Глава IV. Металлы и их соединения. § 32. Жёсткость воды и способы её устранения — с. 166
§ 32. Проверьте свои знания.
1. Какую воду называют жёсткой? Какова химическая природа жёсткости воды?
1. Какую воду называют жёсткой? Какова химическая природа жёсткости воды?
Жёсткой называют воду, содержащую катионы кальция, магния и железа (Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺).
Химическая природа жёсткости: она обусловлена растворимыми в воде солями этих металлов — хлоридами, сульфатами, нитратами (CaCl₂, MgSO₄ и др.) и кислыми солями — гидрокарбонатами Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂, которые диссоциируют: Ca(HCO₃)₂ = Ca²⁺ + 2HCO₃⁻. Мыло (натриевые и калиевые соли жирных кислот) в такой воде переводит эти катионы в осадок: 2R–COO⁻ + Ca²⁺ = (R–COO)₂Ca↓, поэтому вода «не мылится», пока все ионы Ca²⁺, Mg²⁺ не связаны.
Химическая природа жёсткости: она обусловлена растворимыми в воде солями этих металлов — хлоридами, сульфатами, нитратами (CaCl₂, MgSO₄ и др.) и кислыми солями — гидрокарбонатами Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂, которые диссоциируют: Ca(HCO₃)₂ = Ca²⁺ + 2HCO₃⁻. Мыло (натриевые и калиевые соли жирных кислот) в такой воде переводит эти катионы в осадок: 2R–COO⁻ + Ca²⁺ = (R–COO)₂Ca↓, поэтому вода «не мылится», пока все ионы Ca²⁺, Mg²⁺ не связаны.
§ 32. Проверьте свои знания.
2. Какие виды жёсткости воды различают?
Какова их химическая природа?
Различают временную и постоянную жёсткость.
Временная (карбонатная) жёсткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂; она устраняется кипячением.
Постоянная (некарбонатная) жёсткость обусловлена другими растворимыми соединениями кальция и магния — хлоридами и сульфатами (CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄, MgSO₄); кипячением она не устраняется.
Общая жёсткость равна сумме временной и постоянной.
Временная (карбонатная) жёсткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂; она устраняется кипячением.
Постоянная (некарбонатная) жёсткость обусловлена другими растворимыми соединениями кальция и магния — хлоридами и сульфатами (CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄, MgSO₄); кипячением она не устраняется.
Общая жёсткость равна сумме временной и постоянной.
§ 32. Проверьте свои знания.
3. Как устраняют временную жёсткость воды, а как — постоянную?
Временную жёсткость устраняют:
1) кипячением: гидрокарбонаты превращаются в нерастворимые карбонаты (накипь): Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑ (t);
2) добавлением рассчитанного количества известкового молока: Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃↓ + 2H₂O (ионное: Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ + Ca²⁺ + 2OH⁻ = 2CaCO₃↓ + 2H₂O);
3) добавлением соды.
Постоянную жёсткость кипячением устранить нельзя, её устраняют добавлением карбоната натрия (соды), который осаждает ионы кальция и магния: CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl (ионное: Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓); MgSO₄ + Na₂CO₃ = MgCO₃↓ + Na₂SO₄. Той же содой устраняют и временную жёсткость. В технике применяют также ионообменные фильтры.
1) кипячением: гидрокарбонаты превращаются в нерастворимые карбонаты (накипь): Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑ (t);
2) добавлением рассчитанного количества известкового молока: Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃↓ + 2H₂O (ионное: Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ + Ca²⁺ + 2OH⁻ = 2CaCO₃↓ + 2H₂O);
3) добавлением соды.
Постоянную жёсткость кипячением устранить нельзя, её устраняют добавлением карбоната натрия (соды), который осаждает ионы кальция и магния: CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl (ионное: Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓); MgSO₄ + Na₂CO₃ = MgCO₃↓ + Na₂SO₄. Той же содой устраняют и временную жёсткость. В технике применяют также ионообменные фильтры.
§ 32. Проверьте свои знания.
4. Какой вред человеку наносит жёсткая вода?
Жёсткая вода вредит человеку в быту и косвенно для здоровья:
1) в ней плохо мылится мыло и хуже стирают порошки, вещи изнашиваются, на коже после мытья остаётся сухость и стянутость, может возникать раздражение;
2) накипь на нагревателях и в трубах повышает расход энергии, портит технику и бытовые приборы, сужает трубы;
3) мясо и крупы плохо развариваются, ухудшается вкус чая и кофе, на посуде остаётся налёт;
4) пить постоянно очень жёсткую воду нежелательно (по мнению врачей, это может усугублять заболевания почек и желчного пузыря), хотя прямого вреда умеренная жёсткость не наносит.
