蘇教化學(xué)選修化學(xué)與技術(shù)專題1第二單元

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 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 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變硬 二 硬水軟化1 加熱法 適用于降低水的暫時(shí)硬度 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 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脂上的離子與水中的離子進(jìn)行交換 以除去水中的陰 陽離子的方法 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離子 陰離子都除去 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 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) 思考感悟2 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 為什么 若順序反過來 則硬水中的Ca2 Mg2 等陽離子與陰離子交換樹脂中的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 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 水的硬度過高對生活和生產(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)上對水的硬度也有要求 如鍋爐用水如果硬度太高 長期燒煮后 水里的鈣鹽和鎂鹽會在鍋爐內(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 而且會導(dǎo)致管道局部過熱 使鍋爐管道變形或損壞 嚴(yán)重時(shí)會引起爆炸事故 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 用漂白粉對自來水消毒會增加水的硬度C 鍋爐用水必須經(jīng)過軟化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 變式訓(xùn)練1鍋爐水垢的主要成分是 A CaCO3 MgCO3B 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 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 變式訓(xùn)練21L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 2B NaOHC NaHCO3D Na2CO3 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)酸型陽離子交換樹脂 使之轉(zhuǎn)變?yōu)镠R 并用蒸餾水洗滌至中性 然后用該樹脂軟化100mL含0 001molMg2 的中性溶液 使Mg2 完全被樹脂所交換 再用100mL蒸餾水洗滌樹脂 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 LB 5 10 3mol LC 1 10 3mol LD 2 10 3mol L 答案 A 變式訓(xùn)練3氫型陽離子交換樹脂的主要反應(yīng)可表示為 2HR M2 MR2 2H 若將100mL只含Ca2 的水經(jīng)過此陽離子交換柱后 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Ca2 A 160 00mgB 80 00mgC 40 00mgD 120 00mg 解析 選C 本題可以采用逆推法求解 即根據(jù)用去NaOH溶液的體積求出溶液中H 的物質(zhì)的量 然后再進(jìn)一步求出Ca2 的質(zhì)量 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全