高二化學(xué)硬水軟化

第二單元硬水軟化

課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)第二單元硬水軟化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解水的硬度及其表示方法。2．了解硬水軟化的方法及原理。課前自主學(xué)案一、暫時(shí)硬度和永久硬度水的硬度一般是指水里含_______離子濃度的總和,單位為毫摩/升(mmol·L－1).一般把1L水里含有10mgCaO(或含相當(dāng)于10mgCaO的物質(zhì),如含7.1mgMgO)稱為1度(1°).鈣、鎂1．硬水和軟水硬水:_____________________________.如礦泉水、自來(lái)水,以及自然界中的地面水和地下水等.軟水:只溶有少量或不含鈣離子、鎂離子的水.區(qū)別硬水與軟水的方法:(1)加入肥皂水振蕩,有大量泡沫產(chǎn)生的是軟水,泡沫很少且有沉淀產(chǎn)生的是硬水.溶有較多的鈣離子、鎂離子的水完全免費(fèi),無(wú)需注冊(cè),天天更新！____________________________;____________________________.2．水的硬度暫時(shí)硬度:由______________________引起的硬度.永久硬度:由______________________引起的,不能用煮沸法消除的硬度.暫時(shí)硬度和永久硬度的區(qū)別在于所含的主要陰離子種類不同,天然水的硬度是_________與________的總和.Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物暫時(shí)硬度永久硬度思考感悟1．(1)水為什么存在硬度？(2)毛巾使用久了為什么會(huì)變硬？二、硬水軟化1．加熱法(適用于降低水的暫時(shí)硬度)Ca(HCO3)2;_____________________Mg(HCO3)2

.______________________其中值得注意的是:煮沸時(shí)分解形成的碳酸鎂在繼續(xù)受熱的情況下生成更難溶解的Mg(OH)2沉淀,反應(yīng)方程式是：MgCO3＋H2O._____________________Mg(OH)2↓＋CO2↑2．藥劑軟化法在水里加入適當(dāng)?shù)乃巹?使溶解在水里的鈣、鎂鹽轉(zhuǎn)化為難溶于水的物質(zhì)[如CaCO3、Mg(OH)2等沉淀]從水中析出,進(jìn)而達(dá)到軟化硬水的目的.常用的藥劑有______、______等.3．離子交換法離子交換法是使離子交換樹(shù)脂上的離子與水中的離子進(jìn)行交換,以除去水中的陰、陽(yáng)離子的方法.石灰純堿nHR＋Mn＋MRn＋nH＋mROH＋Ym－RmY＋mOH－由以上兩式可知，在離子交換反應(yīng)中，水中的陽(yáng)離子、陰離子被轉(zhuǎn)移到了離子交換樹(shù)脂上，而離子交換樹(shù)脂上可交換的H＋或OH－轉(zhuǎn)入水中。在進(jìn)行水處理時(shí)，如果需要將水中的陽(yáng)離子、陰離子都除去，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂可以交替使用。交換完成后的樹(shù)脂用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的稀溶液處理可重新恢復(fù)交換能力，這個(gè)過(guò)程叫做樹(shù)脂的再生。離子交換技術(shù)在水處理領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。通過(guò)離子交換可以除去水中的無(wú)機(jī)鹽，但是不能除去水里的細(xì)菌和病毒，因此在生產(chǎn)純凈水的過(guò)程中，還需要借助其他的技術(shù)。思考感悟2．用離子交換樹(shù)脂軟化水，是先把水通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，還是先通過(guò)陰離子交換樹(shù)脂？為什么？若順序反過(guò)來(lái)，則硬水中的Ca2＋、Mg2＋等陽(yáng)離子與陰離子交換樹(shù)脂中的OH－起反應(yīng)，而生成沉淀，影響離子交換的效率。課堂互動(dòng)講練水的硬度如果水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的,這種硬度叫做暫時(shí)硬度;如果水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的,這種硬度叫做永久硬度.天然水大多同時(shí)具有暫時(shí)硬度和永久硬度.水的硬度過(guò)高對(duì)生活和生產(chǎn)都有害處.例如,洗滌用水如果硬度太高,水中的Ca2＋、Mg2＋與肥皂反應(yīng)生成不溶于水的物質(zhì),不僅浪費(fèi)肥皂,也洗不凈衣物.在工業(yè)上對(duì)水的硬度也有要求,如鍋爐用水如果硬度太高,長(zhǎng)期燒煮后,水里的鈣鹽和鎂鹽會(huì)在鍋爐內(nèi)結(jié)成鍋垢,使鍋爐內(nèi)金屬管道的導(dǎo)熱能力大大降低,不但浪費(fèi)燃料,而且會(huì)導(dǎo)致管道局部過(guò)熱,使鍋爐管道變形或損壞,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爆炸事故.所以硬水的軟化非常重要.

