Các dạng toán về nước cứng và cách giải

Các dạng toán về nước cứng và cách giải

Với Các dạng toán về nước cứng và cách giải Hoá học lớp 12 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập toán về nước cứng từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá 12.

A. Lý thuyết ngắn gọn

1. Khái niệm :

- Nước chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước cứng. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.

* Phân loại :

- Tính cứng tạm thời : tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂ . Gọi là tính cứng tạm thời vì chỉ cần đun sôi nước, các muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂ bị phân hủy tạo ra kết tủa CaCO₃ và MgCO₃ nên sẽ làm mất tính cứng.

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ ↓ + CO₂ ↑ + H₂O

Mg(HCO₃)₂ MgCO₃ ↓ + CO₂ ↑ + H₂O

- Tính cứng vĩnh cửu : tính cứng gây nên bởi các muối sunfat, clorua của canxi và magie. Khi đun sôi, các muối này không bị phân hủy nên tính cứng vĩnh cửu không mất đi.

- Tính cứng toàn phần gồm cả tính cứng tạm thời và cả tính cứng vĩnh cửu.

2. Tác hại :

- Các ống dẫn nước cứng lâu ngày bị đóng cặn, làm giảm lưu lượng nước.

- Đun nước cứng lâu ngày trong nồi hơi, nồi sẽ bị phủ một lớp cặn. Lớp cặn dày 1 mm làm tốn thêm 5% nhiên liệu, thậm chí có thể gây nổ.

- Quần áo giặt bằng nước cứng thì xà phòng sẽ không ra bọt, tốn xà phòng và làm quần áo chóng hư hỏng do những kết tủa khó tan bám vào quần áo.

- Pha trà bằng nước cứng sẽ làm giảm hương vị của trà. Nấu ăn bằng nước cứng sẽ làm cho thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị.

3. Cách làm mềm nước cứng :

- Nguyên tắc : làm giảm nồng độ các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước cứng.

a. Phương pháp kết tủa :

- Khi đun sôi, các muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂ bị phân hủy tạo ra muối cacbonat không tan. Loại bỏ kết tủa, chẳng hạn lắng, gạn người ta thu được nước mềm.

- Dùng Ca(OH)₂ với một lượng vừa đủ để trung hòa muối axit, tạo ra muối kết tủa làm mất tính cứng tạm thời.

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃ ↓ + 2H₂O

- Dùng Na₂CO₃ hoặc Na₃PO₄ để làm mất tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ ↓ + 2NaHCO₃

3MgCl₂ + 2Na₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂ ↓ + 6NaCl

Trên thực tế, người ta dùng đồng thời một số hóa chất, thí dụ Ca(OH)₂ và Na₂CO₃ .

b. Phương pháp trao đổi ion :

- Những vật liệu vô cơ hay hữu cơ có khả năng trao đổi một số ion có trong thành phần cấu tạo của chúng với các ion có trong dung dịch được gọi là vật liệu trao đổi ion. Trong xử lí nước cứng, người ta thường dùng các vật liệu polime có khả năng trao đổi cation, gọi chung là nhựa cationit. Khi đi qua cột chứa nhựa trao đổi ion, các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ có trong nước cứng đi vào các lỗ trống trong cấu trúc polime, thế chỗ cho các ion Na⁺ hoặc H⁺ của cationit đã đi vào dung dịch.

- Các zeolit (là các khoáng aluminosilicat kết tinh ở dạng tinh thể có các lỗ trống, có trong tự nhiên hoặc điều chế nhân tạo) là vật liệu trao đổi ion vô cơ cũng thường được dùng để làm mềm nước.

- Phương pháp trao đổi ion có thể làm giảm cả độ cứng vĩnh cửu lẫn độ cứng tạm thời của nước.

B. Phương pháp giải

Nắm rõ khái niệm nước cứng, phân loại, phương pháp làm mềm nước cứng và tác hại.

C. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Câu nào sau đây về nước cứng là không đúng?

A. Nước cứng có chứa đồng thời anion và hoặc Cl^- là nước cứng toàn phần.

B. Nước có chứa nhiều Ca²⁺ và Mg²⁺

C. Nước không chứa hoặc chứa rất ít ion Ca²⁺ và Mg²⁺ là nước mềm

D. Nước cứng có chứa một trong hai ion Cl^- và hoặc cả hai là nước cứng tạm thời

Lời giải chi tiết

- Nước chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước cứng. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.

* Phân loại :

- Tính cứng tạm thời : chứa HCO₃^-

- Tính cứng vĩnh cửu : chứa SO₄^2- , Cl^-

- Tính cứng toàn phần chứa HCO₃^- , SO₄^2- , Cl^-

Chọn D.

