Задание 4. Какова жесткость 5 л воды, выраженная количеством ммоль экв/л катионов Ca2+, если в ней растворено 16,2 г бикарбоната кальция? (Для удобства расчета 1 ммоль экв/л принять равным 20 мг/л катионов Ca2+.)

Для начала определим молярную массу бикарбоната кальция $$Ca(HCO_3)_2$$. Молярные массы элементов: Ca = 40 г/моль, H = 1 г/моль, C = 12 г/моль, O = 16 г/моль. $$M(Ca(HCO_3)_2) = 40 + 2*(1 + 12 + 3*16) = 40 + 2*(1 + 12 + 48) = 40 + 2*61 = 40 + 122 = 162 \ г/моль$$ Теперь рассчитаем количество молей бикарбоната кальция в 16,2 г: $$n(Ca(HCO_3)_2) = \frac{m}{M} = \frac{16.2 \ г}{162 \ г/моль} = 0.1 \ моль$$ Так как в одной молекуле $$Ca(HCO_3)_2$$ содержится один ион $$Ca^{2+}$$, количество молей ионов $$Ca^{2+}$$ также равно 0.1 моль. Переведем моли в миллимоли: 0.1 моль = 100 ммоль. Теперь рассчитаем концентрацию ионов $$Ca^{2+}$$ в 5 л воды: $$C(Ca^{2+}) = \frac{n}{V} = \frac{100 \ ммоль}{5 \ л} = 20 \ ммоль/л$$ Так как 1 ммоль экв/л соответствует 20 мг/л катионов $$Ca^{2+}$$, переведем концентрацию в мг/л: Масса $$Ca^{2+}$$ в 100 ммоль $$Ca(HCO_3)_2$$: $$m(Ca^{2+}) = n * A_r(Ca) = 0.1 \ моль * 40 \ г/моль = 4 \ г = 4000 \ мг$$ Концентрация $$Ca^{2+}$$ в мг/л: $$\frac{4000 \ мг}{5 \ л} = 800 \ мг/л$$ Выразим жесткость в ммоль экв/л, используя данное соотношение (1 ммоль экв/л = 20 мг/л $$Ca^{2+}$$): $$Жёсткость = \frac{800 \ мг/л}{20 \ мг/л} = 40 \ ммоль \ экв/л$$ Ответ: Жесткость воды равна 40 ммоль экв/л.