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 (карбонат кальция, CaCO3)
• Известковая вода (раствор Ca(OH)2)
• Растворы соляной кислоты (HCl) и карбоната натрия (Na2CO3)

Ход работы

Опыт 1. Получение жесткой воды

1. В пробирку с кусочками карбоната кальция (CaCO3) добавьте 2-3 мл раствора соляной кислоты (HCl). Пробирка закрывается пробкой с газоотводной трубкой.

   Что происходит в пробирке?
   При добавлении HCl к CaCO3 происходит реакция: \[ \text{CaCO}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \] Ионный вид: \[ \text{CaCO}_3 (s) + 2 \text{H}^+ (aq) + 2 \text{Cl}^- (aq) \rightarrow \text{Ca}^{2+} (aq) + 2 \text{Cl}^- (aq) + \text{H}_2\text{O} (l) + \text{CO}_2 \uparrow \]

   Сокращенный ионный вид: \[ \text{CaCO}_3 (s) + 2 \text{H}^+ (aq) \rightarrow \text{Ca}^{2+} (aq) + \text{CO}_2 \uparrow + \text{H}_2\text{O} (l) \]

   Газ, выделяющийся из газоотводной трубки - углекислый газ (CO2), который нужно пропустить в пробирку с известковой водой.

2. Что происходит в пробирке с известковой водой?
   Углекислый газ реагирует с известковой водой, что приводит к образованию осадка карбоната кальция (CaCO3): \[ \text{Ca(OH)}_2 (aq) + \text{CO}_2 (g) \rightarrow \text{CaCO}_3 (s) + \text{H}_2\text{O} (l) \]

   Это свидетельствует о наличии жесткости в полученной воде, так как углекислота реагирует с известковым раствором и образует осадок.

3. Продолжайте пропускать углекислый газ до получения прозрачной жидкости.
   Это указывает на то, что весь Ca(OH)2 прореагировал с CO2 и образованный CaCO3 растворился в избыточном CO2, образуя бикарбонат: \[ \text{CaCO}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(HCO}_3)_2 (aq) \]

Вывод:
Жесткая вода получается в результате присутствия солей кальция, таких как CaCO3.

Опыт 2. Устранение временной жесткости кипячением

1. Пробирку с жесткой водой нагрейте в пламени спиртовки.

   Что наблюдается в пробирке?
   При кипячении временная жесткость, связанная с растворимыми биокарбонатами, устраняется: \[ \text{Ca(HCO}_3)_2 (aq) \rightarrow \text{CaCO}_3 (s) + \text{H}_2\text{O} (l) + \text{CO}_2 (g) \]

   Где образуется осадок карбоната кальция.

Вывод:
Можно удалить временную жесткость, кипятя воду, что приводит к осаждению карбоната кальция.

Опыт 3. Устранение жесткости добавлением соды

1. В пробирку с жесткой водой добавьте 1 мл раствора карбоната натрия (Na2CO3).

   Что наблюдается в пробирке?
   В результате реакции с карбонатом натрия происходит осаждение карбоната кальция: \[ \text{Ca}^{2+} (aq) + \text{Na}_2\text{CO}_3 (aq) \rightarrow \text{CaCO}_3 (s) + 2 \text{Na}^+ (aq) \]

   Ионный вид: \[ \text{Ca}^{2+} (aq) + \text{CO}_3^{2-} (aq) \rightarrow \text{CaCO}_3 (s) \]

Вывод:
При добавлении соды можно устранить временную жесткость воды, так как карбонат натрия вызывает осаждение карбоната кальция.

Общие выводы

• Жесткая вода обусловлена наличием солей кальция и магния (Ca^2+ и Mg^2+).
• Временную жесткость можно устранить кипячением.
• Постоянную жесткость можно устранить добавлением карбоната натрия или другими химическими методами (например, обменной смолой).