1) в ней плохо мылится мыло и хуже стирают порошки, вещи изнашиваются, на коже после мытья остаётся сухость и стянутость, может возникать раздражение;
2) накипь на нагревателях и в трубах повышает расход энергии, портит технику и бытовые приборы, сужает трубы;
3) мясо и крупы плохо развариваются, ухудшается вкус чая и кофе, на посуде остаётся налёт;
4) пить постоянно очень жёсткую воду нежелательно (по мнению врачей, это может усугублять заболевания почек и желчного пузыря), хотя прямого вреда умеренная жёсткость не наносит.
§ 32. Примените свои знания.
5. Почему при устранении временной жёсткости воды следует избегать добавления избытка известкового молока?
Известковое молоко Ca(OH)₂ связывает гидрокарбонаты по уравнению Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃↓ + 2H₂O, поэтому его количество должно быть точно рассчитано по содержанию гидрокарбонатов. Если взять избыток, то часть Ca(OH)₂ останется в растворе: вода станет щелочной, а ионы Ca²⁺ из избытка гидроксида снова придадут ей жёсткость. Таким образом, вместо умягчения получится новое загрязнение воды ионами кальция и гидроксид-ионами.
§ 32. Примените свои знания.
6. Что такое минеральная вода?
Предложите потребительскую классификацию минеральных вод.
Минеральная вода — природная подземная вода, содержащая растворённые минеральные соли (катионы K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, анионы Cl⁻, SO₄²⁻, HCO₃⁻ и др.) в концентрации свыше 1 г/л (или биологически активные компоненты), обладающая лечебным и профилактическим действием.
Потребительская классификация:
1) по общей минерализации: столовые (до 1 г/л) — пить можно постоянно; лечебно-столовые (1–10 г/л) — пить по рекомендации врача, не постоянно; лечебные (10–15 г/л и более) — только по назначению врача;
2) по составу: гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные и смешанные (например, «Нарзан» — сульфатно-гидрокарбонатная);
3) по наличию углекислого газа: газированные и негазированные.
Потребительская классификация:
1) по общей минерализации: столовые (до 1 г/л) — пить можно постоянно; лечебно-столовые (1–10 г/л) — пить по рекомендации врача, не постоянно; лечебные (10–15 г/л и более) — только по назначению врача;
2) по составу: гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные и смешанные (например, «Нарзан» — сульфатно-гидрокарбонатная);
3) по наличию углекислого газа: газированные и негазированные.
§ 32. Примените свои знания.
7. В образце жёсткой воды объёмом 1 л содержится 450 мг хлорида кальция. Какую массу кристаллической соды Na₂CO₃ · 10H₂O необходимо добавить к 250 л такой воды для устранения её постоянной жёсткости?
Дано: m(CaCl₂) в 1 л = 450 мг = 0,45 г; V(воды) = 250 л.
Найти: m(Na₂CO₃ · 10H₂O) — ?
Решение: CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl (Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓).
m(CaCl₂) в 250 л = 0,45 г/л · 250 л = 112,5 г.
M(CaCl₂) = 40 + 2 · 35,5 = 111 г/моль; n(CaCl₂) = 112,5 г : 111 г/моль ≈ 1,01 моль.
n(Na₂CO₃ · 10H₂O) = n(CaCl₂) ≈ 1,01 моль (в кристаллогидрате на 1 моль Na₂CO₃ приходится 1 моль соды).
M(Na₂CO₃ · 10H₂O) = 2 · 23 + 12 + 3 · 16 + 10 · 18 = 106 + 180 = 286 г/моль.
m = 1,01 моль · 286 г/моль ≈ 290 г.
Ответ: ≈ 290 г кристаллической соды.
Оговорка: в «Ответах к расчётным задачам» указано 250 г; пересчёт по данным условия (112,5 г CaCl₂, M = 111 и 286 г/моль) даёт ≈ 290 г, расхождение — вероятно, неточность в ответе книги.
Найти: m(Na₂CO₃ · 10H₂O) — ?
Решение: CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl (Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓).
m(CaCl₂) в 250 л = 0,45 г/л · 250 л = 112,5 г.
