В задачах 1-20 рассчитайте молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, моляльную концентрацию и массовую концентрацию раствора данного вещества, используя значение плотности данного раствора и соответствующие величины из Приложения.
| № | Раствор NaCl ρ, г/л | № | Раствор H2SO4 ρ, г/л | № | Раствор HCl ρ, г/л | № | Раствор СН3СООН ρ, г/л |
| п/п | п/п | п/п | п/п | ||||
В задачах 21-50 выведите формулу, связывающую между собой различные способы выражения состава двухкомпонентного раствора. В вертикальных рядах указаны функции, в горизонтальных – аргументы. Например, в задаче 23 надо вывести формулу, выражающую массовую долю, ω через моляльную концентрацию, С m.
| ω | С | С экв | С m | С масс | X | |
| ω | - | |||||
| С | - | |||||
| С экв | - | |||||
| С m | - | |||||
| С масс | - | |||||
| X | - |
В задачах 51-65 рассчитайте массу соли и объем воды, необходимые для приготовления 1л раствора NaCl заданного состава ω, используя значения плотностей растворов из Приложения.
| № | ω | № | ω | № | ω |
| 0,01 | 0,08 | 0,18 | |||
| 0,02 | 0,10 | 0,20 | |||
| 0,03 | 0,12 | 0,22 | |||
| 0,04 | 0,14 | 0,24 | |||
| 0,06 | 0,16 | 0,26 |
В задачах 66-85 рассчитайте объемы исходных растворов, которые необходимо смешать для приготовления 1л водного раствора заданной концентрации, используя данные из Приложения.
| № п/п | Растворы HCl | № п/п | Растворы СН3СООН | |||||
| Исходные | Конечный | Исходные | Конечный | |||||
| ω1 | ω2 | ω | ω1 | ω2 | ω | |||
| 0,262 | 0,064 | 0,184 | 0,56 | 0,08 | 0,40 | |||
| 0,223 | 0,044 | 0,165 | 0,52 | 0,04 | 0,28 | |||
| 0,243 | 0,085 | 0,204 | 0,48 | 0,12 | 0,36 | |||
| 0,145 | 0,004 | 0,105 | 0,44 | 0,16 | 0,20 | |||
| 0,204 | 0,024 | 0,125 | 0,40 | 0,04 | 0,32 | |||
| № п/п | Растворы NaCl | № п/п | Растворы H2SО4 | |||||
| Исходные | Конечный | Исходные | Конечный | |||||
| ω1 | ω2 | ω | ω1 | ω2 | ω | |||
| 0,26 | 0,10 | 0,18 | 0,350 | 0,091 | 0,227 | |||
| 0,22 | 0,01 | 0,12 | 0,326 | 0,120 | 0,252 | |||
| 0,24 | 0,02 | 0,08 | 0,302 | 0,032 | 0,174 | |||
| 0,20 | 0,04 | 0,16 | 0,277 | 0,147 | 0,201 | |||
| 0,18 | 0,06 | 0,14 | 0,302 | 0,062 | 0,147 | |||
В задачах 86-105 рассчитайте, используя данные из Приложения, объем заданного раствора, массовая доля которого ω, необходимый для приготовления 1л 0,1н раствора кислоты.
| H2SО4 | HCl | ||||||
| № | ω | № | ω | № | ω | № | ω |
| 0,350 | 0,227 | 0,262 | 0,165 | ||||
| 0,326 | 0,201 | 0,243 | 0,145 | ||||
| 0,302 | 0,174 | 0,223 | 0,125 | ||||
| 0,277 | 0,147 | 0,204 | 0,105 | ||||
| 0,252 | 0,091 | 0,184 | 0,085 |
В задачах 106-125 рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов вещества А, количество вещества и массу вещества А в заданном объеме раствора V (A), если известна массовая доля и объем раствора вещества В, вступившего в реакцию полной нейтрализации с веществом А.
| № | А | V (A), мл | В | V (B), мл | ω (B), % |
| HCl | KOH | ||||
| NaOH | HCl | ||||
| KOH | H2SO4 | ||||
| HNO3 | NaOH | ||||
| KOH | CH3COOH | ||||
| LiOH | H2SO4 | 6,5 | |||
| H2SO4 | KOH | ||||
| LiOH | HCl | ||||
| KOH | CH3COOH | 9,5 | |||
| HCl | NaOH | 7,5 | |||
| NaOH | CH3COOH | 6,5 | |||
| HNO3 | KOH | ||||
| KOH | H2SO4 | ||||
| H2SO4 | NaOH | 9,5 | |||
| CH3COOH | KOH | ||||
| NaOH | HCl | 17,5 | |||
| KOH | CH3COOH | 14,5 | |||
| H2SO4 | NaOH | ||||
| LiOH | HCl | 8,5 | |||
| NaOH | H2SO4 | 5,6 |
Жесткость воды
В задаче 1 перечислите виды жесткости воды. Присутствием каких солей обусловлен тот или иной вид жесткости? В каких единицах выражается жёсткость воды и как по жесткости подразделяется вода?
