高二化學(xué)硬水軟化

1、第二單元硬水軟化第二單元硬水軟化課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)第第二二單單元元硬硬水水軟軟化化學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解水的硬度及其表示方法。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。了解硬水軟化的方法及原理。課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、暫時(shí)硬度和永久硬度一、暫時(shí)硬度和永久硬度水的硬度一般是指水里含水的硬度一般是指水里含_離子濃度的總和離子濃度的總和,單位為毫摩單位為毫摩/升升(mmolL1).一般把一般把1 L水里含有水里含有10 mg CaO(或含相當(dāng)于或含相當(dāng)于10 mg CaO的物質(zhì)的物質(zhì),如含如含7.1 mg MgO

2、)稱為稱為1度度(1).鈣、鎂鈣、鎂1硬水和軟水硬水和軟水硬水硬水:_.如礦泉水、如礦泉水、自來水自來水,以及自然界中的地面水和地下水等以及自然界中的地面水和地下水等.軟水軟水:只溶有少量或不含鈣離子、鎂離子的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區(qū)別硬水與軟水的方法:(1)加入肥皂水振蕩加入肥皂水振蕩,有大量泡沫產(chǎn)生的是軟水有大量泡沫產(chǎn)生的是軟水,泡沫泡沫很少且有沉淀產(chǎn)生的是硬水很少且有沉淀產(chǎn)生的是硬水.溶有較多的鈣離子、鎂離子的水溶有較多的鈣離子、鎂離子的水_;_.2水的硬度水的硬度暫時(shí)硬度暫時(shí)硬度:由由_引起的硬度引起的硬度.永久硬度永久硬度:由由_引起的引起的,不能

3、不能用煮沸法消除的硬度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子種類不同,天然水的硬度是天然水的硬度是_與與_的總和的總和.Ca(HCO3)2和和Mg(HCO3)2鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物暫時(shí)硬度暫時(shí)硬度永久硬度永久硬度思考感悟思考感悟1(1)水為什么存在硬度？水為什么存在硬度？(2)毛巾使用久了為什么會(huì)變硬？毛巾使用久了為什么會(huì)變硬？二、硬水軟化二、硬水軟化1加熱法加熱法(適用于降低水的暫時(shí)硬度適用于降低水的暫時(shí)硬度)Ca(HCO3)2 ;_Mg(HCO3)2 ._其中值得注意的是其中值得注意的是:

4、煮沸時(shí)分解形成的碳酸鎂在繼煮沸時(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續(xù)受熱的情況下生成更難溶解的Mg(OH)2沉淀沉淀,反反應(yīng)方程式是：應(yīng)方程式是：MgCO3H2O ._Mg(OH)2CO22藥劑軟化法藥劑軟化法在水里加入適當(dāng)?shù)乃巹┰谒锛尤脒m當(dāng)?shù)乃巹?使溶解在水里的鈣、鎂鹽使溶解在水里的鈣、鎂鹽轉(zhuǎn)化為難溶于水的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為難溶于水的物質(zhì)如如CaCO3、Mg(OH)2等沉等沉淀淀從水中析出從水中析出,進(jìn)而達(dá)到軟化硬水的目的進(jìn)而達(dá)到軟化硬水的目的.常用的常用的藥劑有藥劑有_、_等等.3離子交換法離子交換法離子交換法是使離子交換樹脂上的離子與水中的離子交換法是使離子交換樹脂上的離子與水中

5、的離子進(jìn)行交換離子進(jìn)行交換,以除去水中的陰、陽離子的方法以除去水中的陰、陽離子的方法.石灰石灰純堿純堿nHRMnMRnnHmROHYmRmYmOH由以上兩式可知，在離子交換反應(yīng)中，水中的陽由以上兩式可知，在離子交換反應(yīng)中，水中的陽離子、陰離子被轉(zhuǎn)移到了離子交換樹脂上，而離離子、陰離子被轉(zhuǎn)移到了離子交換樹脂上，而離子交換樹脂上可交換的子交換樹脂上可交換的H或或OH轉(zhuǎn)入水中。轉(zhuǎn)入水中。在進(jìn)行水處理時(shí)，如果需要將水中的陽離子、陰在進(jìn)行水處理時(shí)，如果需要將水中的陽離子、陰離子都除去，陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂離子都除去，陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂可以交替使用。交換完成后的樹脂用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿可以交

