Дано:
- Объем воды (V) = 100 л = 100000 мл
- Концентрация гидрокарбоната кальция (C_HCO3) = 100 мг/л
- Концентрация сульфата кальция (C_SO4) = 30 мг/л
Найти: массу карбоната натрия (Na2CO3), необходимую для умягчения воды.
Решение:
1. Рассчитаем общее количество гидрокарбоната кальция в 100 л воды:
m(HCO3) = C_HCO3 * V = 100 мг/л * 100 л = 10000 мг = 10 г
2. Рассчитаем общее количество сульфата кальция в 100 л воды:
m(SO4) = C_SO4 * V = 30 мг/л * 100 л = 3000 мг = 3 г
3. Определим молекулярные массы:
- Молярная масса Ca(HCO3)2 ≈ 162 г/моль
- Молярная масса CaSO4 ≈ 136 г/моль
- Молярная масса Na2CO3 ≈ 106 г/моль
4. Рассчитаем количество молей гидрокарбоната кальция:
n(HCO3) = m(HCO3) / M(Ca(HCO3)2) = 10 г / 162 г/моль ≈ 0,0617 моль
5. Для нейтрализации 1 моль гидрокарбоната кальция необходимо 1 моль карбоната натрия:
n(Na2CO3) = n(HCO3) = 0,0617 моль
6. Рассчитаем массу карбоната натрия:
m(Na2CO3) = n(Na2CO3) * M(Na2CO3) = 0,0617 моль * 106 г/моль ≈ 6,54 г
7. Рассчитаем количество молей сульфата кальция:
n(SO4) = m(SO4) / M(CaSO4) = 3 г / 136 г/моль ≈ 0,0221 моль
8. Для нейтрализации 1 моль сульфата кальция необходимо 1 моль карбоната натрия:
n(Na2CO3) = n(SO4) = 0,0221 моль
9. Рассчитаем массу карбоната натрия для сульфата кальция:
m(Na2CO3) = n(Na2CO3) * M(Na2CO3) = 0,0221 моль * 106 г/моль ≈ 2,34 г
10. Найдем общую массу карбоната натрия, необходимую для умягчения:
m(общая) = m(HCO3) + m(SO4) ≈ 6,54 г + 2,34 г = 8,88 г
Ответ: Для умягчения 100 л природной воды потребуется около 8,88 г карбоната натрия.