高中化学专题一多样化的水处理技术第二单元硬水软化学案苏教版选修2

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1、第二单元　硬水软化1．知道硬水和软水，了解水的硬度、暂时硬度和永久硬度，知道硬度的表示方法和简单的测定方法。2．了解加热法、药剂软化法、离子交换法软化硬水的原理。3．了解硬水对生产生活用水的影响。能用相关化学知识解释日常生活中一些和水的硬度有关的现象。各个品牌的矿物质水在市场上一直卖得很火。很少有人追问，在水中添加矿物质类的食品添加剂，有必要吗？会安全吗？消费者一般把矿物质水等同于矿泉水，以为对人体有益。南方某报发表大篇幅文章，对某品牌矿物质水进行“揭秘”，称其为“靠添加剂赚大钱”；同题配发一幅漫画更是形象生动，将该品牌矿物质水描画成直接从水龙头放水装瓶，然后贴上矿物质水的标签。专家呼吁，国

2、家应通过立法或行政规范的形式，禁止在饮用水中添加食品添加剂，保障国民饮水安全。思考：纯净水能长期饮用吗？矿物质水有利于健康吗？提示：纯净水中没有人体必需的矿质元素，矿物质水的酸碱度不符合要求，对人体健康不利。一、暂时硬度和永久硬度1．天然水中钙、镁离子的作用天然水中含有钙、镁等离子，含有少量Ca2＋、Mg2＋的水对人体是有利的。Ca2＋可以补充牙齿和骨骼所需要的钙，Ca2＋、Mg2＋能减缓铁制输水管道上铅的溶出。但有些地区的天然水中含有较多的钙、镁离子，这种水叫做硬水。这种水不宜洗涤衣物。工业锅炉若使用硬水，容易沉积水垢。锅炉壁上形成水垢后，不但浪费燃料，甚至可能引起锅炉爆炸。2．硬水和软水

3、硬水：含有较多Ca2＋、Mg2＋的水。软水：含有少量Ca2＋、Mg2＋或不含Ca2＋、Mg2＋的水。3．暂时硬度和永久硬度暂时硬度：水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起的。永久硬度：水的硬度是由钙、镁的硫酸盐或氯化物等引起的。天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。二、硬水软化硬水软化的方法通常有加热法、药剂法和离子交换法等。1．具有暂时硬度的水可用加热法进化软化。2．具有永久硬度的水可采用药剂法和离子交换法进行软化。(1)常用化学药剂有纯碱和石灰等，其原理可表示为：Ca2＋＋CO===CaCO3↓CaO＋H2O===Ca(OH)2Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓(2

4、)离子交换法软化硬水的原理。硬水先后通过分别装有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的离子交换柱。硬水中的Ca2＋、Mg2＋等阳离子和HCO、Cl－、SO等阴离子先后与交换树脂中的H＋、OH－起离子交换作用，从而使硬水软化。有关反应如下：2RSO3H＋Ca2＋===(RSO3)2Ca＋2H＋RN(CH3)3OH＋Cl－===RN(CH3)3Cl＋OH－H＋＋OH－===H2O(3)离子交换法的特点和应用。①特点：离子交换树脂使用一段时间后就失去了软化硬水的能力。可用强酸或者强碱的稀溶液处理使之再生，即发生上述离子交换反应的逆反应。这种软化硬水的方法具有比药剂软化法质量高、设备简单、占用面积小、操作

5、方便等优点。②应用：离子交换法是目前常用的硬水软化方法，使用比较普遍。例如软化机软化水和实验室去离子水的制备。思考讨论：一条柔软的毛巾，用久了，就会变得又干又硬，这是怎么回事呢？如何处理？提示：在我们的生活用水中，往往溶解有许多种矿物质，其中含钙、镁盐较多的水叫硬水。自来水、河水和井水都是天然硬水。洗脸用的香皂中的主要成分，溶于水后会和钙、镁结合，形成不溶于水的沉淀物。时间久了，这些沉淀物就会一点一点地积存在纤维中间，使毛巾变得干硬。把发硬的毛巾放进醋水中煮，能使沉淀物脱落，毛巾会重新变软。1．硬水的分类及危害如果水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的，这种硬度叫做暂时硬

6、度；如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度。天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。水的硬度过高对生活和生产都有害处。例如，洗涤用水如果硬度太高，水中的Ca2＋、Mg2＋与肥皂反应生成不溶于水的物质，不仅浪费肥皂，也洗不干净衣物。在工业上对水的硬度也有要求，如锅炉用水如果硬度太高，长期烧煮后，水里的钙盐和镁盐会在锅炉内结成锅垢，使锅炉内金属管道的导热能力大大降低，不但浪费燃料，而且会导致管道局部过热，使锅炉管道变形或损坏，严重时会引起爆炸事故。所以硬水的软化非常重要。拓展思考1：水为什么存在硬度？提示：天然水与空气、岩石和土壤等长期接触，其中溶解了许多杂质，如无机

7、盐类、某些可溶性有机物以及气体等，通常含有Ca2＋、Mg2＋等阳离子和HCO、CO、SO、Cl－、NO等阴离子。不同地区的天然水里含有这些离子的种类和数量不同。一般地说，地下水、泉水中含Ca2＋、Mg2＋较多，而雨水、河水、湖水中含Ca2＋、Mg2＋少一些。通常按水中Ca2＋、Mg2＋的多少，把天然水分为硬水和软水。含有较多Ca2＋、Mg2＋的水叫做硬水；含有少量Ca2＋、Mg2＋或不含Ca2＋、Mg2＋的水