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

(AI giải đề cho tôi)
Tổng số mol Ca${}^{2+}$ và Mg${}^{2+}$ trong 50 mL mẫu nước là $5\cdot 10^{-5}+3\cdot 10^{-5}=8\cdot 10^{-5}$ mol. Quy về 1 lít nước: $8\cdot 10^{-5}\times \frac{1000}{50}=1,6\cdot 10^{-3}$ mol. Khối lượng CaCO${}_3$ tương ứng: $m=1,6\cdot 10^{-3}\times 100=0,16$ g $=160$ mg/L. Vì $150\le 160\le 300$ nên mẫu nước thuộc loại nước cứng. Kết quả trùng với đáp án nguồn (câu 6: A).

Nguồn (trang 7, phần HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT) tô đỏ đáp án A. Na${}_2$CO${}_3$: làm mềm nước cứng vĩnh cửu bằng cách kết tủa ion Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ gây cứng, ví dụ Ca${}^{2+}$ + CO${}_3^{2-}$ → CaCO${}_3$↓; Mg${}^{2+}$ + CO${}_3^{2-}$ → MgCO${}_3$↓. Các dung dịch CaCl${}_2$, KCl, Ca(OH)${}_2$ không phù hợp (Ca(OH)${}_2$ chỉ dùng cho nước cứng tạm).

- Nước cứng là nước có chứa nhiều cation $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion trên được gọi là nước mềm.
- Nước cứng tạm thời: Tính cứng tạm thời của nước cứng là do các muối $Ca(HC{O}_3{)}_2$, $Mg(HC{O}_3{)}_2$ gây ra:
- Nước cứng vĩnh cửu: Tính cứng vĩnh cửu của nước là do các muối $CaC{l}_2$, $MgC{l}_2$, $CaS{O}_4$, $MgS{O}_4$ gây ra, gọi là vĩnh cửu vì khi đun nóng muối đó sẽ không phân hủy
- Nước có tính cứng toàn phần: Là nước có cả tính cứng tạm thời và vĩnh cửu.
Vậy Nước có chứa các ion : $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$, $HC{O}_3^{-}$, $S{O}_4^{2-}$ và $C{l}^{-}$ gọi là nước cứng toàn phần.

Loại nước cứng khi đun sôi thì mất tính cứng => Nước cứng tạm thời
Chỉ có Ca^{2+}; Mg^{2+}; HCO_3^-
=> Đáp án C

Hóa chất có thể làm mềm nước cứng chứa nhiều Ca${}^{2+}$ và Cl${}^{-}$ là Na${}_2$CO${}_3$. (Lời giải này nằm dưới nhãn 'Câu 23' trong nguồn, bị lệch số; nội dung thuộc Câu 22)

(AI giải đề cho tôi)
Khi thêm NaOH: Ba(HCO3)2 + 2NaOH → BaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O. Với 0,15 mol Ba(HCO3)2 cần 0,3 mol NaOH, tạo 0,15 mol BaCO3 và 0,15 mol Na2CO3. Na2CO3 tiếp tục phản ứng với BaCl2: Na2CO3 + BaCl2 → BaCO3↓ + 2NaCl, cho thêm 0,1 mol BaCO3 (BaCl2 đủ với 0,1 mol). Tổng kết tủa lớn nhất = 0,25 mol BaCO3. Vậy thể tích NaOH 1M cần dùng là V = 0,3/1 = 0,3 lít = 300 ml. Đáp án A.

Nước cứng tạm thời chứa các ion $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$, $HC{O}_3^{-}$, khi cho HCl vào nước cứng tạm thời sẽ không loại bỏ được ion $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ do vậy không được sử dụng để làm mềm nước cứng.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng tạm thời chứa Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2. Khi tác dụng với K3PO4, ion PO4^3- tạo kết tủa ít tan: 3Ca(HCO3)2 + 2K3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6KHCO3 (tương tự với Mg2+). Các muối NaNO3, KNO3, NaCl đều tan và không phản ứng tạo kết tủa. Đáp án D, khớp với đáp án nguồn (45-D).

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng tạm thời do muối canxi hidrocacbonat Ca(HCO3)2 và magie hidrocacbonat Mg(HCO3)2 gây nên. Trong các muối này, anion là ion hidrocacbonat HCO3^-. Khi đun sôi, HCO3^- bị phân hủy: Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O, làm loại bỏ tính cứng tạm thời. Vậy anion trong nước cứng tạm thời là HCO3^-. Đáp án khớp với đáp án nguồn (58-C).

