Давайте подробно решим задачу по вычислению массы кальцинированной соды, необходимой для устранения жесткости воды, содержащей хлорид магния.
Дано:
- Концентрация хлорида магния (MgCl₂) в воде: 164 мг/л
- Объем воды: 600 л
Цель:
- Вычислить массу кальцинированной соды (Na₂CO₃), необходимую для осаждения магния и устранения жесткости.
Шаг 1. Определение количества магния в воде
Концентрация MgCl₂: 164 мг/л
Объем: 600 л
Масса MgCl₂ в воде:
[
М_{MgCl_2} = 164 \text{ мг/л} \times 600 \text{ л} = 98,400 \text{ мг}
]
Переведем в граммы:
[
98,400 \text{ мг} = 98.4 \text{ г}
]
Шаг 2. Определение количества магния и соотношение с MgCl₂
Молярная масса MgCl₂:
[
M_{MgCl_2} = 24.3 + 2 \times 35.45 = 95.2 \text{ г/моль}
]
Масса Mg в воде:
[
М_{Mg} = \frac{24.3}{95.2} \times М_{MgCl_2} = \frac{24.3}{95.2} \times 98.4 \text{ г}
]
Вычислим:
[
М_{Mg} \approx 0.255 \times 98.4 \approx 25.1 \text{ г}
]
Шаг 3. Определение количества Mg, необходимого для осаждения кальцинированной содой
Реакция осаждения магния с Na₂CO₃:
[
Mg^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow MgCO_3 \downarrow
]
Количество Mg и CO₃²⁻ в реакции — соотношение 1:1.
Следовательно, для осаждения 25.1 г Mg потребуется такое же количество моль карбоната.
Молярная масса Na₂CO₃:
[
M_{Na_2CO_3} = (2 \times 23) + 12 + (3 \times 16) = 105 \text{ г/моль}
]
Молярная масса Mg:
[
M_{Mg} = 24.3 \text{ г/моль}
]
Количество магния в молях:
[
n_{Mg} = \frac{25.1 \text{ г}}{24.3 \text{ г/моль}} \approx 1.034 \text{ моль}
]
Моли карбоната, необходимые для осаждения:
[
n_{Na_2CO_3} = n_{Mg} = 1.034 \text{ моль}
]
Масса Na₂CO₃:
[
m_{Na_2CO_3} = n_{Na_2CO_3} \times M_{Na_2CO_3} = 1.034 \times 105 \approx 108.5 \text{ г}
]
Ответ:
Чтобы устранить жесткость воды, содержащей 164 мг/л хлорида магния в объеме 600 л, необходимо добавить примерно 108.5 г кальцинированной соды (Na₂CO₃).