(2011年龍巖調(diào)研)下列有關(guān)水的敘述中,錯(cuò)誤的是(

)A．硬水中的Ca2＋、Mg2＋有阻礙肥皂起泡的作用B．用漂白粉對(duì)自來(lái)水消毒會(huì)增加水的硬度C．鍋爐用水必須經(jīng)過(guò)軟化D．用磺化煤軟化的水不能飲用【解析】用磺化煤軟化的硬水可以用作飲用水,而其他選項(xiàng)均正確.【答案】

D例1變式訓(xùn)練1鍋爐水垢的主要成分是(

)A．CaCO3、MgCO3

B．CaSO4、MgCO3C．CaCO3、Mg(OH)2D．CaSO4、CaCO3解析:選C.鍋爐燒水主要是將水的暫時(shí)硬度降低,發(fā)生的反應(yīng)為:又因?yàn)橹蠓袝r(shí)分解形成的碳酸鎂在繼續(xù)受熱的情況下生成更難溶解的Mg(OH)2,即發(fā)生反應(yīng)MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑,因此鍋爐水垢的主要成分是CaCO3、Mg(OH)2.石灰——純堿藥劑軟化法的化學(xué)原理加入的消石灰與硬水中的鈣、鎂等離子作用：Ca(OH)2＋Ca(HCO3)2===2CaCO3↓＋2H2O2Ca(OH)2＋Mg(HCO3)2===2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2OMgSO4＋Ca(OH)2===CaSO4＋Mg(OH)2↓后繼續(xù)加入的碳酸鈉與CaSO4、過(guò)量的石灰水作用：Na2CO3＋CaSO4===Na2SO4＋CaCO3↓Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH生成的碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀物可過(guò)濾除去。(2011年保定調(diào)研)用石灰-純堿法軟化硬水時(shí),加入石灰的作用是(

)A．能降低水的永久硬度B．能同時(shí)降低水的永久硬度和暫時(shí)硬度C．將硬度全部轉(zhuǎn)化為Ca2＋的硬度D．將硬度全部轉(zhuǎn)化為Mg2＋的硬度【解析】加石灰,使Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀,水的硬度全部轉(zhuǎn)化為Ca2＋的硬度.【答案】

C例2變式訓(xùn)練2

1L水中溶有Mg(HCO3)2和CaCl2,其濃度分別是bmol/L和2bmol/L,現(xiàn)有一種試劑(適量)能把Ca2＋、Mg2＋除去,這種試劑最好選用(

)A．Ca(OH)2 B．NaOHC．NaHCO3 D．Na2CO3離子交換軟化法離子交換法:利用了離子交換反應(yīng)原理,軟化水的質(zhì)量高.常用離子交換樹(shù)脂或磺化煤轉(zhuǎn)化硬水.用磺化煤(NaR)作離子交換劑:2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋,2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋.用食鹽溶液浸泡可使失去軟化能力的磺化煤再生:CaR2＋2Na＋===2NaR＋Ca2＋,MgR2＋2Na＋===2NaR＋Mg2＋.鹽酸預(yù)處理強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,使之轉(zhuǎn)變?yōu)镠R,并用蒸餾水洗滌至中性,然后用該樹(shù)脂軟化100mL含0.001molMg2＋的中性溶液,使Mg2＋完全被樹(shù)脂所交換,再用100mL蒸餾水洗滌樹(shù)脂.將交換液和最后的洗滌液收集在一起,所得溶液中H＋的物質(zhì)的量濃度為(

)A．1×10－2mol/L B．5×10－3mol/LC．1×10－3mol/L D．2×10－3mol/L例3【答案】

A三星學(xué)科,教師助手,學(xué)生幫手,家長(zhǎng)朋友！變式訓(xùn)練3氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的主要反應(yīng)可表示為:2HR＋M2＋===MR2＋2H＋.若將100mL只含Ca2＋的水經(jīng)過(guò)此陽(yáng)離子交換柱后,流出液用0.1000mol·L－1NaOH溶液中和,用去NaOH溶液20.00mL.則此100mL水中含