоната кальция при диссоциации дает один атом кальция (Ca²+). Поскольку один моль Ca²+ равен двум эквивалентам, то:
[
\text{Количество эквивалентов Ca}^{2+} = 0,1 \text{ моль} \times 2 = 0,2 \text{ экв}
]
Шаг 4: Рассчитаем жесткость воды в экв/л
Теперь найдем жесткость в 5 литрах воды:
[
\text{Жесткость в экв/л} = \frac{0,2 \text{ экв}}{5 \text{ л}} = 0,04 \text{ экв/л}
]
Шаг 5: Переведем экв в ммоль экв
Поскольку 1 экв=1000 ммоль, то:
[
0,04 \text{ экв/л} = 0,04 \times 1000 \text{ ммоль экв/л} = 40 \text{ ммоль экв/л}
]
Итоговый ответ
Жесткость 5 л воды, выраженная в ммоль экв/л катионов Ca²+, равна 40 ммоль экв/л.
