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1、硬水及其软化,硬水及其软化,硬水和软水 硬度及其的种类 硬度的计算 课堂练习（1） 硬水的危害 硬水软化的方法 课堂练习（2） 课堂小结,硬水和软水,硬水 溶有较多量的钙离子，镁离子的水。 如矿泉水，自来水，以及自然界中的地面水和地 下水等。 软水 只溶有少量或者不含钙离子，镁离子的水。 如雨水，雪水，纯净水等。,矿泉水和蒸馏水有什么区别？,1实验,硬度,硬度,最初硬度是指水能溶解肥皂的程度,现在主要指水中含钙离子镁离子的浓度,硬度定义 1升水中含有10mmgCaO 或者相当于10mmgCaO)称为1度（1。),硬度的种类,暂时硬度,CaCO3+H2O+CO2= Ca(HCO3)2,定义：由C
2、a（HCO3)2和Mg（ HCO3)2引 起的硬度,桂林地区有很多的溶洞，是怎么形成的？溶洞中和附近的水有什么特点？,煮沸暂时硬水时的反应：,请翻看书后的溶解度附表， 说出CaCO3 和MgCO3 溶解度的差别。,CaCO3不溶， MgCO3 微溶,所以碳酸镁在进一步加热的条件下 还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁。,实验二,所以水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2 ， 可以用稀盐酸洗，但是为了防止腐蚀设备，需要加入合适的缓蚀剂。,永久硬度,？思考：钙和镁形成的可溶性盐还有哪些？,还有：硫酸钙 硫酸镁 氯化钙 硝酸钙 硝酸镁,？思考：可以也象暂时硬水那样煮沸消除吗？提示： 用反证法思考比
3、如说：假如氯化镁加热煮沸能反应的话，生成什么物质？可能吗？,定义：由钙镁硫酸盐和氯化物引起的，不能用煮沸法消除的硬度叫做永久硬度。,水的硬度,看课本：水中有哪些阴离子？哪些阳离子？,水的硬度往往是暂时硬度和永久硬度的总和。,阴离子有：HCO3-，CO32-，Cl-，SO42-，NO3- 等 阳离子有：Ca2+ ,Mg2+ 等,硬水和软水 硬水：硬度大于8度的水 软水：硬度小于8度的水 自然界中只有雨水、雪水这样的结晶水才是纯软水。,蒸馏水 暂时硬水 永久硬水,煮沸,蒸馏水和永久硬水,暂时硬水,永久硬水,肥皂水,蒸馏水,你还能想出其他方法来吗？,硬度的计算,由定义可以知道：硬度并不是由单一的离子
4、引起的,计算的步骤,折算统一 将镁离子都折算成钙离子,1mmol 钙离子 0.5mmol镁离子,硬度定义 1升水中含有10mmgCaO （相当于10mmgCaO)称为1度（1。）,水中其实并不存在CaO，因为CaO与水反应生成Ca（OH）2。相当于的意思是把水中的钙离子看成以CaO的形式存在,含有1.5mmol 钙离子 1mmol=10-3mol,例如：1升水中有,硬度的其他单位（选学）,mmolL-1（1/2Ca）mgL-1CaOmgL-1CaCO3 10 mg/LCaO（德国度）10 mg/LCaCO3（ 法国度）,那么，这些单位之间是如何换算的呢?,单位之间的换算1 mmol/L（1/2
5、Ca）= 28 mg/LCaO = 50 mg/LCaCO3 = 2.8 德国度 = 5 法国度你换算对了吗？,返回,课堂练习（1）,雀巢矿泉水， 钙离子 3740mg/L 镁离子 14.015.5mg/L，试计算它的硬度。 (单击鼠标左键看答案),解：一升水中,钙离子和镁离子的物质的量分别为：n钙离子=40/40（mmol） n镁离子=15/24（mmol）按照定义，将镁离子折算成钙离子，那么n钙离子总=40/40+15/24 (mmol) 再把钙的存在形式看成是CaO mCaO= MCaO n钙离子总=56 (40/40+15/24) (mg) 根据硬度定义计算得: 硬度= mCaO(mg
6、) /10(mg/度)9度,下一题,题2,2.四种硬水，其硬度分别由（1）CaCl2 （2） CaSO4 （3）MgCl2 （4） MgSO4 引起，四种溶液的硬度相同。 它们质量浓度最大的是 ，最小的是 。,【分析】硬度相同，即它们物质的量相同，(一个镁离子折算成一个钙离子.) 那么，分子量最大的质量浓度最大(m质量浓度=M分子量C物质的量)，反之最小。 所以, 质量浓度最大的是（2），最小的是（3）。,下一题,题3,3.有一最硬水，硬度是由碳酸氢镁引起的，测定硬度为30度。取一升这种水，常压下加热蒸发，最后得到残渣多少克？,【分析】硬度的计算是把镁离子折算成氧化钙，只含有碳酸氢镁的暂时硬水
7、加热煮沸，最后得到的残渣是氢氧化镁。,所以： 水中相当于含有钙离子的质量：m=30度*10毫克/度=300毫克 钙离子看成是以氧化钙的形式，所以钙离子的物质的量为 n=300/56 毫摩尔 一个钙离子由一个镁离子折算得到，所以 n镁离子=n钙离子=300/56毫摩尔=0.3/56摩尔 最后镁离子转化为氢氧化镁，质量为：0.32/56*58=0.31克,返回,硬水的危害,硬水与人体健康,长期饮用硬度过高的水对人体健康不利高硬度水中与结合SO有苦涩味，还会使人的肠胃功能紊乱，出现站是性的腹胀，排气多，腹泻等现象。久居南方的人初到北方，开始一段时间会出现“水土不服”的现象，是因为北方不少地方饮用硬度
