Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Nước cứng và làm mềm nước (Hóa học Lớp 12)

Đáp án A: SO${}_4^{2-}$, Cl${}^{-}$.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng vĩnh cửu chứa muối Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ (như CaCl${}_2$, CaSO${}_4$) không bị loại bỏ bằng đun sôi. Để làm mềm, cần chất tạo kết tủa với Ca${}^{2+}$/Mg${}^{2+}$. Na${}_2$CO${}_3$ tác dụng: $C{a}^{2+}+C{O}_3^{2-}\to CaC{O}_3\downarrow$, do đó Na${}_2$CO${}_3$ làm mềm được nước cứng vĩnh cửu. CaCl${}_2$ (chính là muối gây cứng), NaCl và Na${}_2$SO${}_4$ không tạo kết tủa với Ca${}^{2+}$ nên không có tác dụng. Kết quả khớp với đáp án nguồn (61.C).

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng tạm thời do muối hiđrocacbonat của Ca và Mg gây ra, tức chứa các ion $C{a}^{2+},M{g}^{2+},HC{O}_3^{-}$. Khi đun nước cứng tạm thời, muối hiđrocacbonat bị phân hủy: $Ca(HC{O}_3{)}_{2}oCaC{O}_{3}down+C{O}_{2}hickup+H_{2}O$ và $Mg(HC{O}_3{)}_{2}oMg(OH{)}_{2}down+2C{O}_{2}hickup$, làm mất tính cứng. Các phương án khác: B chứa $B{a}^{2+}$ (không phải nguyên nhân chính của nước cứng tạm thời), C chứa $C{l}^{-}$ (nước cứng vĩnh cửu), D chứa $N{a}^{+}$ (NaHCO₃ không gây cứng). Đáp án khớp với đáp án tham khảo 45A.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng vĩnh cửu chứa muối $CaS{O}_4$ (và $MgS{O}_4$) không thể loại bỏ bằng đun sôi. Để làm mềm, người ta dùng $N{a}_{2}C{O}_3$ vì $N{a}_{2}C{O}_3$ tác dụng với $C{a}^{2+}$ tạo kết tủa $CaC{O}_3$: $CaS{O}_4+N{a}_{2}C{O}_3\to CaC{O}_3\downarrow +N{a}_{2}S{O}_4$. Các chất khác: $CaC{O}_3$ không tan, không tác dụng; $NaOH$ và $Ca(OH{)}_2$ chỉ làm mềm nước cứng tạm thời (loại $Ca(HC{O}_3{)}_2$) chứ không hiệu quả với nước cứng vĩnh cửu. Đáp án khớp với bảng đáp án nguồn (53-B).