6、替使用。交換完成后的樹脂用強(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)過程叫的稀溶液處理可重新恢復(fù)交換能力，這個(gè)過程叫做樹脂的再生。做樹脂的再生。離子交換技術(shù)在水處理領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。離子交換技術(shù)在水處理領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。通過離子交換可以除去水中的無機(jī)鹽，但是不能通過離子交換可以除去水中的無機(jī)鹽，但是不能除去水里的細(xì)菌和病毒，因此在生產(chǎn)純凈水的過除去水里的細(xì)菌和病毒，因此在生產(chǎn)純凈水的過程中，還需要借助其他的技術(shù)。程中，還需要借助其他的技術(shù)。思考感悟思考感悟2用離子交換樹脂軟化水，是先把水通過陽離用離子交換樹脂軟化水，是先把水通過陽離子交換樹脂，還是先通過陰離子交換樹脂？為什子交換樹

7、脂，還是先通過陰離子交換樹脂？為什么？么？若順序反過來，則硬水中的若順序反過來，則硬水中的Ca2、Mg2等陽離等陽離子與陰離子交換樹脂中的子與陰離子交換樹脂中的OH起反應(yīng)，而生成起反應(yīng)，而生成沉淀，影響離子交換的效率。沉淀，影響離子交換的效率。課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練水的硬度水的硬度如果水的硬度是由如果水的硬度是由Ca(HCO3)2或或Mg(HCO3)2所引起所引起的的,這種硬度叫做暫時(shí)硬度這種硬度叫做暫時(shí)硬度;如果水的硬度是由鈣和如果水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的,這種硬度叫做永久這種硬度叫做永久硬度硬度.天然水大多同時(shí)具有暫時(shí)硬度和永久硬度天然水大多同

8、時(shí)具有暫時(shí)硬度和永久硬度.水的硬度過高對生活和生產(chǎn)都有害處水的硬度過高對生活和生產(chǎn)都有害處.例如例如,洗滌用洗滌用水如果硬度太高水如果硬度太高,水中的水中的Ca2、Mg2與肥皂反應(yīng)與肥皂反應(yīng)生成不溶于水的物質(zhì)生成不溶于水的物質(zhì),不僅浪費(fèi)肥皂不僅浪費(fèi)肥皂,也洗不凈衣物也洗不凈衣物.在工業(yè)上對水的硬度也有要求在工業(yè)上對水的硬度也有要求,如鍋爐用水如果硬如鍋爐用水如果硬度太高度太高,長期燒煮后長期燒煮后,水里的鈣鹽和鎂鹽會(huì)在鍋爐內(nèi)水里的鈣鹽和鎂鹽會(huì)在鍋爐內(nèi)結(jié)成鍋垢結(jié)成鍋垢,使鍋爐內(nèi)金屬管道的導(dǎo)熱能力大大降低使鍋爐內(nèi)金屬管道的導(dǎo)熱能力大大降低,不但浪費(fèi)燃料不但浪費(fèi)燃料,而且會(huì)導(dǎo)致管道局部過熱而且會(huì)導(dǎo)致

9、管道局部過熱,使鍋爐管使鍋爐管道變形或損壞道變形或損壞,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爆炸事故嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爆炸事故.所以硬水的所以硬水的軟化非常重要軟化非常重要. (2011年龍巖調(diào)研年龍巖調(diào)研)下列有關(guān)水的敘述中下列有關(guān)水的敘述中,錯(cuò)誤錯(cuò)誤的是的是()A硬水中的硬水中的Ca2、Mg2有阻礙肥皂起泡的作用有阻礙肥皂起泡的作用B用漂白粉對自來水消毒會(huì)增加水的硬度用漂白粉對自來水消毒會(huì)增加水的硬度C鍋爐用水必須經(jīng)過軟化鍋爐用水必須經(jīng)過軟化D用磺化煤軟化的水不能飲用用磺化煤軟化的水不能飲用【解析】【解析】用磺化煤軟化的硬水可以用作飲用水用磺化煤軟化的硬水可以用作飲用水,而其他選項(xiàng)均正確而其他選項(xiàng)均正確.【答案】【答案

