Методические указания к выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения специальностей (стр. 8 из 14)
4. Фосфатный метод. Для умягчения воды в этом методе используют чаще всего тринатрицйфосфат (Na3PO4·12Н2О). Протекающие при этом реакции можно представить следующими ионными уравнениями:
Наряду с реагентными методами для умягчения воды применяют и метод ионного обмена. Сущность метода состоит в следующем. Природные, искусственные и синтетические материалы, способные к обмену входящих в их состав ионов на ионы контактирующего с ними раствора, называются ионитами. Иониты, содержащие подвижные катионы, способные к обмену, называются катионитами, а обменивающие анионы – анионитами. Наиболее часто применяются для устранения жесткости воды синтетические иониты.
Основу синтетического ионита составляют полимерные углеводородные цепи с пространственной трехмерной структурой, которые содержат ионогенные (активные) группы. Активные группы вводятся в полимер или непосредственно при его получении, или при последующей химической обработке. Для придания полимеру трехмерной структуры кроме основного исходного мономера в реакционную смесь вводят непредельный углеводород, сшивающий линейные макромолекулы полимера мостиками между собой.
Катиониты по химической природе представляют собой полимерные кислоты или их соли. Рабочей формой катионита может быть кислотная, когда обменивающимися ионами будут ионы Н+ (Н-катионит), или солевая, например натриевая, когда способными к обмену будут ионы Na+ (Na-катионит).
Аниониты являются полимерными основаниями или их солями. Рабочей формой анионита может быть основная, когда способными к обмену ионами анионита будут ионы ОН- (ОН-анионит), или – солевой, когда обменивающимися ионами будут, например, ионы Cl- (Cl-анионит).
Наиболее важной технологической характеристикой служит рабочая (динамическая) емкость. Она определяется количеством ионов (мЭ/л или Э/м3), поглощенных определенным объемом набухшего ионита в процессе фильтрования до момента появления этих ионов в растворе, выходящем из фильтра.
Na-катионирование. Умягчение воды в этом случае происходит в результате замены в эквивалентном количестве ионов Ca2+ и Mg2+ на ионы Na+ катионита:
Н-катионирование. Сущность этого метода состоит в том, что ионы Н+ катионита обмениваются на содержащиеся в растворе ионы Ca2+ и Mg2+. В обработанной воде появляется эквивалентное количество свободных кислот:
Для устранения избыточной кислотности в обработанную воду добавляют гидроксид натрия.
Пример 16. Чему равна общая, карбонатная, некарбонатная жесткость воды, если в 3 литрах ее содержится 0,240 г Mg2+, 0,60 г Ca2+ и 0,813 г HCO3-.
РЕШЕНИЕ. Определяем количество ионов Ca2+, Mg2+ и HCO3- в мг * экв/л, учитывая, что
ЭMg2+ = 24/2 = 12мг, ЭCa2+ = 40/2 = 20 мг, ЭHCO3- = 61/1 = 61 мг;
[Mg2+] = 0,240 г = 240 мг = 240/3 * 12 = 6,7 мэкв/л;
[Ca2+] = 0,60 г = 600 мг = 600/3 * 20 = 10 мэкв/л;
[HCO3-] = 0,183 г = 183 мг = 183/3 * 61 = 1 мэкв/л;
[Ca2+] + [Mg2+] = 6,7 + 10 = 16,7 мэкв/л,
т.к. [Ca2+] + [Mg2+] >[HCO3-], то
Жо = [Ca2+] + [Mg2+] = 16,7 мэкв/л;
Жк = [HCO3-] = 1 мэкв/л;
Жнк = Жо – Жк =16,7 – 1 = 15,7 мэкв/л.
Пример 17. На устранение жесткости 3 л воды пошло 0,318 г Na2CO3. Вычислить общую жесткость воды.
РЕШЕНИЕ. На 3 литра воды пошло 0,318 г Na2CO3, на 1 л – x г Na2CO3.
x = 0,318/3 = 0,106 мг.
Так как эквивалентная масса ЭNa2CO3 = 106 / 2 = 53 мг, 106 мг/л составят 106 / 53 = 2мэкв/л.