(AI giải đề cho tôi)
Kiểm tra từng thí nghiệm: (a) Đun nóng nước cứng tạm thời: Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O, sinh khí CO2. (b) Điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp: cathode sinh H2 (2H2O + 2e → H2 + 2OH−), anode sinh Cl2 (2Cl− → Cl2 + 2e), sinh khí. (c) Fe(OH)2 + H2SO4 đặc nóng: Fe(OH)2 + 2H2SO4đặc → FeSO4 + SO2↑ + 3H2O (H2SO4 đặc nóng oxi hóa Fe2+ thành Fe3+, sinh SO2), sinh khí. (d) Nung nóng KMnO4: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑, sinh khí. (e) Nhúng Zn vào hỗn hợp CuSO4 và H2SO4 loãng: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑ (Zn phản ứng với cả Cu2+ nhưng vẫn sinh H2 với axit dư), sinh khí. Cả 5 thí nghiệm đều sinh chất khí, đáp án A (5), khớp với đáp án nguồn 70-A.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng vĩnh cửu chứa chủ yếu ion $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ cùng gốc $S{O}_4^{2-}$, $C{l}^{-}$. Xét từng chất:
- $N{a}_{2}C{O}_3$: kết tủa cả $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ dưới dạng $CaC{O}_3$, $MgC{O}_3$ → làm mềm được.
- $N{a}_{3}P{O}_4$: kết tủa $C{a}_3(P{O}_4{)}_2$, $M{g}_3(P{O}_4{)}_2$ → làm mềm được.
- $NaOH$: chỉ kết tủa $M{g}^{2+}$ thành $Mg(OH{)}_2$, không loại được $C{a}^{2+}$ (muối canxi tan) → không làm mềm triệt để.
- $Ba(OH{)}_2$: loại $S{O}_4^{2-}$ (thành $BaS{O}_4$) và $M{g}^{2+}$ (thành $Mg(OH{)}_2$) nhưng sinh ra $Ca(OH{)}_2$ ít tan vẫn gây độ cứng → không được tính.
- HCl: không kết tủa được ion cứng, còn làm tăng độ cứng → không làm mềm.
Vậy chỉ có 2 chất ($N{a}_{2}C{O}_3$ và $N{a}_{3}P{O}_4$) làm mềm nước cứng vĩnh cửu, khớp với đáp án A.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng là nước chứa nhiều ion Ca²⁺ và/hoặc Mg²⁺. Xét từng loại: (a) chứa nhiều Ca²⁺ → nước cứng. (b) chứa nhiều Ca²⁺, Mg²⁺ kèm HCO₃⁻ (nước cứng tạm thời) → nước cứng. (c) chứa ít Ca²⁺, Mg²⁺; nhiều SO₄²⁻ không làm nước cứng → không phải nước cứng. (d) chứa nhiều Mg²⁺ kèm Cl⁻ (nước cứng vĩnh cửu) → nước cứng. Vậy chỉ có (c) không phải là nước cứng → đáp án C.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng là nước chứa nhiều ion $C{a}^{2+}$ và/hoặc $M{g}^{2+}$. Xét từng loại: (a) chứa nhiều $C{a}^{2+}$ → nước cứng. (b) chứa nhiều $C{a}^{2+},M{g}^{2+},HC{O}_3^{-}$ → nước cứng tạm (cứng bicarbonate). (c) chứa ít $C{a}^{2+},M{g}^{2+}$ (chỉ nhiều $S{O}_4^{2-}$) → không phải nước cứng. (d) chứa nhiều $M{g}^{2+}$ (dù ít $C{a}^{2+}$) → nước cứng vĩnh cửu. Vậy chỉ có (c) không phải nước cứng, khớp đáp án C trong tài liệu.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng tạm thời chứa muối Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2. Có thể làm mềm bằng: đun sôi, NaOH (Ca(HCO3)2 + 2NaOH → CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O), Na2CO3 (Ca(HCO3)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaHCO3), Na3PO4 (tạo Ca3(PO4)2, Mg3(PO4)2 kết tủa). NaNO3 không phản ứng với Ca2+, Mg2+ (tất cả muối nitrat đều tan) nên không làm mềm được nước cứng. Đáp án D, khớp với đáp án nguồn (Câu 6: D).

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng tạm thời chứa ion Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ dưới dạng bicarbonate (HCO${}_3^{-}$). Các chất dùng để làm mềm nước cứng tạm thời gồm: Na${}_2$CO${}_3$ (kết tủa CaCO${}_3$: Ca${}^{2+}$ + CO${}_3^{2-}$ → CaCO${}_3$↓), NaOH (Ca(HCO${}_3$)${}_2$ + 2NaOH → CaCO${}_3$↓ + Na${}_2$CO${}_3$ + 2H${}_2$O), Na${}_3$PO${}_4$ (kết tủa Ca${}_3$(PO${}_4$)${}_2$). Còn NaNO${}_3$ không tạo kết tủa với Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ vì mọi muối nitrat đều tan tốt, nên không thể loại ion gây cứng. Vậy chất không dùng để làm mềm nước cứng tạm thời là NaNO${}_3$.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng vĩnh cửu chứa muối CaSO₄, MgSO₄... không phân hủy khi đun sôi, nên đun sôi không làm mềm được. Các cách dùng Na₂CO₃ (tạo CaCO₃ kết tủa), Na₃PO₄ (tạo Ca₃(PO₄)₂ kết tủa) và trao đổi ion đều làm mềm được nước cứng vĩnh cửu. Vậy đáp án là B.

(AI giải đề cho tôi)
Nước có tính cứng vĩnh cửu chứa muối $CaS{O}_4$, $MgS{O}_4$ (không bị loại bỏ bằng đun sôi). Đun sôi chỉ làm mềm nước cứng tạm thời (loại $Ca(HC{O}_3{)}_2$, $Mg(HC{O}_3{)}_2$). Các cách dùng $N{a}_{2}C{O}_3$, $N{a}_{3}P{O}_4$ (kết tủa $CaC{O}_3$, $C{a}_3(P{O}_4{)}_2$) và trao đổi ion đều làm mềm được nước cứng vĩnh cửu. Vậy cách KHÔNG dùng được là đun sôi nước.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng vĩnh cửu chứa ion Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ (dạng muối sunfat, clorua). Các chất làm mềm nước cứng vĩnh cửu là những chất tạo kết tủa với Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$:
- Na${}_2$CO${}_3$: $C{a}^{2+}+C{O}_3^{2-}\to CaC{O}_3\downarrow$ — làm mềm được.
- NaOH: $M{g}^{2+}+2O{H}^{-}\to Mg(OH{)}_2\downarrow$; $C{a}^{2+}+C{O}_3^{2-}$ (từ HCO${}_3^{-}$ trong nước) kết tủa — làm mềm được.
- Ba(OH)${}_2$: kết tủa $Mg(OH{)}_2$, $CaC{O}_3$, $BaS{O}_4$ — làm mềm được.
- Na${}_3$PO${}_4$: $3C{a}^{2+}+2P{O}_4^{3-}\to C{a}_3(P{O}_4{)}_2\downarrow$ — làm mềm được.
- HCl: không tạo kết tủa với Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$, chỉ tác dụng với muối hiđrocacbonat (nước cứng tạm thời) nên không làm mềm nước cứng vĩnh cửu.
Vậy có 4 chất, đáp án B.

