Đề bài

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.

Phương pháp giải

Dựa vào bảo toàn điện tích.

Lời giải của GV Loigiaihay.com

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

Khi đun sôi xảy ra các phản ứng:

                  2HCO₃^-(aq)   CO₃^2-(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

                     8,4mM       →       4,2mM

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

                   4,0mM    ←    4,0mM

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)      CO₃^2-(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

                    16,8 mmol       →       8,4 mmol

                  CO₃^2-(aq)    +      M²⁺(aq) ®  MCO₃(s)  (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.