Ответ : общая жесткость воды равна 2 мэкв/л
ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ № 1
| Номер варианта | Определить нормальность и молярность раствора соли по процентной концентрации(%) и плотности раствора(d). | Определить температуру кипения и замерзания водного раствора соли, если дана кажущаяся степень диссоциации a Кэб = 0,52, Ккр = 1,86 | Написать уравнения реакций гидролиза солей, если они воз-можны. Написать выражение для константы гидролиза и определить реакцию среды (по значению рН), направление смещения равновесия при разбавлении, добавлении в систему ионов водорода, добавлении в систему гидроксид-ионов, нагревании | Определить все виды жесткости (общую, карбонатную, некарбонатную), если дано А – объем воды (л), В – количество ионов магния (г), С – количество ионов кальция (г), D – количество ионов HCO3- (г) | ||
| % | Соль | d, г/см3 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 121 | 8,7 | MgCl2 | 1,07 | Раствора, содержащего 7,1г Na2SO4 в 100 г воды; a = 0,9 | (NH4)2SO4; Zn(NO3)2; KCl | A = 3, B = 1,2 , C = 0,2 , D = 0,61 |
| 122 | 5 | CaCl2 | 1,06 | 40% -го раствора Na2SO4; a = 0,8 | Na2SO3; Al(NO3)3; K2SO4 | A = 6, B = 0,62 , C = 0,12 , D = 0,366 |
| 123 | 10 | Mg(NO3)2 | 1,153 | Раствора, содержащего 14,2 г Na2SO4 в 1000 г воды; a = 0,8 | NH4Cl; K2SO3; NaNO3 | A = 8, B = 0,096 , C = 0,16 , D = 0,976 |
| 124 | 8,7 | MgCl2 | 1,07 | Раствора, содержащего 33,2 г BaCl2 в 1000 г воды; a = 0.85 | Na2CO3, K2SO4, Pb(NO3)2 | A = 2, B = 0,048 , C = 0,08 , D = 1,22 |
| 125 | 10,7 | Ca(NO3)2 | 1,09 | Раствора, содержащего 58,5 г NaCl в 1000 г воды; a = 0,8 | K2SO3; Fe(NO3)2;NaCl | A = 8, B = 0,96 , C = 0,16 , D = 48,8 |
| 126 | 5,7 | Mg(NO3)2 | 1,04 | 30%-го раствора NaCl; a = 0,9 | K3PO4; FeCl3; KNO3 | A = 4, B = 0,096 , C = 0,12 , D = 0,488 |
| 127 | 15 | Mg(NO3)2 | 1,108 | Раствора, содержащего 87,75 г NaCl в 1000 г воды; a = 0,9 | Ni(NO3)2; Na2SO4; AlCl3 | A = 2, B = 0,024 , C = 0,04 , D = 0,244 |
| 128 | 11 | MgSO4 | 1,115 | Раствора, содержащего 58,5 г NaCl в 1000 г воды; a = 0,8 | AgNO3; Na2CO3;CaCl2 | A = 4, B = 0,48 , C = 0,2 , D = 0,61 |
| 129 | 7 | MgSO4 | 1,05 | 10%-го раствора Na2SO4; a = 0,9 | NH4NO3; K2SO3;BaCl2 | A = 5, B = 0,06 , C = 0,1 , D = 0,305 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 130 | 10,5 | CaCl2 | 1,08 | Раствора, содержащего 29 г NaCl в 500 г воды; a = 0,8 | Na3PO4; AlCl3; NaCl | A = 0,5, B = 0,012 , C = 0,04 , D = 0,244 |
| 131 | 5 | MgSO4 | 1,05 | Раствора, содержащего 2 моля Na2SO4 в 500 г воды ; a = 0,9 | Na2SiO3; KCl; Fe2(SO4)3 | A = 12, B = 0,12 , C = 0,24 , D = 0,732 |
| 132 | 5 | CaCl2 | 1,05 | Раствора, содержащего 14,2 г Na2SO4 в 500 г воды; a = 0,8 | Al2(SO4)3; Na2SO4; K2SiO3 | A = 4, B = 1,2 , C = 2 , D = 6,1 |