8、比较高的地下水，而时间长了，胃肠逐渐适应后，这种现象就会随之消失。,那么硬水毫无是处了吗？,不对，否则怎么会有那么多的人要买矿泉水喝呢？,原来钙和镁都是生命必需元素中的宏量金属元素 科学和医学家们还调查发现，人的某些心血管疾病，如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率，与饮水的硬度成反比，水质硬度低，死亡率反而高。 长期饮用过硬或者过软的水都不利与人体健康。 我国规定：饮用水的硬度不得超过25度,硬水对我们的生产和生活也有很大的危害洗涤浪费肥皂锅炉结成水垢，危害生产所以，我们必须将硬水进行软化。那么，就让我们接着学习硬水软化的方法吧！,返回,硬水软化的方法,煮沸法 离子交换法 石灰-纯碱法 其他方法
9、,煮沸法(复习),煮沸暂时硬水时的反应：,仅仅适用于软化 硬水,暂时性,离子交换法,碳质离子交换剂 离子交换树脂 磺化煤（黑色颗粒，不溶于酸碱）,碳质离子交换剂：磺化煤 NaR 烟煤和褐煤用发烟硫或浓硫酸处理后的产物 钠离子可以交换水中的钙镁离子,交换,交换：2NaR+Ca2+=CaR2+2Na2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+,交换过程,再生,交换并非是无止境的。当交换后的水不再符合软水的标准时，磺化煤就失效了，需要,再生： 用810的食盐水浸泡磺化煤交换剂。CaR2+2Na=2NaR+Ca2+MgR2+2Na+2NaR+Mg2+,再生过程是交换过程的逆过程。,水质变化,思考回忆：经过离
10、子交换的水，水质有什么变化？,交换：2NaR+Ca2+=CaR2+2Na2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+,水质变化：原水硬度降低 阴离子基本不变钠离子数目大大增加,磺化煤缺点：不耐热，交换容量小，再生剂消耗大。交换容量和原水硬度以及再生水平有关，影响因素较多。,优点：质量高，占地小，设备简单，操作方便。,性状：透明或半透明，颜色有黄色，白色等，形状 有交换膜，球状，柱状等,用途：纯水制取（H型OH型）硬水软化，原料提纯，有机合成等。,缺点：原水硬度和碱度高时，经济效益不 好。,返回,离子交换树脂（选学）,石灰纯碱法,工业上也用化学药剂来软化硬水。 CaO白色粉末 CaO+H2O=Ca(O
11、H)2 (避免灰尘污染),想想还有哪些可能发生的反应？,实验（2）,返回,水垢的主要成分是什么？如何消除？,课堂练习（2）,1. 有一磺化煤离子交换柱，经过实验证明已经失效，如何处理使它再生？,再生： 用810的食盐水浸泡离子 交换柱。,2. 写出用熟石灰软化暂时硬水时可能发生的反应方程式。,1. Ca(OH)2+CO2=CaCO3 +H2O2. Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3 +2H2O 3. 2Ca(OH)2+Mg(HCO3)2=2CaCO3 +Mg(0H)2 +2H2O你能从这些方程式中得到什么启示？,可知：暂时硬度加入石灰就可以完全消除， HCO3都被转化成CO32-
12、,3. 在上一题第三个方程式中 2Ca(OH)2+Mg(HCO3)2=2CaCO3 +Mg(0H)2 +2H2O ， 如果是碳酸氢镁过量，反应方程式如何？,答：首先生成氢氧化镁。 Ca(OH)2+Mg(HCO3)2= Mg(0H)2 +Ca（HCO3）2,返回,硬水及其软化知识点,1、 硬水和软水2、 硬水的种类3、 硬度的规定4、 硬度的计算5、 硬水的危害6、 软化的方法,返回,矿泉水,纯净水,肥皂水,解释：肥皂的有效成份是硬脂酸钠Na(C18H3502)2， 矿泉水中发生反应： 2Na(C18H3502) + Ca2+ Ca(C18H3502)2 （白色沉淀）+2Na+ ， 2Na(C1
13、8H3502) + Mg2+ Mg(C18H3502)2 （白色沉淀）+2Na+ 而纯净水中的钙镁离子几乎没有，所以肥皂水滴入振荡后只是产生肥皂泡。,实验一,离子交换柱,返回,交换过程,返回,化学方程式（选学),A. Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3 +2H2O,B. 2Ca(OH)2+Mg(HCO3)2=2CaCO3 +Mg(0H)2 +2H2O,由A和B可知：暂时硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被转化成CO32-,C. Ca(OH)2+MgSO4=MgOH)2 +CaSO4,D. Ca(0H)2+MgCl2=Mg(OH)2 +CaCl2,由C和D可知：镁的永久硬度在石灰的作用下转化为等物质的量的钙的硬度,E. Ca2+ CO32-= CaCO3 ,由以上各式可知：镁最后都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀的,F. Ca(OH)2+CO2=CaCO3 +H2O,综合以上方程式，我们可以得到如下结论：,纯碱加入量：消耗在永久硬度上，所以：n纯碱n原水钙离子永硬n原水镁离子永硬n过量的石灰,纯碱加入量：消耗在永久硬度上，所以：n纯碱n原水钙离子永硬n原水镁离子永硬n过量的石灰,返回,