M(CaCl₂) = 40 + 2 · 35,5 = 111 г/моль; n(CaCl₂) = 112,5 г : 111 г/моль ≈ 1,01 моль.
n(Na₂CO₃ · 10H₂O) = n(CaCl₂) ≈ 1,01 моль (в кристаллогидрате на 1 моль Na₂CO₃ приходится 1 моль соды).
M(Na₂CO₃ · 10H₂O) = 2 · 23 + 12 + 3 · 16 + 10 · 18 = 106 + 180 = 286 г/моль.
m = 1,01 моль · 286 г/моль ≈ 290 г.
Ответ: ≈ 290 г кристаллической соды.
Оговорка: в «Ответах к расчётным задачам» указано 250 г; пересчёт по данным условия (112,5 г CaCl₂, M = 111 и 286 г/моль) даёт ≈ 290 г, расхождение — вероятно, неточность в ответе книги.
§ 32. Примените свои знания.
8. Какую массу соды (безводного карбоната натрия Na₂CO₃) необходимо добавить к 100 л природной воды, содержащей 610 мг/л катионов кальция, для её полного умягчения?
Дано: V(воды) = 100 л; c(Ca²⁺) = 610 мг/л.
Найти: m(Na₂CO₃) — ?
Решение: Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓ (молекулярно: Ca²⁺ в составе соли + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + соль натрия).
m(Ca²⁺) = 610 мг/л · 100 л = 61 000 мг = 61 г.
n(Ca²⁺) = 61 г : 40 г/моль = 1,525 моль.
По уравнению n(Na₂CO₃) = n(Ca²⁺) = 1,525 моль.
M(Na₂CO₃) = 2 · 23 + 12 + 3 · 16 = 106 г/моль.
m(Na₂CO₃) = 1,525 моль · 106 г/моль ≈ 161,7 г ≈ 162 г.
Ответ: 162 г соды.
Найти: m(Na₂CO₃) — ?
Решение: Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓ (молекулярно: Ca²⁺ в составе соли + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + соль натрия).
m(Ca²⁺) = 610 мг/л · 100 л = 61 000 мг = 61 г.
n(Ca²⁺) = 61 г : 40 г/моль = 1,525 моль.
По уравнению n(Na₂CO₃) = n(Ca²⁺) = 1,525 моль.
M(Na₂CO₃) = 2 · 23 + 12 + 3 · 16 = 106 г/моль.
m(Na₂CO₃) = 1,525 моль · 106 г/моль ≈ 161,7 г ≈ 162 г.
Ответ: 162 г соды.
§ 32. Выразите своё мнение.
9. Предложите свой проект по экономии бытового потребления воды.
Проект «Вода под контролем» (образец).
Цель: сократить расход воды в семье на 20–30 % без потери комфорта.
Аргументы и идея: питьевая вода — ограниченный ресурс, её очистка и подача требуют энергии и денег, а расточительность увеличивает платежи и нагрузку на очистные сооружения.
Мероприятия:
1) установить счётчики воды и вести учёт: сравнить расход за месяц до и после проекта;
2) устранить протечки: капающий кран за сутки теряет десятки литров, неисправный бачок — сотни литров;
3) принимать душ вместо ванны, закрывать кран при чистке зубов и намыливании посуды, мыть посуду в тазу или использовать посудомоечную машину с полной загрузкой;
4) ставить аэраторы на краны и двухрежимные сливные бачки;
5) собирать воду для полива комнатных растений (остывшая кипячёная вода, вода после мытья овощей);
6) для умягчения воды и защиты приборов от накипи использовать фильтры, чтобы реже заменять технику.
Ожидаемый результат: экономия воды и денег, меньше накипи и расход энергии на нагрев. Результаты оформляются таблицей показаний счётчика и диаграммой.
Цель: сократить расход воды в семье на 20–30 % без потери комфорта.
Аргументы и идея: питьевая вода — ограниченный ресурс, её очистка и подача требуют энергии и денег, а расточительность увеличивает платежи и нагрузку на очистные сооружения.
Мероприятия:
1) установить счётчики воды и вести учёт: сравнить расход за месяц до и после проекта;
2) устранить протечки: капающий кран за сутки теряет десятки литров, неисправный бачок — сотни литров;
3) принимать душ вместо ванны, закрывать кран при чистке зубов и намыливании посуды, мыть посуду в тазу или использовать посудомоечную машину с полной загрузкой;
4) ставить аэраторы на краны и двухрежимные сливные бачки;
5) собирать воду для полива комнатных растений (остывшая кипячёная вода, вода после мытья овощей);
6) для умягчения воды и защиты приборов от накипи использовать фильтры, чтобы реже заменять технику.