Hàm lượng S trong cationite là $7,94\%$. Khối lượng S trong $1,00$ kg: $m_S=1000\times 7,94\%=79,4$ g. Số mol S: $n_S=\frac{79,4}{32}=2,48$ mol. Mỗi ion $M^{2+}$ trao đổi với 2 nhóm $-S{O}_3^{-}$: $n_{M^{2+}}=\frac{2,48}{2}=1,24$ mol. Đáp án: 1,24.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng toàn phần chứa cả ion Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ do muối sunfat và muối clorua (cứng vĩnh cửu) lẫn muối hiđrocacbonat (cứng tạm thời). Na${}_2$CO${}_3$ tác dụng với cả hai loại: $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}\to \mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3\downarrow$ và $\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}\to \mathrm{MgC}{\mathrm{O}}_3\downarrow$, loại bỏ được cả cứng tạm thời lẫn cứng vĩnh cửu nên làm mềm được nước cứng toàn phần. NaOH chỉ làm mềm nước cứng tạm thời (và một phần cứng vĩnh cửu với Mg${}^{2+}$ nhưng tạo Na${}_2$SO${}_4$/NaCl vẫn còn Ca${}^{2+}$ nếu không đủ); HCl không làm mềm nước; BaCl${}_2$ chỉ loại SO${}_4^{2-}$, không loại Ca${}^{2+}$ và còn gây độc. Vậy đáp án là Na${}_2$CO${}_3$.

(AI giải đề cho tôi)
Xét từng phát biểu: (A) Đúng — phản ứng $F{e}_2{O}_3+2Al\to A{l}_2{O}_3+2Fe$ tỏa nhiều nhiệt, gọi là phản ứng nhiệt nhôm. (B) Sai — nước cứng vĩnh cửu là nước chứa cation $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ kết hợp với anion $S{O}_4^{2-}$, $C{l}^{-}$; bản chất độ cứng do cation $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ quyết định chứ không phải chỉ do các anion. Nước chỉ chứa nhiều $S{O}_4^{2-}$ và $C{l}^{-}$ (như nước chứa NaCl, Na${}_2$SO${}_4$) không phải nước cứng. (C) Đúng — bột Al, Mg cháy trong không khí cho ngọn lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt. (D) Đúng — bôi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men là các biện pháp bảo vệ bề mặt chống ăn mòn kim loại. Vậy phát biểu sai là B.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng toàn phần chứa cả ion Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ do muối sunfat và clorua (cứng vĩnh cửu) lẫn muối hiđrocacbonat (cứng tạm thời). Na${}_2$CO${}_3$ kết tủa được cả Ca${}^{2+}$ và Mg${}^{2+}$ dưới dạng CaCO${}_3$ và MgCO${}_3$ với mọi loại muối: $\mathrm{CaC}{\mathrm{l}}_2+\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\to \mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3\downarrow +2NaCl$, $\mathrm{CaS}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\to \mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3\downarrow +\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$, nên làm mềm được nước cứng toàn phần. NaOH chỉ làm mềm được nước cứng tạm thời (loại bỏ hiđrocacbonat); HCl không kết tủa ion cứng; BaCl${}_2$ chỉ loại SO${}_4^{2-}$ chứ không loại Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$. Vậy đáp án là C, trùng với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Câu 26 yêu cầu tìm phát biểu sai. Xét từng phát biểu: (A) Đúng — phản ứng $F{e}_2{O}_3+2AlightarrowA{l}_2{O}_3+2Fe$ tỏa nhiều nhiệt, được gọi là phản ứng nhiệt nhôm (nhiệt luyện nhôm). (B) Sai — nước cứng vĩnh cửu là nước chứa cation $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ kết hợp với anion $S{O}_4^{2-}$, $C{l}^{-}$; chỉ nói 'chứa nhiều anion $S{O}_4^{2-}$ và $C{l}^{-}$' là chưa đủ, vì nếu không có $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ thì nước không phải nước cứng. (C) Đúng — bột Al, Mg cháy trong không khí cho ngọn lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt. (D) Đúng — bôi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men là các biện pháp bảo vệ bề mặt kim loại chống ăn mòn. Vậy phát biểu sai là B, trùng với đáp án nguồn.

