Какова степень жесткости природной воды, при содержании магниевых ионов в ней, равном 121,6 мг/л? Каковы уравнения

Степень жесткости воды определяется содержанием ионов магния и кальция в ней. Для расчета степени жесткости воды, необходимо воспользоваться следующей формулой:

\[Ж = \frac{mM}{V}\]

Где:
\(Ж\) - степень жесткости (в градусах температурной жесткости или до%)

\(m\) - масса магниевых и кальциевых ионов в воде (в г/л)

\(M\) - молярная масса соответствующих ионов (в г/моль)

\(V\) - объем исследуемой воды (в литрах)

В данной задаче, рассчитаем степень жесткости воды (Ж) при содержании магниевых ионов в ней, равном 121,6 мг/л.

Сначала необходимо рассчитать массу магниевых ионов:

\[m = c \cdot V\]

Где:
\(m\) - масса магниевых ионов (в г)

\(c\) - концентрация магниевых ионов (в г/л) = 121,6 мг/л

\(V\) - объем воды (в л) = 1 л

Выполняем подстановку и рассчитываем:

\[m = 0,1216 \cdot 1 = 0,1216 г\]

Далее, зная массу магниевых ионов \(m\) и молярную массу магния \(M\), мы можем рассчитать степень жесткости воды:

\[Ж = \frac{m}{M \cdot V}\]

Где:
\(Ж\) - степень жесткости

\(m\) - масса магниевых ионов (в г) = 0,1216 г

\(M\) - молярная масса магния (в г/моль) = 24,31 г/моль

\(V\) - объем воды (в л) = 1 л

Выполняем подстановку и рассчитываем:

\[Ж = \frac{0,1216}{24,31 \cdot 1} \approx 0,005 градусов температурной жесткости\]

Теперь рассмотрим уравнения реакций при ионном обмене для умягчения воды с использованием катионита.

Умягчение воды с использованием катионита происходит следующим образом:

1. Катионит улавливает кальциевые и магниевые ионы из воды и выделяет вместе с ними натриевые ионы:

\[\text{Ca}^{2+} + 2\text{Na}^+ + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{CaCl}_2 + 2\text{Na}^+\]

\[\text{Mg}^{2+} + 2\text{Na}^+ + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{MgCl}_2 + 2\text{Na}^+\]

2. Умягченная вода, содержащая натриевые ионы, становится мягкой и не содержит кальция и магния.

Таким образом, умягчение воды с использованием катионита происходит посредством ионного обмена, где калциевые и магниевые ионы замещаются натриевыми ионами.