高中化学 专题一 多样化的水处理技术 1.2 硬水软化课件 苏教版选修2

第二单元硬水软化1水垢的主要成分是什么？怎样除去？水垢的主要成分是什么？怎样除去？ 提示提示CaCO3、Mg(OH)2，加醋酸可以除去，加醋酸可以除去 反应为：反应为： CaCO32CH3COOH=H2OCO2Ca(CH3COO)2 Mg(OH)22CH3COOH=2H2OMg(CH3COO)22Mg(HCO3)2和Ca(HCO3)2受热易分解，书写反应方程式？3你知道你知道“水滴穿石水滴穿石”包含的化学科学道理吗？包含的化学科学道理吗？1知道硬水和软水，了解水的硬度、暂时硬度和永久硬度，知知道硬水和软水，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。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。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。常生活中一些和水的硬度有关的现象。 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 和 所需要的钙，Ca2、Mg2能减缓铁制输水管道上 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 。这种水不宜洗涤衣物。工业锅炉若使用硬水，容易 。锅炉壁上形成水垢后，不但浪费燃料，甚至可能引起 。牙齿牙齿骨骼骨骼硬水硬水沉积水垢沉积水垢锅炉爆炸锅炉爆炸铅铅2硬水和软水 硬水：含有较多 的水。 软水：含有少量 或不含 的水。3暂时硬度和永久硬度 暂时硬度：水的硬度是由 引起的。 永久硬度：水的硬度是由 等引起的。天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。Ca2、Mg2Ca2、Mg2Ca2、Mg2Ca(HCO3)2或或Mg(HCO3)2钙、镁的硫酸盐或氯化物钙、镁的硫酸盐或氯化物加热法加热法 药剂法药剂法 离子交换法离子交换法 加热法加热法 药剂法药剂法 离子交换法离子交换法 纯碱纯碱 石灰石灰 阳离子交换树脂阳离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 Ca2、Mg2 H、OH 硬水软化硬水软化 (3)离子交换法的特点和应用。特点：离子交换树脂使用一段时间后就失去了 的能力。可用 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 、 、 、 等优点。应用：离子交换法是目前常用的 方法，使用比较普遍。例如 和实验室去 的制备。软化硬水软化硬水强酸或者强碱强酸或者强碱质量高质量高设备简单设备简单占用面积小占用面积小操作方便操作方便软化机软化水软化机软化水离子水离子水硬水软化硬水软化如果水的硬度是由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。解析硬水与软水的区分是Ca2、Mg2含量的多与少，不是有与没有，故A项不对；煮沸的过程是Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2的分解以及MgCO3转变为Mg(OH)2的过程，故C项对；煮沸时能使含暂时硬度较高的硬水中的Ca2、Mg2浓度降低，但不一定能降低到软水中Ca2、Mg2的含量标准，更何况有的硬水中的硬度更多是由于永久硬度造成的，故B项不对；磺化媒只能交换阳离子，水中还含有多种阴离子和交换出的大量Na，故D项不对。答案CCa2、Mg2的含量决定水的硬度大小，由Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2引起的硬水叫暂时硬水，由氯化物和硫酸盐引起的硬水叫永久硬水。解析此题考查的是硬水的概念，含Ca2、Mg2较多的水为硬水。由CaSO4、CaCl2、MgSO4、MgCl2等引起的硬水叫永久硬水，加热不能除掉永久硬度。答案Ab适用范围：具有暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化。药剂法a定义：向水中加入适当的化学试剂，促使溶解在水中的Ca2、Mg2以沉淀的形式从水中分离出来达到软化目的的方法。b药剂：常用的药剂有纯碱、生石灰、氢氧化钠等；工业锅炉用水还常用磷酸盐处理。a原理离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂中的阳离子与水中的Ca2、Mg2发生离子交换作用，使水软化。其工艺流程如图所示。图中的离子交换剂是一种树脂，它是不溶于水但能与溶液中同电性离子进行交换的有机高分子电解质，常用NaR、HR等表示。发生的反应如下：2NaRCa2=CaR22Na2NaRMg2=MgR22Nab离子交换树脂简介离子交换树脂是由不溶于水的交换剂本体和能在水中离解的活性交换基团两部分组成的。例如，常用的苯乙烯型离子交换树脂，其交换剂本体是苯乙烯和部分对苯二乙烯共聚而成的不溶性高聚物。其分子中含有的活性基团磺酸基或季铵基分别具有交换阳离子或阴离子的性能。离子交换树脂一般为颗粒状或球状固体，不溶解于水和其他普通溶剂。离子交换树脂按分子内所含酸性基团和碱性基团，分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。由以上两式可知，在离子交换反应中，水中的阳离子、阴离子被转移到了离子交换树脂上，而离子交换树脂上可交换的H或OH转入水中。在进行水处理时，如果需要将水中的阳离子、阴离子都除去，阳离子交换树脂和阴离子交换树脂可以交替使用。交换完成后的树脂用酸或碱处理可重新恢复交换能力，这个过程叫做树脂的再生。离子交换技术在水处理领域中有着广泛的应用。通过离子交换可以除去水中的无机盐，但是不能除去水里的细菌和病毒，因此在生产纯净水的过程中，还需要借助其他的技术。c适用范围：除去暂时硬度和永久硬度。 下列方法中能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的 是()。 蒸馏煮沸加纯碱加石灰离子交换 A B C D 解析本题首先需要了解硬水中暂时硬度和永久硬度指的是 Ca2、Mg2对应的什么产物，然后根据题意进行采用除杂 的方法进行除去。能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的 方法可以采用使水形成蒸气，采用加入纯碱的方法使Ca2、 Mg2生成沉淀而除去，另外还可以采用离子交换的方法进行 除去。 答案B【例例2】 暂时硬水可用加热法。永久硬水可加沉淀剂或用离子交换法。 磺化媒(代表式NaR)是一种钠离子型交换剂，它能使硬水中的Ca2、Mg2通过交换除去而软化。现在海水(已知海水中含Na、Ca2、Mg2等阳离子)的淡化方法是使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示。(1)现有氢型阳离子交换树脂和羟型阴离子交换树脂，则(填代表式)A柱是_，B柱是_。(2)按上述顺序装柱的理由是_。【体验体验2】解析要使海水淡化，必须借离子交换树脂的作用除去海水中Na、Ca2、Mg2及Cl等离子，逐一分析两种顺序能否顺利进行海水的淡化。答案(1)HRROH(2)若先将海水通过ROH，溶液中会生成较多的OH，使Mg2转化为Mg(OH)2沉淀，造成堵塞而使海水淡化失败