Задание 4.К какому классу вод по минерализации следует отнести при-родные воды, состав которых соответствует среднему составу речной воды (см. табл. 11)? При оценке принять:
а) другие примеси в воде отсутствуют;
б) плотность речной воды равна 1000 г/л;
в) при экспериментальном определении минерализации все гидрокарбо-нат-ионы перейдут в карбонат-ионы, а все остальные ионы образуют безвод-ные соли, устойчивые при 105°С.
34
Решение. По условию задачи состав природной воды соответствуетсреднему составу воды в реках. Содержание примесей в этой воде, как видно из табл.11, составляет (млн –1):
Са 2+ - 20; Na + 5,8; Mg 2+- 3,4; К + - 2,1;
H СО3- - 35; SO24- - 12; С lˉ - 5,7.
Значение минерализации природных вод определяется в г/л, поэтому не-обходимо выразить концентрации анионов и катионов в этих единицах. По-скольку плотность воды по условию задачи равна 1000 г/л, концентрации примесей, выраженные в млн-1, численно равны концентрациям, выраженным
в мг/л. Поэтому чтобы получить содержание примесей в г/л, достаточно ум-ножить значение их содержания в млн-1 на 10-3:
С i (г/л) = 10-3С i (млн-1).
Содержание примесей в природной воде, выраженное в г /л, составит:
Са2+ | – | 2,0 · 10–2; |
Na+ | – | 5,8 ·10–3; |
Mg2+ | – | 3,4 · 10–3; |
К+ | – | 2,1 ·10–3; |
НСО з - – | 3,5 ·10–2; | |
SO4-2 | – | 1,2 ·10–2; |
С l - | – | 5,7 ·10–3. |
По условию задачи при определении минерализации ионы НСОˉ3 полно-стью перейдут в ионы СО32-. Процесс разложения может быть представлен следующим уравнением реакции, известным из курса общей и неорганиче-ской химии:
2Н СО3- –> СО32- + Н2О + СО2.
Образующиеся в этом процессе молекулы воды и диоксида углерода не вносят вклада в минерализацию, поскольку при 105°С переходят в газовую фазу.
Концентрацию образующихся ионов СО32- - можно определить по урав-нению:
[СО2-] = [НСО-] ·M 2- / (2M -),
3 3 CO3 CO3
35
где [ СО32- ] и [Н СО3- ] - концентрации карбонат- и гидрокарбонат-ионов (г/л) соответственно; Мсо2ˉ3 и Мнсоˉ3 - молярные массы карбонат- и гидрокарбо-нат-ионов (г/моль).
Концентрация ионов СО32-, образующихся при определении г минерализа-ции воды, может составить:
[ СО32- ]= 3,5 ·10–2 · 60/(2 · 61) = 1,7 · 10 –2 (г/л).
Поскольку по условию задачи все ионы, кроме НСО3, образуют безвод-ные соли, устойчивые при 105° С, а гидрокарбонат - ионы переходят в ионы
СО32- и также образуют соли, значение минерализации можно определить по сумме концентраций ионов СО32- и остальных ионов, присутствующих в ис-ходной воде:
М = [ СО32- ] + [Са2+ ] + [Na +] + [Mg 2+] + [K+] + [SO2–4]+ [C l– ];
М = 1,7 ·10–2 + 2,0 · 10–2 + 5,8 · 10–3 + 3,4 · 10–3 + 2,1 · 10–3 + 1,2 × 10–2 +
+ 5,7 × 10–3 = 6,6·10–2 (г/л) = 66мг/л.
Поскольку полученное значение минерализации меньше 0,1 г/л, природ-ные воды, отвечающие среднему составу речной воды, следует отнести к ультрапресным водам (см. табл. 14).
Ответ: природные воды,отвечающие среднему составу речной воды,следует отнести к ультрапресным водам.
Задание 5.Охарактеризуйте морскую воду в соответствии с классифика-цией, разработанной О. А. Алекиным.
Решение. Преобладающим анионом в морской воде является анион хло-ра, поскольку его концентрация, выраженная в ммоль- экв./л, намного превос-ходит концентрации других анионов (см. Задание 2). Поэтому морские воды следует отнести к классу хлоридных вод.
Преобладающим катионом в морской воде является катион натрия (см.
Задание 2),поэтому эти воды следует отнести к группе натриевых вод.
Для определения типа воды просуммируем концентрации катионов каль-ция и магния в морской воде, выраженные в ммоль- экв./л, и сравним сумму с концентрацией гидрокарбонат-иона:
Сса 2+ + Cмg 2+ = 10,0 + 45,3 = 55,З ммоль-экв./л > СНСО 3- = 2,3 ммоль-экв./л.
Следовательно, морская вода не относится к первому типу вод.
36
Сравним суммарную концентрацию анионов НСО3 и SO4 с суммарной концентрацией катионов кальция и магния в морской воде:
СНСО3- + СSO 24- = 2,3+27,6 = 29,9ммоль-экв./л < CCa 2 + + CMg2+ =
= 55,3 ммоль-экв./л.
Следовательно, морская вода не относится и ко второму типу вод.
Сравним концентрации ионов хлора и натрия, выраженные в ммоль-экв./л:
Сс l – = 534,6 ммоль-экв./л > CNa + = 459,1 ммоль-экв./л.
Следовательно, морскую воду следует отнести к третьему типу вод. Ответ: по классификации О.А.Алекина морскую воду следует отнести
к классу хлоридных вод натриевой группы третьего типа.