В задаче 2 рассчитайте жесткость сточной воды если в 1.0 л воды содержится 0.3 г NaCl, 0.02 г CaSO4, 0.5 г CH3COONa и 1.0 г KNO3. Какой вид жесткости характерен для воды данного состава?
В задаче 3 рассчитайте концентрацию и количество ионов Ca2+ и Cl− в 500 мл морской воды, если некарбонатная жесткость воды составляет 12 ммоль экв/л.
В задачах 4 − 9 рассчитайте карбонатную, некарбонатную и общую жесткость воды в единицах ГОСТ, если в известном объеме воды содержится m 1 граммов Mg(HCO3)2 и m 2 граммов CaCl2.
| № задачи | V (H2O), м3 | m 1, г | m 2, г | № задачи | V (H2O), м3 | m 1, г | m 2, г |
| 1.0 | 16.2 | 55.5 | 10.0 | 100.0 | 500.0 | ||
| 2.0 | 20.0 | 70.5 | 15.0 | 90.0 | 144.0 | ||
| 4.0 | 8.1 | 60.4 | 20.0 | 10.8 | 850.0 |
В задачах 10 − 15 рассчитайте временную, постоянную и общую жесткость воды по известной массе солей, содержащихся в 10 л воды.
| № задачи | Масса соли, г | |||||
| Ca(HCO3)2 | Mg(HCO3)2 | Fe(HCO3)2 | MgSO4 | CaSO4 | MgCl2 | |
| 0.81 | 1.20 | − | − | − | 4.75 | |
| − | 0.60 | 1.78 | − | 13.60 | − | |
| 0.40 | − | − | − | 2.72 | 2.38 | |
| − | − | 0.89 | 0.60 | 1.36 | 0.48 | |
| − | 0.90 | − | 1.20 | − | 0.96 | |
| 0.65 | 0.12 | − | − | 0.44 | 0.38 |
В задачах 16 − 21 рассчитайте массу соли, растворенной в данном объеме V воды по известному значению жесткости Н. Считать, что другие соли, обусловливающие жесткость, отсутствуют.
| № задачи | V (H2O), м3 | Соль | Н, моль экв/м3 | № задачи | V (H2O), м3 | Соль | Н, моль экв/м3 |
| 1.0 | Ca(HCO3)2 | 2.0 | 5.0 | MgCl2 | 0.8 | ||
| 10.0 | CaSO4 | 6.5 | 20.0 | MgSO4 | 3.2 | ||
| 0.5 | Fe(HCO3)2 | 1.0 | 3.0 | Mg(HCO3)2 | 4.0 |
В задачах 22 − 25 определите некарбонатную жесткость воды, если общая жесткость воды равна Нобщ. и известно содержание солей Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2 в 10.0 л воды.
| № задачи | Нобщ, моль экв/м3 | m [Ca(HCO3)2], г | m [Mg(HCO3)2], г |
| 4.0 | 2.0 | − | |
| 6.4 | 16.2 | 1.46 | |
| 3.5 | 1.62 | 0.73 | |
| 2.0 | −_ | 0.48 |
В задачах 26 − 29 рассчитайте карбонатную жесткость воды, если в заданном объёме воды содержится известная масса солей MgSO4 или CaCl2, а общая жесткость воды равна 4.6 моль-экв/м3.
| № задачи | V (H2O), м3 | m (MgSO4), г | m (CaCl2), г | № задачи | V (H2O), м3 | m (MgSO4), г | m (CaCl2), г |
| 0.3 | 80.0 | − | 1.0 | 160.0 | 90.0 | ||
| 0.4 | − | 55.0 | 2.0 | 360.0 | 110.0 |
В задачах 30 − 33 в ычислите общую, временную и постоянную жесткость воды, если на титрование объёма V мл воды расходуется V 1 мл 0.5 н. раствора трилона Б, а на титрование такого же объёма воды − V 2 мл 0.1 н. раствора HCl.