(AI giải đề cho tôi)
a) Đúng. Nước vôi tôi tác dụng với HCO3^- gây cứng tạm thời: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O, nên làm mềm được nước cứng tạm thời.

b) Sai. Khối lượng vôi tôi cần = 2000 × 8/100 = 160 kg, không phải 40 kg.

c) Đúng. Bảo toàn điện tích: tổng điện tích dương = 1,2 + 2×3,0 + 2×1,0 = 9,2 mM; tổng điện tích âm = 0,6 + 2×0,1 + x = 0,8 + x → x = 8,4 mM. Trong 2 lít: n(HCO3^-) = 16,8 mmol → n(CO3^2-) = 8,4 mmol; n(Ca^2+) = 6 mmol, n(Mg^2+) = 2 mmol nên kết tủa hết 6 mmol CaCO3 và 2 mmol MgCO3, dư 0,4 mmol CO3^2-. Chất tan còn lại: NaCl 1,2 mmol (70,2 mg), Na2SO4 0,2 mmol (28,4 mg), Na2CO3 0,4 mmol (42,4 mg). Tổng = 70,2 + 28,4 + 42,4 = 141 mg. ✓

d) Sai. Phương trình cân bằng: Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 và 4FeSO4 + 4Ca(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 4CaSO4. Gọi n(Fe2(SO4)3) = a, n(FeSO4) = 8a; n(Ca(OH)2) = 3a + 8a = 11a = 91,575/74 = 1,2375 mol → a = 0,1125 mol. Tổng n(Fe) = 2a + 8a = 1,125 mol trong 10 m³ = 10 000 L → nồng độ Fe = 0,1125 mmol/L → khối lượng Fe = 0,1125 × 56 = 6,3 mg/L. So với ngưỡng 0,30 mg/L: 6,3/0,3 = 21 lần, không phải 25 lần.
a) (AI giải đề cho tôi)
Ca(OH)2 làm mềm nước cứng tạm thời: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O.
b) (AI giải đề cho tôi)
Khối lượng vôi tôi = 2000 × 8/100 = 160 kg, không phải 40 kg.
c) (AI giải đề cho tôi)
Bảo toàn điện tích cho x = 8,4 mM. Sau khi đun sôi 2 lít: kết tủa 6 mmol CaCO3 và 2 mmol MgCO3; chất tan còn lại NaCl 1,2 mmol (70,2 mg) + Na2SO4 0,2 mmol (28,4 mg) + Na2CO3 0,4 mmol (42,4 mg) = 141 mg.
d) (AI giải đề cho tôi)
n(Ca(OH)2) = 1,2375 mol = 11a → a = 0,1125 mol; n(Fe) = 10a = 1,125 mol trong 10 000 L → 6,3 mg/L, cao gấp 21 lần (không phải 25 lần) ngưỡng 0,30 mg/L.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng vĩnh cửu chứa muối Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ (như CaSO${}_4$, CaCl${}_2$) không bị loại bằng đun sôi. Để làm mềm cần chất tạo kết tủa với Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$. Na${}_3$PO${}_4$ cung cấp ion PO${}_4^{3-}$ tạo kết tủa khó tan: $3C{a}^{2+}+2P{O}_4^{3-}\to C{a}_3(P{O}_4{)}_2\downarrow$, $3M{g}^{2+}+2P{O}_4^{3-}\to M{g}_3(P{O}_4{)}_2\downarrow$, nhờ đó loại bỏ Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ khỏi nước. NaOH chỉ làm mềm nước cứng tạm (loại Mg${}^{2+}$ nhưng không loại hiệu quả CaSO${}_4$); HCl và Ca(OH)${}_2$ không làm mềm nước cứng vĩnh cửu. Đáp án khớp với đáp án nguồn (câu 16: D).