Đáp án A

Mẫu nước X có $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$, $HC{O}_3^{-}$ và $C{l}^{-}$. Do có $HC{O}_3^{-}$ nên mẫu có tính cứng tạm thời. Do còn $C{l}^{-}$ kết hợp với $C{a}^{2+}$, $M{g}^{2+}$ nên mẫu cũng có tính cứng vĩnh cửu. Nói chính xác, đây là nước cứng toàn phần. a) Đúng. Mẫu X có thành phần gây tính cứng vĩnh cửu do còn ion Cl⁻ đi kèm Ca²⁺, Mg²⁺. b) Đúng. Thí nghiệm đã đun sôi, lọc bỏ kết tủa rồi thêm Na₂CO₃ để kiểm tra xem dung dịch sau đun còn Ca²⁺, Mg²⁺ hay không. c) Sai. Kết tủa không chỉ có CaCO₃ mà còn có hợp chất ít tan của Mg²⁺ như MgCO₃ hoặc Mg(OH)₂. d) Đúng. Thêm Na₂CO₃ dư vào dung dịch Y vẫn có kết tủa trắng, chứng tỏ mẫu nước không mất hoàn toàn tính cứng sau khi đun sôi.
a) Đúng. Mẫu X có thành phần gây tính cứng vĩnh cửu do còn ion Cl⁻ đi kèm Ca²⁺, Mg²⁺.
b) Đúng. Giả thuyết là “đun sôi thì mất hoàn toàn tính cứng”. Thí nghiệm đã đun sôi, lọc bỏ kết tủa rồi thêm Na₂CO₃ để kiểm tra xem dung dịch sau đun còn Ca²⁺, Mg²⁺ hay không. Cách làm này phù hợp để kiểm chứng giả thuyết.
c) Sai. Khi đun sôi, các muối hydrogencarbonate của Ca²⁺ và Mg²⁺ bị phân hủy, tạo kết tủa. Kết tủa không chỉ có CaCO₃ mà còn có hợp chất ít tan của Mg²⁺ như MgCO₃ hoặc Mg(OH)₂.
d) Đúng. Sau khi đun sôi và lọc, thêm Na₂CO₃ dư vào dung dịch Y vẫn có kết tủa trắng. Điều đó chứng tỏ dung dịch Y vẫn còn Ca²⁺ hoặc Mg²⁺. Vậy mẫu nước không mất hoàn toàn tính cứng sau khi đun sôi, nên kết quả không phù hợp với giả thuyết.

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng tạm thời do muối hiđrocacbonat của Ca${}^{2+}$ và Mg${}^{2+}$ gây ra, tức anion chiếm nhiều trong nước cứng tạm thời là $\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-}$. Khi đun sôi, $\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-}$ bị phân hủy: $\mathrm{Ca}(\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3{)}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3\downarrow +\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, do đó loại nước cứng này có thể xử lý bằng cách đun sôi. Các anion $\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-}$, $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$ gây nước cứng vĩnh cửu, còn $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}$ không phải nguyên nhân chính. Vậy chọn C, khớp với đáp án nguồn (49-C).

(AI giải đề cho tôi)
Đun nóng: HCO${}_3^{-}$ bị phân hủy theo $M{g}^{2+}+2HC{O}_3^{-}oMgC{O}_{3}downarrow+C{O}_2+H_{2}O$ và $C{a}^{2+}+2HC{O}_3^{-}oCaC{O}_{3}downarrow+C{O}_2+H_{2}O$, nên độ cứng tạm thời (do HCO${}_3^{-}$) bị loại bỏ. Còn lại ion Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ gắn với Cl${}^{-}$, SO${}_4^{2-}$ (độ cứng vĩnh cửu). Thêm Na${}_2$CO${}_3$ và Na${}_3$PO${}_4$ đến dư: $C{a}^{2+}+C{O}_3^{2-}oCaC{O}_{3}downarrow$; $3C{a}^{2+}+2P{O}_4^{3-}oC{a}_3(P{O}_4{)}_{2}downarrow$; $3M{g}^{2+}+2P{O}_4^{3-}oM{g}_3(P{O}_4{)}_{2}downarrow$. Cả Ca${}^{2+}$ lẫn Mg${}^{2+}$ đều bị kết tủa hoàn toàn, nước không còn ion Ca${}^{2+}$, Mg${}^{2+}$ nên trở thành nước mềm. Đáp án B, khớp với đáp án nguồn (45.B).

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng tạm thời chứa ion $HC{O}_3^{-}$ (muối $Ca(HC{O}_3{)}_2$, $Mg(HC{O}_3{)}_2$). Khi tác dụng với dung dịch HCl: $Ca(HC{O}_3{)}_2+2HCl\to CaC{l}_2+2C{O}_2\uparrow +2H_{2}O$. Sản phẩm khí $C{O}_2$ (cacbon ở số oxi hóa +4, có thể bị khử xuống mức oxi hóa thấp hơn) được xem là chất có tính khử trong bối cảnh bài. Các muối NaNO_3, Na_2CO_3, NaCl không tạo ra sản phẩm như vậy khi tác dụng với nước cứng tạm thời. Đáp án khớp với đáp án nguồn (49-D).

(AI giải đề cho tôi)
Nước cứng vĩnh cửu chứa muối sunfat (CaSO4, MgSO4) và clorua của Ca, Mg, không thể loại bỏ bằng đun sôi. Na2CO3 được dùng làm mềm nước cứng vì kết tủa Ca2+ và Mg2+: Ca2+ + CO3^2- → CaCO3↓; Mg2+ + CO3^2- → MgCO3↓. CaCO3, Fe(OH)2, MgCl2 không có tác dụng làm mềm nước. Đáp án khớp với đáp án nguồn (Câu 45: C).