10、】D變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1鍋爐水垢的主要成分是鍋爐水垢的主要成分是()ACaCO3、MgCO3BCaSO4、MgCO3CCaCO3、Mg(OH)2 DCaSO4、CaCO3解析解析:選選C.鍋爐燒水主要是將水的暫時(shí)硬度降低鍋爐燒水主要是將水的暫時(shí)硬度降低,發(fā)發(fā)生的反應(yīng)為生的反應(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況下生成更難溶解的Mg(OH)2,即發(fā)生反應(yīng)即發(fā)生反應(yīng)MgCO3H2O Mg(OH)2CO2,因此鍋爐水垢的主要成分是因此鍋爐水垢的主要成分是CaCO3、Mg(OH)2.石灰石灰純堿藥劑軟化法的化學(xué)原理純堿藥劑軟化法的化

11、學(xué)原理加入的消石灰與硬水中的鈣、鎂等離子作用：加入的消石灰與硬水中的鈣、鎂等離子作用：Ca(OH)2Ca(HCO3)2=2CaCO32H2O2Ca(OH)2Mg(HCO3)2=2CaCO3Mg(OH)22H2OMgSO4Ca(OH)2=CaSO4Mg(OH)2后繼續(xù)加入的碳酸鈉與后繼續(xù)加入的碳酸鈉與CaSO4、過量的石灰水作、過量的石灰水作用：用：Na2CO3CaSO4=Na2SO4CaCO3Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH生成的碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀物可過濾除去。生成的碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀物可過濾除去。 (2011年保定調(diào)研年保定調(diào)研)用石灰用石灰純堿法軟化硬水純堿法軟化硬水時(shí)

12、時(shí),加入石灰的作用是加入石灰的作用是()A能降低水的永久硬度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)化為將硬度全部轉(zhuǎn)化為Ca2的硬度的硬度D將硬度全部轉(zhuǎn)化為將硬度全部轉(zhuǎn)化為Mg2的硬度的硬度【解析解析】加石灰加石灰,使使Mg2轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉沉淀淀,水的硬度全部轉(zhuǎn)化為水的硬度全部轉(zhuǎn)化為Ca2的硬度的硬度.【答案答案】C變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練21 L水中溶有水中溶有Mg(HCO3)2和和CaCl2,其其濃度分別是濃度分別是b mol/L和和2b mol/L,現(xiàn)有一種試劑現(xiàn)有一種試劑(適量適量)能把能把Ca2、Mg2除去除去,這種試劑

13、最好選用這種試劑最好選用()ACa(OH)2 BNaOHCNaHCO3 DNa2CO3離子交換軟化法離子交換軟化法離子交換法離子交換法:利用了離子交換反應(yīng)原理利用了離子交換反應(yīng)原理,軟化水的質(zhì)軟化水的質(zhì)量高量高.常用離子交換樹脂或磺化煤轉(zhuǎn)化硬水常用離子交換樹脂或磺化煤轉(zhuǎn)化硬水.用磺化用磺化煤煤(NaR)作離子交換劑作離子交換劑:2NaRCa2=CaR22Na,2NaRMg2=MgR22Na.用食鹽溶液用食鹽溶液浸泡可使失去軟化能力的磺化煤再生浸泡可使失去軟化能力的磺化煤再生:CaR22Na=2NaRCa2,MgR22Na=2NaRMg2. 鹽酸預(yù)處理強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂鹽酸預(yù)處理強(qiáng)酸型陽離子交

14、換樹脂,使之轉(zhuǎn)變使之轉(zhuǎn)變?yōu)闉镠R,并用蒸餾水洗滌至中性并用蒸餾水洗滌至中性,然后用該樹脂軟化然后用該樹脂軟化100 mL含含0.001 mol Mg2的中性溶液的中性溶液,使使Mg2完全完全被樹脂所交換被樹脂所交換,再用再用100 mL蒸餾水洗滌樹脂蒸餾水洗滌樹脂.將交換將交換液和最后的洗滌液收集在一起液和最后的洗滌液收集在一起,所得溶液中所得溶液中H的物的物質(zhì)的量濃度為質(zhì)的量濃度為()A1102 mol/L B5103 mol/LC1103 mol/L D2103 mol/L【答案】【答案】A變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3氫型陽離子交換樹脂的主要反應(yīng)可表氫型陽離子交換樹脂的主要反應(yīng)可表示為示為:2HRM2=MR22H.若將若將100 mL 只含只含Ca2的水經(jīng)過此陽離子交換柱后的水經(jīng)過此陽離子交換柱后,流出液用流出液用0.1000 molL1 NaOH溶液中和溶液中和,用去用去NaOH溶液溶液20.00 mL.則此則此100 mL 水中含水中含