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng tạm thời chứa Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2. Có thể làm mềm bằng: Ca(OH)2 (Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O; Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + 2CaCO3↓ + 2H2O), Na2CO3 (Ca2+ + CO3^2− → CaCO3↓), Na3PO4 (Ca3(PO4)2↓). HCl không tạo kết tủa, không loại ion Ca2+, Mg2+ nên không dùng để làm mềm nước cứng. Đáp án D, khớp với đáp án nguồn (Câu 15: D).

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng vĩnh cửu chứa muối $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ (như $CaS{O}_4$, $CaC{l}_2$, $MgC{l}_2$) không bị loại bằng đun sôi. Xét từng chất:
- $N{a}_{2}C{O}_3$: $C{a}^{2+}+C{O}_3^{2-}\to CaC{O}_3\downarrow$; $M{g}^{2+}+C{O}_3^{2-}\to MgC{O}_3\downarrow$ → làm mềm được.
- $N{a}_{3}P{O}_4$: $3C{a}^{2+}+2P{O}_4^{3-}\to C{a}_3(P{O}_4{)}_2\downarrow$ → làm mềm được.
- $NaOH$: chỉ chuyển $HC{O}_3^{-}$ thành $C{O}_3^{2-}$ (hữu hiệu với nước cứng tạm thời); với muối $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ của axit mạnh, $NaOH$ chỉ kết tủa $Mg(OH{)}_2$ nhưng không loại $C{a}^{2+}$ (theo SGK, NaOH dùng làm mềm nước cứng tạm thời) → không tính.
- $HCl$: không kết tủa ion cứng, còn làm tăng độ tan → không.
- $Ba(OH{)}_2$: với $CaS{O}_4$ chỉ tạo $BaS{O}_4\downarrow$ và $Ca(OH{)}_2$ tan, không loại được $C{a}^{2+}$ → không.
Vậy có 2 chất ($N{a}_{2}C{O}_3$ và $N{a}_{3}P{O}_4$) → đáp án A, khớp với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Xét từng phát biểu: (a) Đúng – nước chứa nhiều cation Ca²⁺ và Mg²⁺ là nước cứng. (b) Đúng – phối tử có thể mang điện tích (như Cl⁻, CN⁻, OH⁻) hoặc trung hòa (như NH₃, H₂O, CO). (c) Sai – trong hợp kim Fe–Zn, Zn hoạt động hóa học mạnh hơn Fe nên Zn bị ăn mòn trước (Fe được bảo vệ); chỉ trong hợp kim Fe–C thì Fe bị ăn mòn trước. (d) Đúng – SO₂ tạo ra H₂SO₃/H₂SO₄ trong khí quyển, là nguyên nhân chủ yếu gây mưa acid. (e) Đúng – Fe đẩy Cu²⁺ ra khỏi dung dịch: Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu, đồng Cu màu đỏ bám vào đinh sắt. Vậy có 4 phát biểu đúng → đáp án D, khớp với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Cần loại đồng thời Ca${}^{2+}$ và Mg${}^{2+}$ khỏi nước. Dùng Na${}_2$CO${}_3$: CO${}_3^{2-}$ kết tủa cả hai cation:
$$C{a}^{2+}+C{O}_3^{2-}\to CaC{O}_3\downarrow$$
$$M{g}^{2+}+C{O}_3^{2-}\to MgC{O}_3\downarrow$$
Ngoài ra, với muối hiđrocacbonat: $Ca(HC{O}_3{)}_2+N{a}_{2}C{O}_3\to CaC{O}_3\downarrow +2NaHC{O}_3$, tương tự với Mg. NaOH chỉ kết tủa Mg(OH)${}_2$ và Ca(OH)${}_2$ với lượng vừa đủ khó kiểm soát (Ca(OH)${}_2$ tan tương đối), K${}_2$SO${}_4$ chỉ kết tủa một phần CaSO${}_4$ (tan khá), NaNO${}_3$ không tạo kết tủa. Vậy Na${}_2$CO${}_3$ là dung dịch loại đồng thời các cation. Đáp án khớp với đáp án nguồn (Câu 7: C).

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng tạm thời chứa muối hiđrocacbonat của Ca và Mg, chủ yếu là Ca(HCO3)2 (và Mg(HCO3)2). Muối này bị phân hủy khi đun sôi: Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O, nên độ cứng bị loại bỏ bằng đun sôi. Na3PO4 không gây cứng nước; CaCl2 và MgCl2 gây nước cứng vĩnh viễn (không loại được bằng đun sôi). Đáp án A, khớp với đáp án nguồn ở trang 19.