Ожидаемый результат: экономия воды и денег, меньше накипи и расход энергии на нагрев. Результаты оформляются таблицей показаний счётчика и диаграммой.
Практическая работа 6. Жёсткость воды и способы её устранения.
1. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и проверьте прибор на герметичность.
2. В прибор для получения газов внесите 2—3 небольших кусочка мрамора. Закрепите прибор в лапке штатива. В воронку налейте немного соляной кислоты, чтобы она покрывала кусочки мрамора. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.
3. Газоотводную трубку прибора опустите в пробирку с прозрачной известковой водой. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.
4. Продолжайте пропускание углекислого газа до получения прозрачного раствора. Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах. Полученную жёсткую воду разделите на три пробирки.
5. К содержимому первой пробирки добавьте немного раствора мыла, закройте её пробкой и сильно встряхните. Что наблюдаете? Почему?
6. Вторую пробирку зажмите в пробиркодержателе и нагрейте на пламени спиртовки до кипения жидкости. Объясните наблюдаемое явление.
7. К содержимому третьей пробирки добавьте раствор соды. Что наблюдаете?
8. В пробирку прилейте 1—2 мл раствора хлорида кальция. Вставьте пробирку в пробиркодержатель и нагрейте содержимое пробирки. Наблюдаете ли вы какие-нибудь изменения, свидетельствующие о протекании химической реакции? Почему?
9. Установите пробирку в штатив и добавьте к содержимому 1—2 мл раствора карбоната натрия. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах. Оформите отчёт о работе.
1. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и проверьте прибор на герметичность.
2. В прибор для получения газов внесите 2—3 небольших кусочка мрамора. Закрепите прибор в лапке штатива. В воронку налейте немного соляной кислоты, чтобы она покрывала кусочки мрамора. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.
3. Газоотводную трубку прибора опустите в пробирку с прозрачной известковой водой. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.
4. Продолжайте пропускание углекислого газа до получения прозрачного раствора. Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах. Полученную жёсткую воду разделите на три пробирки.
5. К содержимому первой пробирки добавьте немного раствора мыла, закройте её пробкой и сильно встряхните. Что наблюдаете? Почему?
6. Вторую пробирку зажмите в пробиркодержателе и нагрейте на пламени спиртовки до кипения жидкости. Объясните наблюдаемое явление.
7. К содержимому третьей пробирки добавьте раствор соды. Что наблюдаете?
8. В пробирку прилейте 1—2 мл раствора хлорида кальция. Вставьте пробирку в пробиркодержатель и нагрейте содержимое пробирки. Наблюдаете ли вы какие-нибудь изменения, свидетельствующие о протекании химической реакции? Почему?
9. Установите пробирку в штатив и добавьте к содержимому 1—2 мл раствора карбоната натрия. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции в молекулярной и ионной формах. Оформите отчёт о работе.
Цель: получить жёсткую воду (раствор гидрокарбоната кальция) и изучить способы устранения временной и постоянной жёсткости.
Оборудование и реактивы: прибор для получения газов (пробирка с пробкой, воронка, газоотводная трубка), штатив с лапкой, пробирки, пробиркодержатель, спиртовка; мрамор, соляная кислота, известковая вода, раствор мыла, растворы соды и хлорида кальция. Правила безопасности: с кислотой и спиртовкой работать осторожно, нагревать пробирку с отверстием от себя.
Ход работы и наблюдения.
1) Прибор собрали, трубку опустили в воду и согрели пробирку ладонью: из трубки выходят пузырьки — прибор герметичен.
2) При добавлении соляной кислоты к мрамору наблюдается бурное выделение пузырьков бесцветного газа, кусочки мрамора уменьшаются:
CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
Ионное: CaCO₃ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Ca²⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + CO₂↑; сокращённое: CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + H₂O + CO₂↑.
3) Газ пропускаем в известковую воду: прозрачный раствор мутнеет (белый осадок CaCO₃):
Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O
Ионное: Ca²⁺ + 2OH⁻ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O.
4) При дальнейшем пропускании CO₂ осадок растворяется, раствор становится прозрачным (образуется растворимый гидрокарбонат кальция — жёсткая вода):
CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂
Ионное: CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca²⁺ + 2HCO₃⁻.
Полученную воду разделили на три пробирки.
