Практическая работа №6 «Жесткость воды и способы её устранения» Цель работы: изучить явление жесткости воды и способы ее устранения. Реактивы и оборудование: лаб. штатив, штатив с…

Практическая работа №6: Жесткость воды и способы её устранения

Цель работы

Изучить явление жесткости воды и способы ее устранения.

Оборудование и реактивы

• Лабораторный штатив
• Штатив с пробирками
• Пробка с газоотводной трубкой
• Спиртовка
• Спички
• Вода
• Мел
• Известковая вода (раствор Ca(OH)₂)
• Растворы HCl (соляная кислота) и Na₂CO₃ (карбонат натрия)

Ход работы

Опыт 1: Получение жесткой воды

1. Что делали: В пробирку с кусочками карбоната кальция (CaCO₃) добавили 2-3 мл раствора соляной кислоты (HCl) и закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой.

2. Что наблюдали: В пробирке началось выделение газа (углекислого газа, CO₂), что проявляется в образовании пузырьков.

3. Уравнение реакции:

   • Молекулярное уравнение: \[ \text{CaCO}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \]

   • Ионное уравнение: \[ \text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} + 2 \text{H}^+ \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2 \text{Cl}^- + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \]

   • Сокращенное ионное уравнение: \[ \text{CO}_3^{2-} + 2 \text{H}^+ \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \]

4. Затем: Конец газоотводной трубки опустили в пробирку с 2 мл известковой воды.

5. Что наблюдали: Известковая вода помутнела (она стала белой).

6. Уравнение реакции:

   • Молекулярное уравнение: \[ \text{Ca(OH)}_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + \text{H}_2\text{O} \]

   • Ионное уравнение: \[ \text{Ca}^{2+} + 2 \text{OH}^- + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + 2 \text{H}^+ \]

   • Сокращенное ионное уравнение: \[ \text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow \]

7. Далее: Пропускают углекислый газ до получения прозрачной жидкости. Жесткую воду разделили на две пробирки.

8. Уравнение реакции: Здесь реакции аналогичны предыдущим, так как мы продолжаем получать CaCO₃.

9. Вывод: Жесткая вода получается в результате растворения солей кальция и магния (в данном случае — карбоната кальция) в воде.

Опыт 2: Устранение временной жесткости кипячением

1. Что делали: Пробирку с жесткой водой нагрели в пламени спиртовки.

2. Что наблюдали: После кипячения образование осадка/белого налета на стенках пробирки.

3. Уравнение реакции:

   • Молекулярное уравнение: \[ \text{Ca(HCO}_3)_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \]

   • Ионное уравнение: \[ \text{Ca}^{2+} + 2 \text{HCO}_3^- \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \]

   • Сокращенное ионное уравнение: \[ \text{Ca}^{2+} + \text{HCO}_3^- \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + \text{H}^+ \]

4. Вывод: Временную жесткость можно устранить кипячением, в процессе которого карбонат кальция выпадает в осадок.

Опыт 3: Устранение жесткости добавлением соды

1. Что делали: В пробирку с жесткой водой добавили 1 мл раствора карбоната натрия (Na₂CO₃).

2. Что наблюдали: Происходит образование осадка (CaCO₃).

3. Уравнение реакции:

   • Молекулярное уравнение: \[ \text{Ca}^{2+} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + 2 \text{Na}^+ \]

   • Ионное уравнение: \[ \text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow \]

   • Сокращенное ионное уравнение: \[ \text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow \]

4. Вывод: Постоянную жесткость можно устранить добавлением соды (карбонат натрия), в результате чего также образуется осадок карбоната кальция.

Общий вывод

Жесткая вода обусловлена наличием солей кальция (Ca²⁺) и магния. Временную жесткость можно устранить кипячением, а постоянную жесткость можно устранить добавлением карбоната натрия (соды).

Таблица результатов