Một dung dịch chứa các ion: 0,2 mol Ca²⁺; 0,15 mol Mg²⁺; 0,4 mol K⁺; 0,6 mol HCO₃^-; 0,1 mol Cl^- và NO₃^-. Cần dùng bao nhiêu mol Ca(OH)₂ để làm mất hoàn toàn tính cứng ?

Kiến thức cần nắm vững

1. Kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ

2. Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm

- NaOH: tan nhiều trong nước và tỏa nhiệt, là bazơ mạnh, mang đầy đủ các tính chất hóa học của một bazơ tan.

NaOH → Na⁺ + OH^-

- NaHCO₃: là chất rắn, màu trắng, dễ tan trong nước, dễ bị nhiệt phân hủy:

 2NaHCO₃ $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

NaHCO₃ có tính lưỡng tính:

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ ↑ + H₂O

NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

- Na₂CO₃: muối của axit yếu và có những tính chất hóa học chung của muối.

- KNO₃: tinh thể, không màu, bền trong không khí, tan nhiều trong nước.Khi đun nóng ở nhiệt độ trên 333^oC, KNO₃ bắt đầu bị phân hủy:

2KNO₃ $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ 2KNO₂ + O₂

3. Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ

- Ca(OH)₂: là chất rắn, màu trắng, ít tan trong nước. Nước vôi trong là dung dịch Ca(OH)₂.

Nước vôi trong mang đầy đủ tính chất hóa học của một bazơ tan. Ca(OH)₂ hấp thụ dễ dàng CO₂ theo phản ứng:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ (↓ trắng) + H₂O

- CaCO₃: là chất rắn màu trắng, không tan trong nước, bị phân hủy ở nhiệt độ cao khoảng 1000^oC:

CaCO₃ $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ CaO + CO₂

- CaSO₄: (canxi sunfat còn gọi là thạch cao).

Tùy theo lượng nước kết tinh trong tinh thể ta có:

+ Thạch cao sống: CaSO₄.2H₂O

+ Thạch cao nung: CaSO₄. H₂O

+ Thạch cao khan: CaSO₄.

4. Nước cứng

a. Khái niệm

- Nước chứa nhiều ion Ca²⁺, Mg²⁺ được gọi là nước cứng.

- Nước không chứa hoặc chứa ít các ion trên gọi là nước mềm.

b. Phân loại

Căn cứ vào thành phần các anion gốc axit có trong nước cứng, người ta chia nước cứng thành nước cứng có tính cứng tạm thời, vĩnh cửu và toàn phần.

+ Tính cứng tạm thời là tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂.

+ Tính cứng vĩnh cửu là tính cứng gây nên bởi các muối sunfat, clorua của canxi và magie.

+ Tính cứng toàn phần là gồm cả tính tạm thời và vĩnh cửu.

c. Phương pháp làm mềm nước cứng

- Nguyên tắc làm mềm nước cứng là giảm nồng độ các cation Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước cứng.
- Phương pháp kết tủa:

+ Đối với nước cứng tạm thời, đun nóng hoặc dùng Ca(OH)₂ rồi lọc kết tủa:

                     Ca(HCO₃)₂ $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ CaCO₃↓+ CO₂↑ + H₂O

                     Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓+ 2CaCO₃↓ + 2H₂O

+ Cả hai loại nước cứng đều có thể dùng dung dịch Na₂CO₃ (hoặc Na₃PO₄)

                     CaSO₄ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + Na₂SO₄

                     Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaHCO₃

- Phương pháp trao đổi ion: cho nước cứng qua chất trao đổi ion là các hạt zeolit thì số mol ion Na⁺ của zeolit rời khỏi mạng tinh thể, đi vào trong nước nhường chỗ cho các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ bị giữ lại trong mạng tinh thể silicat.