Sách bài tập Hóa 12 Bài 19 (Cánh diều): Nước cứng và làm mềm nước cứng

Giải SBT Hóa 12 Bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng

Bài 19.1 trang 63 Sách bài tập Hóa học 12: Những loại nước nào sau đây không phải là nước cứng?

(a) Nước có chứa nhiều ion Ca²⁺.

(b) Nước có chứa nhiều ion Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-.

(c) Nước có chứa ít ion Ca²⁺, Mg²⁺.

(d) Nước có chứa ít ion Ca²⁺ nhưng chứa nhiều ion Mg²⁺.

(e) Nước có chứa nhiều ion Na⁺, Cu²⁺, HCO₃^-.

Lời giải:

Những loại nước không phải là nước cứng: (c) và (e) vì theo định nghĩa nước cứng là nước có chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺.

Bài 19.2 trang 63 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây về nước cứng tạm thời là đúng?

(a) Chứa nhiều ion HCO₃^-.

(b) Chỉ chứa 2 loại cation Ca²⁺, Mg²⁺.

(c) Có thể loại bỏ tính cứng tạm thời của nước bằng cách dùng lượng vừa đủ Ca(OH)₂ hoặc Na₂CO₃.

(d) Không gây nhiều tác hại như nước có tính cứng vĩnh cửu hoặc nước có tính cứng toàn phần.

(e) Có thể được làm mềm bằng phương pháp trao đổi ion.

Lời giải:

(a) Đúng, tính cứng tạm thời gây nên bởi các muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂, nên nước cứng tạm thời chứa nhiều ion HCO₃^-.

(b) Sai vì trong nước cứng vẫn có thể có các cation khác ngoài Ca²⁺, Mg²⁺.

(c) Đúng: Dùng Ca(OH)₂ hoặc Na₂CO₃ với lượng vừa đủ có thể loại bỏ tính cứng tạm thời của nước.

(d) Sai vì nước có tính cứng tạm thời gây nhiều tác hại (gây đóng cặn trong nồi hơi, bình nước nóng, ống đẫn nước nóng…)

(e) Đúng vì phương pháp trao đổi ion làm mềm được tất cả các loại nước cứng.

Bài 19.3 trang 63 Sách bài tập Hóa học 12: Đặc điểm nào sau đây là đặc điểm chung của nước có tính cứng vĩnh cửu và nước có tính cứng toàn phần?

A. Đều có thể làm mềm bằng Na₃PO₄.

B. Đều không có chứa anion HCO₃^-.

C. Đều bị mất một phần tính cứng khi đun sôi nước.

D. Thành phần anion giống nhau.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Na₃PO₄ với lượng vừa đủ có thể làm mềm được các loại nước cứng:

3Ca²⁺(aq) + 2PO₄^3-(aq) $\to$ Ca₃(PO₄)₂ (s)

3Mg²⁺(aq) + 2PO₄^3-(aq) $\to$ Mg₃(PO₄)₂ (s)

Bài 19.4 trang 63 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây đúng?

(a) Nước có chứa nhiều ion HCO₃^- được gọi là nước có tính cứng tạm thời.

(b) Có thể làm mềm nước có tính cứng tạm thời bằng cách đun sôi nước.

(c) Có thể loại bỏ một phần tính cứng của nước có tính cứng vĩnh cửu bằng cách dùng một lượng vừa đủ Ca(OH)₂.

(d) Không thể dùng cách đun sôi để loại bỏ hoàn toàn tính cứng của nước có chứa các ion sau: Mg²⁺, Ca²⁺, Cl^-, HCO₃^-, SO₄^2-.

(e) Nước cứng có thể là nguyên nhân gây nổ nồi hơi.

Lời giải:

Những phát biểu đúng: b, d, e.

(a) Sai vì nước có chứa nhiều ion HCO₃^- mà không chứa hoặc chứa rất ít Ca²⁺, Mg²⁺ thì không phải là nước cứng.

(b) Đúng vì đun sôi nước cứng, muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂ phân hủy tạo ra muối không tan làm mất tính cứng tạm thời của nước.

(c) Sai vì dùng Ca(OH)₂ không làm giảm tổng nồng độ của Ca²⁺, Mg²⁺ có trong nước có tính cứng vĩnh cửu.

