Giải chi tiết Hóa học 12 cánh diều bài 19 Nước cứng và làm mềm nước cứng

MỞ ĐẦU

Việc sử dụng nước chứa nhiều cation Ca²⁺, Mg²⁺ có thể gây tắc ống dẫn nước do tạo cặn CaCO₃ và MgCO₃. (Hình 19.1).

Theo em, làm thế nào để làm giảm nồng độ các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nguồn nước trước khi sử dụng? Giải thích.

Bài làm chi tiết:

Ta có thể cho nước vôi trong vào nước trước khi sử dụng để tạo ra các muối không tan, sau đó sử dụng phương pháp lọc để lọc cặn để làm giảm nồng độ các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nguồn nước,

I. NƯỚC CỨNG

Câu hỏi: Một loại nước chứa nhiều CaCl₂, Ca(HCO₃)₂, MgSO₄ có tính cứng nào?

Bài làm chi tiết:

Loại nước trên có tính cứng toàn phần. 

Luyện tập 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng giải thích hiện tượng tắc ống dẫn nước khi sử dụng nước cứng có chứa Mg(HCO₃)₂.

Bài làm chi tiết:

Mg2++HCO3-+OH-           MgCO3↓+H2O 

II. LÀM MỀM NƯỚC CỨNG

Vận dụng: Có thể quan sát dấu hiệu của việc sử dụng nước cứng như trong hình dưới đây. 

Em hãy đề xuất cách kiểm tra nguồn nước đang được sử dụng tại gia đình hoặc địa phương của em có phải nước cứng hay không. Nếu nước có tính cứng, hãy đưa ra biện pháp phù hợp để làm mềm nước.

Bài làm chi tiết:

Đề xuất: Để kiểm tra tính cứng của nguồn nước tại gia đình hoặc địa phương, ta có thể sử dụng xà phòng nguyên chất. Nước cứng sẽ khiến cho xà phòng không tạo bọt xốp, đồng thời nước có màu trắng đục. Còn nước mềm sẽ có nhiều bọt và trong ở đáy chai.

Luyện tập 2: Cho dung dịch nước cứng chứa Ca²⁺ và SO₄^2-. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi làm mềm nước cứng bằng cách cho dung dịch soda vào dung dịch nước cứng trên.

Bài làm chi tiết:

Ta có phương trình hóa học:

CaSO4+Na2CO3              Na2SO4+CaCO3 

BÀI TẬP 

Bài 1: Mỗi phát biểu dưới đây đúng hay sai?

1. Nước cứng là nước chứa nhiều cation Ca²⁺ và Mg²⁺.
2. Nước chứa ít hoặc không chứa các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.
3. Soda, nước vôi trong, sodium phosphate có tác dụng làm mềm nước cứng.
4. Phương pháp trao đổi ion làm giảm được cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu của nước.
5. Sự đóng cặn calcium carbonate trong dụng cụ đun nước hay trong đường ống dẫn nước là một dấu hiệu của việc sử dụng nước cứng.

Bài làm chi tiết:

1. Đúng.
2. Đúng.
3. Đúng.
4. Đúng.
5. Đúng.

Bài 2: Sử dụng lượng soda phù hợp có thể làm mất tính cứng toàn phần của nước không? Giải thích và minh họa bằng phương trình hóa học của phản ứng (nếu có).

Bài làm chi tiết:

Việc sử dụng lượng soda phù hợp có thể làm mất tính cứng toàn phần của nước do lượng soda vừa đủ có thể tạo kết tủa với các cation trong nước cứng.

Ca2++CO32-             CaCO3 

Mg2++CO32-             MgCO3 

Bài 3: Sau một thời gian sử dụng, bạn Hà phát hiện đáy của ấm đun nước trong nhà có đóng lớp cặn màu trắng, Hà cho rằng đó là calcium carbonate.

1. Đề xuất thí nghiệm để kiểm chứng dự đoán của Hà.
2. Nếu lớp cặn là calcium carbonate, hãy:

• Đề xuất cách tiến hành để loại bớt cation Ca²⁺ có trong nguồn nước sinh hoạt của nhà bạn Hà trước khi nấu.
• Đề xuất cách tiến hành để làm sạch lớp cặn calcium carbonate ở đáy của ấm đun nước.

Bài làm chi tiết:

1. Để kiểm chứng dự đoán của Hà, ta có thể gạn lớp cặn và đốt cháy nó trong không khí. Nếu ngọn lửa khi đốt có màu đỏ cam chứng tỏ chất cặn là calcium carbonate.
2.  

• Để loại bớt cation Ca²⁺ có trong nguồn nước sinh hoạt của nhà bạn Hà trước khi nấu, ta có thể thêm bột soda vào nguồn nước sinh hoạt để kết tủa cation Ca²⁺.
• Để làm sạch lớp cặn calcium carbonate ở đáy của ấm đun nước, ta có thể tráng đáy ấm bằng một chút giấm,đun sôi để nguội tầm 1 tiếng, sau đó tráng lại bằng nước sạch. Giấm có thể hòa tan lớp cặn calcium carbonate để tạo thành muối tan được và tráng được bằng nước.

Bài 4: Hoàn thành các phương trình hóa học dưới đây:

1. MgSO4aq+Na3PO4(aq)              ? 
2. MgSO4aq+Ca(OH)2(aq)              ? 
3. CaHCO32(aq)         to      → 
4. Ca(OH)2(aq) +HCl (aq)             ? 

Cho biết phản ứng nào có thể được sử dụng để làm mềm nước cứng.

Bài làm chi tiết:

1. 3MgSO4+2Na3PO4              → Mg3PO42↓+3Na2SO4
2. MgSO4+Ca(OH)2              Mg(OH)2↓+CaSO4 
3. CaHCO32         to      → CaCO3+CO2↑+H2O
4. Ca(OH)2 +2HCl              CaCl2+2H2O 

Phản ứng (a) và (c) có thể được sử dụng để làm mềm nước cứng vì chúng làm giảm nồng độ cation Ca²⁺ và Mg²⁺.