Ví dụ 2: Trong các phát biểu sau về độ cứng của nước

1. Khi đun sôi ta có thể loại được độ cứng tạm thời của nước

2. Có thể dùng Na₂CO₃ để loại cả độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu của nước

3. Có thể dùng HCl để loại độ cứng của nước

4. Có thể dùng Ca(OH)₂ với lượng vừa đủ để loại độ cứng của nước

Chọn phát biểu đúng

A. chỉ có 2

B. (1), (2) và (4)

C. (1) và (2)

D. Chỉ có 4

Lời giải chi tiết

Phương pháp làm mềm nước cứng

+ Đối với nước cứng tạm thời: đun sôi, Ca(OH)₂ vừa đủ

+ Đối với nước cứng: phương pháp trao đổi ion: dùng Na₂CO₃ hoặc Na₃PO₄

Chọn B.

Ví dụ 3: Nước cứng không gây ra tác hại nào dưới đây?

A. gây ngộ độc nước uống

B. làm mất tính tẩy rửa của xà phòng, làm hư hại quần áo

C. làm hỏng các dung dịch pha chế, làm thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị thực phẩm

D. gây hao tốn nhiên liệu và không an toàn cho các nồi hơi, làm tắc các đường ống dẫn nước

Lời giải chi tiết

Tác hại:

+ Làm giảm hương vị khi nấu ăn, pha trà, thực phẩm lâu chín

+ Giặt quần áo: tốn xà phòng, quần áo nhanh hỏng.

+ Tắc ống dẫn nước

Chọn A.

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Một mẫu nước cứng chứa các ion: Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-, Cl^-, SO₄^2-. Chất được dùng để làm mềm nước cứng trên là

A. NaHCO₃

B. Na₂CO₃

C. HCl

D. H₂SO₄

Câu 2: Cho mẫu nước cứng chứa các ion: Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-. Hóa chất được dùng để làm mềm mẫu nước cứng trên là

A. HCl

B. Na₂CO₃

C. H₂SO₄

D. NaCl

Câu 3: Dãy gồm các chất đều có thể làm mất tính cứng tạm thời của nước là

A. HCl, NaOH, Na₂CO₃

B. NaOH, Na₃PO₄, Na₂CO₃

C. KCl, Ca(OH)₂, Na₂CO₃

D. HCl, Ca(OH)₂, Na₂CO₃

Câu 4: Một loại nước cứng khi đun sôi thì mất tính cứng. Trong loại nước cứng này có hòa tan các chất:

A. CaSO₄, MgCl₂

B. Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂

C. Mg(HCO₃)₂, CaCl₂

D. Ca(HCO₃)₂, MgCl₂

Câu 5: Dãy gồm các chất đều có thể làm mất tính cứng vĩnh cửu của nước là

A. NaOH, Na₂CO₃

B. Na₃PO₄, Na₂CO₃

C. Ca(OH)₂, Na₂CO₃

D. K₂SO₄, Na₂CO₃

Câu 6: Cho các phát biểu sau:

(a) Nước cứng chứa nhiều ion Ca²⁺ hoặc Mg²⁺

(b) Tất cả kim loại kiềm thổ đều tan trong nước ở nhiệt độ thường

(c) Khi giặt quần áo bằng xà phòng trong nước cứng thì tốn xà phòng

(d) Ca(OH)₂ được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp

(e) Thạch cao sống có công thức là CaSO₄.H₂O

(g) Đun nóng có thể làm mềm nước cứng có tính cứng vĩnh cửu

Số phát biểu đúng là

A. 3

B. 1.

C. 2

D. 4.

Câu 7: Nước cứng là nước có chứa nhiều các ion

A. Cu²⁺, Fe³⁺

B. Al³⁺, Fe³⁺

C. Na⁺, K⁺

D. Ca²⁺, Mg²⁺

Câu 8: Hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là

A. Na₂CO₃ và HCl

B. Na₂CO₃ và Na₃PO₄

C. Na₂CO₃ và Ca(OH)₂

D. NaCl và Ca(OH)₂

Câu 9: Một loại nước cứng khi đun sôi thì mất tính cứng. Trong loại nước cứng này có hòa tan những chất nào sau đây?

A. Ca(HCO₃)₂. MgCl₂

B. Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂

C. Mg(HCO₃)₂, CaCl₂

D. MgCl₂, CaSO₄

Câu 10: Chất nào dưới đây không dùng để làm mềm nước cứng?

A. Na₂CO₃

B. Ca(OH)₂

C. Na₃PO₄

D. Ba(OH)₂

ĐÁP ÁN