(d) Đúng vì đun sôi chỉ loại bỏ được một phần tính cứng của nước có chứa các ion sau: Mg²⁺, Ca²⁺, Cl^-, HCO₃^-, SO₄^2-.

(e) Đúng vì nước cứng có thể gây đóng cặn CaCO₃, MgCO₃ trong nồi hơi tạo thành lớp cách nhiệt ngay dưới đáy nồi, làm cản trở quá trình dẫn nhiệt từ đó có thể gây hiện tượng nổ nồi hơi.

Bài 19.5 trang 64 Sách bài tập Hóa học 12: Dùng dung dịch Ca(OH)2 với lượng vừa đủ có thể làm mềm nước có tính cứng tạm thời, giải thích và viết phương trình hóa học của phản ứng (nếu có)

Lời giải:

Nước có tính cứng tạm thời là nước có chứa các muối Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂. Nếu dùng dung dịch Ca(OH)₂ với lượng vừa đủ có thể kết tủa hoàn toàn ion Mg²⁺, Ca²⁺ có trong nước có tính cứng tạm thời.

Ca(HCO₃)₂(aq) + Ca(OH)₂(aq) $\to$ 2CaCO₃ (s) + 2H₂O (l)

Mg(HCO₃)₂(aq) + 2Ca(OH)₂(aq) $\to$ Mg(OH)₂ (s) + 2CaCO₃(s) + 2H₂O(l).

Bài 19.6 trang 64 Sách bài tập Hóa học 12: Hoàn thành bảng sau bằng cách điền dấu × vào ô ứng với thông tin đúng.

Lời giải:

(Với nước có tính cứng vĩnh cửu, khi đun sôi không gây hiện tượng đóng cặn).

Bài 19.7 trang 64 Sách bài tập Hóa học 12: Một mẫu nước cứng có nồng độ các ion Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2- và HCO₃^- tương ứng là: 1,2 mM; 3,0 mM; 1,0 mM; 0,6 mM; 0,1 mM và x mM (1 mM = 1 mmol.L^-1), ngoài ra không chứa các ion nào khác.

a) Có thể làm mất tính cứng của loại nước này khi đun sôi hay không?

b) Tính tổng khối lượng chất tan còn lại sau khi đun sôi kĩ 2 lít mẫu nước cứng này. Giả sử các muối CaCO₃, MgCO₃ hầu như không tan trong nước.

Lời giải:

a) Bảo toàn điện tích ta có: x = 1,2 + 3,0.2 + 1,0.2 - 0,6 - 0,1.2 = 8,4 mM.

Khi đun sôi xảy ra các phản ứng:

2HCO₃^-(aq) $\stackrel{{\text{t}}^{\text{0}}}{\to }$ CO₃^2-(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

8,4 mM → 4,2 mM

CO₃^2-(aq) + M²⁺(aq) → MCO₃(s) ( với M²⁺ là Ca²⁺, Mg²⁺)

4,0 mM ← 4,0 mM

Như vậy, sau khi đun sôi nếu các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì toàn bộ ion Ca²⁺, Mg²⁺ bị kết tủa hết. Vì vậy khi đun sôi có thể làm mất tính cứng của loại nước này.

b) Trong 2 lít nước: Ta có số mmol các ion Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2- và HCO₃^- tương ứng là: 2,4; 6,0; 2,0; 1,2; 0,2 và 16,8.

Khi đun sôi kĩ 2 lít mẫu nước cứng này:

2HCO₃^-(aq) $\stackrel{{\text{t}}^{\text{0}}}{\to }$ CO₃^2-(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

16,8 mmol → 8,4 mmol

CO₃^2-(aq) + M²⁺(aq) → MCO₃(s) (với M²⁺ là Ca²⁺, Mg²⁺)

8,0 mmol ← 8,0 mmol

Trong dung dịch còn lại: Na⁺ (2,4 mmol), Cl^- (1,2 mmol), SO₄^2- (0,2 mmol) và CO₃^2- (0,4 mmol). Vậy khối lượng chất tan còn lại trong dung dịch là:

m_ct = m _{các ion} = (2,4.23 + 1,2.35,5 + 0,2.96 + 0,4.60).10^-3 = 0,141 gam.