5) В первой пробирке при встряхивании с мылом пены нет или она слабая, вода мутнеет, появляются белые хлопья: ионы кальция связывают анионы жирных кислот в нерастворимую соль: 2R–COO⁻ + Ca²⁺ = (R–COO)₂Ca↓. Значит, вода жёсткая.
6) Во второй пробирке при нагревании появляются пузырьки газа, жидкость мутнеет, на стенках образуется белый осадок (накипь) — временная жёсткость устранена кипячением:
Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑ (t)
Ионное: Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑.
7) К третьей пробирке добавили соду: выпадает белый осадок карбоната кальция, вода умягчена:
Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaHCO₃
Ионное: Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓.
8) В пробирке с раствором хлорида кальция (постоянная жёсткость) при нагревании никаких изменений нет: раствор остаётся прозрачным, осадок не образуется, газ не выделяется. Хлорид кальция термически устойчив и не разлагается при кипячении, поэтому постоянная жёсткость кипячением не устраняется.
9) При добавлении раствора карбоната натрия к раствору CaCl₂ выпадает белый осадок:
CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl
Полное ионное: Ca²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻; сокращённое: Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓.
Вывод: жёсткость воды обусловлена растворимыми солями кальция и магния. Временная жёсткость (гидрокарбонаты Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂) устраняется кипячением и добавлением соды; постоянная жёсткость (хлориды, сульфаты) — только добавлением соды (осаждением ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ в виде карбонатов). Качественная реакция на жёсткость — образование осадка с мылом.
Оговорка: в тексте нет отдельных контрольных вопросов; рисунок прибора в тексте не приведён, схема составлена по описанию.
Оборудование и реактивы: прибор для получения газов (пробирка с пробкой, воронка, газоотводная трубка), штатив с лапкой, пробирки, пробиркодержатель, спиртовка; мрамор, соляная кислота, известковая вода, раствор мыла, растворы соды и хлорида кальция. Правила безопасности: с кислотой и спиртовкой работать осторожно, нагревать пробирку с отверстием от себя.
Ход работы и наблюдения.
1) Прибор собрали, трубку опустили в воду и согрели пробирку ладонью: из трубки выходят пузырьки — прибор герметичен.
2) При добавлении соляной кислоты к мрамору наблюдается бурное выделение пузырьков бесцветного газа, кусочки мрамора уменьшаются:
CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
Ионное: CaCO₃ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Ca²⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + CO₂↑; сокращённое: CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + H₂O + CO₂↑.
3) Газ пропускаем в известковую воду: прозрачный раствор мутнеет (белый осадок CaCO₃):
Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O
Ионное: Ca²⁺ + 2OH⁻ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O.
4) При дальнейшем пропускании CO₂ осадок растворяется, раствор становится прозрачным (образуется растворимый гидрокарбонат кальция — жёсткая вода):
CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂
Ионное: CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca²⁺ + 2HCO₃⁻.
Полученную воду разделили на три пробирки.
5) В первой пробирке при встряхивании с мылом пены нет или она слабая, вода мутнеет, появляются белые хлопья: ионы кальция связывают анионы жирных кислот в нерастворимую соль: 2R–COO⁻ + Ca²⁺ = (R–COO)₂Ca↓. Значит, вода жёсткая.
6) Во второй пробирке при нагревании появляются пузырьки газа, жидкость мутнеет, на стенках образуется белый осадок (накипь) — временная жёсткость устранена кипячением:
Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑ (t)
Ионное: Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑.
7) К третьей пробирке добавили соду: выпадает белый осадок карбоната кальция, вода умягчена:
Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaHCO₃
Ионное: Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓.
8) В пробирке с раствором хлорида кальция (постоянная жёсткость) при нагревании никаких изменений нет: раствор остаётся прозрачным, осадок не образуется, газ не выделяется. Хлорид кальция термически устойчив и не разлагается при кипячении, поэтому постоянная жёсткость кипячением не устраняется.
9) При добавлении раствора карбоната натрия к раствору CaCl₂ выпадает белый осадок:
CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl
Полное ионное: Ca²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻; сокращённое: Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓.
Вывод: жёсткость воды обусловлена растворимыми солями кальция и магния. Временная жёсткость (гидрокарбонаты Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂) устраняется кипячением и добавлением соды; постоянная жёсткость (хлориды, сульфаты) — только добавлением соды (осаждением ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ в виде карбонатов). Качественная реакция на жёсткость — образование осадка с мылом.
Оговорка: в тексте нет отдельных контрольных вопросов; рисунок прибора в тексте не приведён, схема составлена по описанию.