| 133 | 2 | CaCl2 | 1,03 | Раствора, содержащего 1,36 г Na2SO4 в 1000 г воды; a = 0,9 | KNO3; K3PO4; Al(NO3)3 | A = 10, B = 0,6 , C = 0,1 , D =6,1 |
| 134 | 20 | MgCl2 | 1,2 | Раствора, содержащего 14,5 г NaCl в 500 г воды; a = 0,8 | Pb(NO3)2; CH3COONa; Na2SO4 | A = 20, B = 0,24 , C = 0,2 , D = 0,61 |
| 135 | 10 | CaCl2 | 1,1 | 20% -го раствора Na2SO4; a = 0,85 | CH3COOK; CuSO4; NaCl | A = 2, B = 0,024 , C = 0,04 , D = 0,366 |
| 136 | 30 | CaCl2 | 1,3 | 30% -го раствора CaCl2; a = 0.9 | ZnCl2; K2SO3; NH4COOH | A = 4, B = 0,096 , C = 0,08 , D = 1,22 |
| 137 | 4 | MgSO4 | 1,06 | Раствора, содержащего 1,36 г Na2SO4 в 500 г воды; a = 0,85 | MgCl2; Na2CO3; NH4Cl | A = 1, B = 0,048 , C = 0,08 , D = 1,22 |
| 138 | 6 | CaCl2 | 1,05 | Раствора, содержащего 71 г Na2SO4 в 250 г воды; a = 0,9 | NH4NO3; K2SO3; Cu(NO3)2 | A = 3, B = 0,036 , C = 0,06 , D = 1,83 |
| 139 | 8 | MgSO4 | 1,08 | 10%- го раствора NaCl; a = 0,8 | K2SiO3; NH4Cl; Na2SO4 | A = 2, B = 0,12 , C = 0,08 , D = 0,976 |
| 140 | 6,3 | Ca(NO3)2 | 1,2 | Раствора, содержащего 2 моля NaCl в 500 г воды; a = 0,9 | ZnCl2; K2CO3; NaCl | A = 5, B = 1,2 , C = 0,4 , D = 1,22 |
| 141 | 2 | CaSO4 | 1,02 | Раствора,содержащего58,5 г NaCl в 1000 г воды; a = 0,9 | CaCl2; Na2SiO3; Mg(NO3)2 | A = 7, B = 0,42 , C = 0,14 , D = 2,562 |
| 142 | 8 | CaCl2 | 1,05 | 40%-го раствора Na2SO4; a = 0,8 | KCN; Fe2(SO4)3; NH4Cl | A = 3, B = 0,48 , C = 0,12 , D = 0,366 |
| 143 | 8 | MgCl2 | 1,05 | Раствора, содержащего 14,2 г Na2SO4 в1000 г воды; a = 0,8 | Pb(NO3)2; BaCl2; FeCl2 | A = 5, B = 0,6 , C = 0,3 , D = 0,61 |
| 144 | 5 | CaCl2 | 1,05 | Раствора, содержащего 33,28 г BaCl2 в 1000 г воды; a = 0,8 | K2CO3; NaCl; Al2(SO4)3 | A = 6, B = 0,216 , C = 0,12 , D = 1,83 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 145 | 5 | MgCl2 | 1,1 | Раствора, содержащего 58,5 г NaCl в 1000 г воды; a = 0,8 | ZnSO4; AlCl3; KCl | A = 6, B = 0,144 , C = 0,12 , D = 1,83 |
| 146 | 7 | CaCl2 | 1,05 | 30%-го раствора CaCl2; a = 0,9 | (NH4)2SO3; K3PO4; Na2SO4 | A = 7, B = 0,21 , C = 0,14 , D = 2,135 |
| 147 | 20 | CaCl2 | 1,1 | Раствора, содержащего 87,75 г NaCl в 1000 г воды; a = 0,9 | NaCN; Al2(SO4)3; K2SO4 | A = 8, B = 0,096 , C = 0,24 , D = 1,22 |
| 148 | 5,7 | Mg(NO3)2 | 1,04 | Раствора, содержащего 58,5 г NaCl в 1000 г воды; a = 0,8 | NiCl2; K2CO3; BaCl2 | A = 3, B = 0,072 , C = 0,06 , D = 1,83 |
| 149 | 11 | MgSO4 | 1,115 | Раствора, содержащего 29 г NaCl в 500 г воды; a = 0,9 | CH3COONa; Pb(NO3)2; Na2SO3 | A = 5, B = 0.36 , C = 0,3 , D = 0,61 |
| 150 | 15 | Mg(NO3)2 | 1,108 | 10%-го раствора Na2SO4; a = 0,9 | KCN; ZnCl2; K2CO3 | A = 1, B = 0,072 , C = 0,06 , D = 1,83 |
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ.