Nước cứng toàn phần là gì (chi tiết nhất)

Bài viết Nước cứng toàn phần là gì lớp 12 chi tiết nhất là kiến thức có trong chương trình Hóa học 12 giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Nước cứng toàn phần.

Nước cứng toàn phần là gì (chi tiết nhất)

1. Nước cứng toàn phần là gì?

- Nước cứng toàn phần là nước cứng chứa nhiều ion Cl⁻ , $S{O}_4^{2-}$ và $HC{O}_3^{-}$

2. Kiến thức mở rộng

2.1. Khái niệm nước cứng

- Nước trong tự nhiên như nước mặt (nước sông, suối, ao, hồ,...) và nước ngầm thường hòa tan muối của nhiều ion kim loại như Ca²⁺, Mg²⁺.

- Nước chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước cứng. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.

2.2. Phân loại nước cứng

- Căn cứ vào thành phần của anion gốc acid tạo muối với ion Ca²⁺ và Mg²⁺, nước cứng được phân làm ba loại: nước có tính cứng tạm thời, nước có tính cứng vĩnh cửu và nước có tính cứng toàn phần.

- Nước tự nhiên thường có tính cứng toàn phần, tức là có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

2.3. Tác hại của nước cứng

  Nước cứng ảnh hưởng nhiều đến các hoạt động trong sản xuất và đời sống.

  Một số ví dụ về tác hại của nước cứng:

  - Nồi hơi dễ bị đóng cặn gây tốn nhiên liệu và không an toàn.

  - Đường ống dẫn nước dễ bị đóng cặn làm giảm lưu lượng nước hoặc tắc đường ống.

  - Giặt bằng xà phòng sẽ tạo ra muối tí tan bám vào quần áo, xà phòng tạo tí bọt, tốn xà phòng, quần áo mau hỏng.

  - Nấu ăn bằng nước cứng làm cho thực phẩm lâu chín, giảm mùi vị.

2.4. Làm mềm nước cứng

  Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm giảm nồng độ các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước cứng. Có hai phương pháp làm mềm nước cứng phổ biến: chuyển các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ vào hợp chất không tan (phương pháp kết tủa) và thay thế những cation này bằng các cation khác (phương pháp trao đổi ion).

a) Phương pháp kết tủa

- Khi đun sôi nước cứng, muối Ca(HCO₃)₂ ­và Mg(HCO₃)₂ bị phân huỷ tạo ra muối không tan, làm mất tính cứng tạm thời của nước.

Ví dụ:

Mg(HCO₃)₂(aq) $\stackrel{{\text{t}}^{\text{0}}}{\to }$ MgCO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l)

- Dùng Ca(OH)₂ với lượng vừa đủ để phản ứng với muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂ tạo ra hợp chất không tan, làm mất tính cứng tạm thời của nước.

Ví dụ:

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

- Dùng Na₂CO₃ hoặc Na₃PO₄ để làm mất tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu của nước.

Ví dụ:

MgSO₄(aq) + Na₂CO₃(aq) $\to$ Na₂SO₄(aq) + MgCO₃(s)

Mg(HCO₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) $\to$ 2NaHCO₃ (aq) + MgCO₃(s)

3CaCl₂(aq) + 2Na₃PO₄(aq) $\to$ 6NaCl(aq) + Ca₃(PO₄)₂(s)

  b) Phương pháp trao đổi ion

- Vật liệu có khả năng trao đổi một số ion trong thành phần cấu tạo của chúng với các ion có trong dung dịch gọi là vật liệu trao đổi ion.

- Các vật liệu trao đổi ion thường dùng trong xử lí nước cứng là các vật liệu polymer có khả năng trao đổi cation, thường gọi là nhựa cationite. Khi nước cứng chảy qua cột chứa nhựa trao đổi ion, các ion Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước sẽ bị hấp thụ và ở lại trên cột, đồng thời các cation như Na⁺, H⁺ được giải phóng từ cột vào nước.

3. Bài tập minh họa

Câu 1. Nước cứng không gây tác hại nào sau đây?

A. Làm giảm khả năng tẩy rửa của xà phòng, làm cho quần áo mau mục nát.

B. Gây lãng phí nhiên liệu và mất an toàn cho các nồi hơi, làm tắc các đường ống nước nóng.

C. Gây ngộ độc cho nước uống.

D. Làm hỏng dung dịch pha chế, làm thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị của thực phẩm.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Nước cứng không gây ngộ độc cho nước uống. Nước cứng giảm khả năng tẩy rửa của xà phòng, làm cho quần áo mau mục nát, gây lãng phí nhiên liệu và mất an toàn cho các nồi hơi, làm tắc các đường ống nước nóng, làm hỏng dung dịch pha chế, làm thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị của thực phẩm.

Câu 2. Nước cứng toàn phần là nước cứng chứa ion

A. $HC{O}_3^{-}$.

B. Cl⁻ .

C.$S{O}_4^{2-}$.

D. Cl⁻ , $S{O}_4^{2-}$ và $HC{O}_3^{-}$.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Nước cứng toàn phần là nước cứng chứa ion Cl⁻ , $S{O}_4^{2-}$ và $HC{O}_3^{-}$.

Câu 3. Nước cứng gây nhiều tác hại trong đời sống và sản xuất như đóng cặn đường ống dẫn nước, làm cho xà phòng có ít bọt khi giặt quần áo, làm giảm mùi vị thực phẩm khi nấu ăn. Nước cứng là nước có chứa nhiều các ion

A. Ca²⁺ và Mg²⁺.            

B. Cl⁻ và $S{O}_4^{2-}$.             

C. $HC{O}_3^{-}$ và Cl⁻.           

D. Na⁺ và K⁺.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Nước cứng là nước có chứa nhiều các ion Ca²⁺ và Mg²⁺.

Câu 4. Phương pháp nào sau đây không dùng để làm mềm nước cứng toàn phần?

A. Trao đổi ion.

B. Dùng dung dịch HCl.

C. Dùng dung dịch Na₂CO₃.

D. Dùng dung dịch Na₃PO₄.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Dung dịch HCl không dùng để làm mềm nước cứng toàn phần do không kết tủa được các ion Ca²⁺ và Mg²⁺.

Câu 5. Một mẫu nước chứa các muối: CaCl₂, Ca(HCO₃)₂. Mẫu nước trên là

A. Nước mềm.

B. Nước cứng toàn phần.

C. Nước cứng vĩnh cửu.

D. Nước cứng tạm thời.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Mẫu nước trên chứa Ca²⁺ nên là nước cứng, chứa Cl⁻ và $HC{O}_3^{-}$ nên là nước cứng toàn phần.

Câu 6. Phát biểu nào dưới đây không đúng?

A. Nước cứng là nước chứa nhiều cation Ca²⁺ và Mg²⁺.

B. Nước chứa ít hoặc không chứa các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.

C. Soda, nước vôi trong, sodium phosphate có tác dụng làm mềm nước cứng.

D. Phương pháp trao đổi ion làm giảm được cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu của nước.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

C. Sai vì nước vôi trong (dung dịch Ca(OH)₂) chỉ làm mất tính cứng tạm thời của nước mà không làm mất tính cứng vĩnh cửu của nước.

Câu 7. 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 $HC{O}_3^{-}$.

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

D. Thành phần anion giống nhau.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

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

3Ca²⁺(aq) + 2$P{O}_4^{3-}$(aq) $\to$ Ca₃(PO₄)₂ (s).

Mg²⁺(aq) + 2$P{O}_4^{3-}$(aq) $\to$ Mg₃(PO₄)₂ (s).

Câu 8. Cho một mẫu nước cứng chứa a mol Ca²⁺, b mol Mg²⁺, c mol $HC{O}_3^{-}$, d mol $S{O}_4^{2-}$. Phát biểu nào sau đây về mẫu nước cứng trên không đúng?

A. Mẫu nước trên có tính cứng toàn phần.

B. Dùng dung dịch Ca(OH)₂ có thể làm mềm hoàn toàn mẫu nước trên.

C. Mối quan hệ giữa a,b,c,d là: 2a + 2b = c + 2d

D. Dùng dung dịch có chứa 106(a + b) gam soda có thể làm mềm hoàn toàn mẫu nước trên.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

B. Sai vì dung dịch Ca(OH)₂ không làm mềm hoàn toàn (loại bỏ hoàn toàn Ca²⁺, Mg²⁺) nước có tính cứng toàn phần.

Xem thêm các bài viết về định nghĩa & khái niệm môn Hóa học hay, chi tiết khác:

• Nước cứng tạm thời là gì

• Nước cứng vĩnh cửu là gì

• Phức chất là gì

• Kim loại chuyển tiếp dãy thử nhất là gì

• Dạng hình học của phức chất là gì

• Phối tử trong phức chất là gì

---