| № задачи | V (H2O), мл | V 1(трилон Б), мл | V 2(HCl), мл | № задачи | V (H2O), мл | V 1(трилон Б), мл | V 2(HCl), мл |
| 50.0 | 10.0 | 2.0 | 100.0 | 50.0 | 3.0 | ||
| 100.0 | 20.0 | 3.0 | 50.0 | 5.0 | 0.8 |
В задачах 34 − 38 найдите карбонатную жесткость воды, содержащей только ионы Ca2+, если на титрование заданного объёма воды затрачен известный объём раствора трилона Б (V 1), а на титрование такого же объёма воды, предварительно прокипяченной и пропущенной через фильтр для отделения осадка, требуется объем раствора раствора трилона Б (V 2) такой же концентрации.
| № задачи | V (H2O), мл | V 1(трилон Б), мл | V 2(трилон Б), мл | С экв(трилон Б), моль-экв/л |
| 5.4 | 3.6 | 0.04 | ||
| 100.0 | 6.1 | 2,7 | 0,05 | |
| 100.0 | 6.3 | 1.5 | 0,03 | |
| 50.0 | 4.5 | 1.8 | 0,04 | |
| 50.0 | 3.3 | 1.1 | 0,05 |
В задачах 39 − 43 используя значение общей жесткости воды, рассчитайте постоянную жесткость, если на титрование 50.0 мл воды израсходован известный объем раствора кислоты (HCl или H2SO4) с известной молярной концентрацией С.
| № задачи | V (H2O), мл | Нобщ, ммоль экв/л | V (кислоты), мл | C (HCl), моль/л | С (H2SO4), моль/л |
| 50.0 | 8.0 | 3.0 | 0.10 | − | |
| 4.0 | 2.0 | − | 0.05 | ||
| 7.0 | 2.5 | 0.10 | − | ||
| 3.5 | 3.0 | − | 0.01 | ||
| 3.0 | 5.0 | 0.05 | − |
В задачах 44 − 47 рассчитайте карбонатную жесткость воды по известным объемам растворов кислот (HCl или H2SO4) пошедшим на титрование пробы воды. Приведите уравнение реакции, лежащей в основе определения карбонатной жесткости воды.
| № задачи | V (H2O), мл | V (HCl), мл | V (H2SO4), мл | С (кислоты), моль/л |
| 100.0 | 3,0 | − | 0.10 | |
| 50.0 | − | 2.8 | 0.05 | |
| 100.0 | 4.5 | − | 0.20 | |
| 50.0 | − | 2.0 | 0.12 |
В задаче 48 назовите два способа устранения жесткости воды и приведите соответствующие уравнения химических реакций, если карбонатная жесткость воды вызвана присутствием соли Ca(HCO3)2.
В задаче 49 определите, какие из веществ могут быть использованы для устранения карбонатной жесткости воды: Ca(OH)2, HCl, NaCl, KOH, Na2CO3? Ответ обоснуйте, приведя уравнения химических реакций.
В задаче 50 определите, возможно ли использование KOH, NaCl, K2CO3, K3PO4 для устранения некарбонатной жесткости воды? Ответ подтвердите соответствующими уравнениями химических реакций.
В задаче 51 напишите уравнения химических реакций, происходящих при добавлении к жесткой воде: а) Na2CO3; б) NaOH; в)Ca(OH)2? Рассмотрите случаи карбонатной и некарбонатной жесткости.
В задаче 52 приведите уравнения реакций, происходящих при кипячении воды, содержащей Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, Fe(HCO3)2.? Можно ли использовать кипячение для устранения некарбонатной жесткости воды?
В задаче 53. Закончите уравнения химических реакций, протекающих в водном растворе:
а) Ca(HCO3)3 
; б) Fe(HCO3)2 ; в) Сa(HCO3)2 + CaO 
;
г) Ca(HCO3)2 + Na2CO3 ; д) MgCl2 + Na3PO4 ;
е) MgSO4 + Na2CO3 + H2O ;
В задачах 54 − 59 рассчитайте жесткость воды, обусловленную наличием растворенного гидрокарбоната кальция Ca(HCO3)2, если известно уменьшение массы воды при ее кипячении счет образовавшегося осадка. Приведите уравнение химической реакции, приводящей к образованию осадка.
| № задачи | V (H2O), л | D m, мг | № задачи | V (H2O), л | D m, мг |
| 3.0 | 3.5 | ||||
| 2.0 | 4.0 | ||||
| 1.0 | 5.0 |
В задачах 60 − 67 рассчитайте постоянную жесткость воды Нпост, если известна общая жесткость воды Нобщ и масса CaCO3, образовавшаяся при кипячении заданного объема воды.
| № задачи | V (H2O), л | m (CaCO3), г | Нобщ, моль экв/м3 | № задачи | V (H2O), л | m (CaCO3), г | Нобщ, моль экв/м3 |
| 5.0 | 1.3 | 7.0 | 40.0 | 10.0 | 8.0 | ||
| 10.0 | 2.0 | 7.0 | 50.0 | 10,0 | 6.5 | ||
| 15.0 | 2.2 | 7.0 | 70.0 | 9.5 | 6.0 | ||
| 30.0 | 7.5 | 6.0 | 100.0 | 10.0 | 7.0 |
В задачах 68 − 75 рассчитайте: а) массу осадка после термического умягчения воды; б) массу Na2CO3, необходимую для устранения общей жесткости воды, если анализ воды, содержащей растворимые соли кальция, дал следующие результаты:
| № задачи | Нобщ, моль экв/м3 | Нкарб, моль экв/м3 | V (H2O), м3 | № задачи | Нобщ, моль экв/м3 | Нкарб, моль экв/м3 | V (H2O), м3 |
| 2.0 | 1.0 | 5.0 | 10.0 | 7.0 | 10.0 | ||
| 10.0 | 2.0 | 4.0 | 12.0 | 6.0 | 2.0 | ||
| 8.0 | 3.0 | 1.0 | 5.0 | 4.0 | 1.0 | ||
| 7.5 | 4.0 | 3.0 | 5.0 | 3.0 | 5.0 |
В задачах 76 − 81 рассчитайте карбонатную жесткость воды, если для ее устранения в заданном объеме воды была израсходована известная масса Ca(OH)2.
| № задачи | V (H2O), л | m [Ca(OH)2], г | № задачи | V (H2O), л | m [Ca(OH)2], г |
| 1.0 | 0.37 | 5.0 | 2.18 | ||
| 2.0 | 0.05 | 6.0 | 1.02 | ||
| 2.5 | 0.62 | 10.0 | 3.70 |
В задачах 82 − 89 рассчитайте общую жесткость воды, если для умягчения заданного объема воды потребовалась известная масса Na2CO3 · 10H2O.
| № задачи | V (H2O), м3 | m (Na2CO3·10H2O), кг | № задачи | V (H2O), м3 | m (Na2CO3·10H2O), кг |
| 0.5 | 0.527 | 7.0 | 0.300 | ||
| 1.0 | 0.260 | 8.0 | 0.510 | ||
| 2.0 | 0.800 | 8.5 | 0.423 | ||
| 10.0 | 3.200 | 10.0 | 5.300 |
В задачах 90 − 95 определите, какую массу Na3PO4 необходимо добавить для умягчения заданного объема воды при известном значении общей жесткости Нобщ?
| № задачи | V (H2O),м3 | Н общ, ммоль экв/л | № задачи | V (H2O),м3 | Н общ, ммоль экв/л |
| 1.0 | 5.1 | 15.0 | 3.2 | ||
| 5.0 | 2.5 | 20.0 | 2.0 | ||
| 10.0 | 1.5 | 25.0 | 3.0 |
В задачах 96 − 108 рассчитайте, в каком объеме воды можно устранить жесткость Нобщ с помощью катионита массой m, имеющего рабочую обменную емкость Е?
| № задачи | Нобщ, моль экв/м3 | m, кг | Е, ммоль экв/г | № задачи | Нобщ, моль экв/м3 | m, кг | Е, ммоль экв/г |
| 2.5 | 2.4 | 1.0 | 8.0 | 0.7 | 3.0 | ||
| 6.5 | 0.4 | 1.5 | 4.0 | 0.2 | 0.5 | ||
| 5.0 | 0.5 | 2.0 | 4.5 | 0.3 | 1.0 | ||
| 7.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 0.6 | 2.5 | ||
| 6.0 | 1.0 | 2.0 | 3.5 | 0.6 | 2.0 | ||
| 2.0 | 0.1 | 1.5 | 7.0 | 1.5 | 1.8 | ||
| 10.0 | 1.0 | 3.0 |
В задачах 109 - 112 определите, какая масса катионита с рабочей обменной емкостью Е необходима для умягчения 100 л воды с общей жесткостью Нобщ?
| № задачи | Е, ммоль экв/г | Нобщ, мольэкв/м3 | № задачи | Е, ммоль экв/г | Нобщ, мольэкв/м3 |
| 5.0 | 15.0 | 2.0 | 5.0 | ||
| 3.0 | 10.0 | 1.5 | 2.0 |
В задачах 113 - 115 рассчитайте значение устраненной жесткости, если через катионит массой m с рабочей обменной емкостью Е пропущен (до полного насыщения катионита) объем воды V. Приведите уравнение реакции, лежащей в основе устранения жесткости воды методом ионного обмена (формула катионита − NaR).
| № задачи | V (H2O), л | m (катионита), г | Е, ммоль экв/г |
| 50.0 | 100.0 | 3.6 | |
| 75.0 | 200.0 | 2.2 | |
| 100.0 | 200.0 | 3.0 |
