苏教化学选修化学与技术专题1第二单元

欢迎进入化学课堂 第二单元硬水软化 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 学习目标 第二单元硬水软化 学习目标1 了解水的硬度及其表示方法 2 了解硬水软化的方法及原理 课前自主学案 一 暂时硬度和永久硬度水的硬度一般是指水里含 离子浓度的总和 单位为毫摩 升 mmol L 1 一般把1L水里含有10mgCaO 或含相当于10mgCaO的物质 如含7 1mgMgO 称为1度 1 钙 镁 1 硬水和软水硬水 如矿泉水 自来水 以及自然界中的地面水和地下水等 软水 只溶有少量或不含钙离子 镁离子的水 区别硬水与软水的方法 1 加入肥皂水振荡 有大量泡沫产生的是软水 泡沫很少且有沉淀产生的是硬水 溶有较多的钙离子 镁离子的水 2 水的硬度暂时硬度 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 暂时硬度和永久硬度的区别在于所含的主要阴离子种类不同 天然水的硬度是 与 的总和 Ca HCO3 2和Mg HCO3 2 钙 镁的硫酸盐或氯化物 暂时硬度 永久硬度 思考感悟1 1 水为什么存在硬度 2 毛巾使用久了为什么会变硬 二 硬水软化1 加热法 适用于降低水的暂时硬度 其中值得注意的是 煮沸时分解形成的碳酸镁在继续受热的情况下生成更难溶解的Mg OH 2沉淀 反应方程式是 Mg OH 2 CO2 2 药剂软化法在水里加入适当的药剂 使溶解在水里的钙 镁盐转化为难溶于水的物质 如CaCO3 Mg OH 2等沉淀 从水中析出 进而达到软化硬水的目的 常用的药剂有 等 3 离子交换法离子交换法是使离子交换树脂上的离子与水中的离子进行交换 以除去水中的阴 阳离子的方法 石灰 纯碱 nHR Mn MRn nH mROH Ym RmY mOH 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强酸或强碱的稀溶液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 思考感悟2 用离子交换树脂软化水 是先把水通过阳离子交换树脂 还是先通过阴离子交换树脂 为什么 若顺序反过来 则硬水中的Ca2 Mg2 等阳离子与阴离子交换树脂中的OH 起反应 而生成沉淀 影响离子交换的效率 课堂互动讲练 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 2011年龙岩调研 下列有关水的叙述中 错误的是 A 硬水中的Ca2 Mg2 有阻碍肥皂起泡的作用B 用漂白粉对自来水消毒会增加水的硬度C 锅炉用水必须经过软化D 用磺化煤软化的水不能饮用 解析 用磺化煤软化的硬水可以用作饮用水 而其他选项均正确 答案 D 变式训练1锅炉水垢的主要成分是 A CaCO3 MgCO3B CaSO4 MgCO3C CaCO3 Mg OH 2D CaSO4 CaCO3解析 选C 锅炉烧水主要是将水的暂时硬度降低 发生的反应为 又因为煮沸时分解形成的碳酸镁在继续受热的情况下生成更难溶解的Mg OH 2 即发生反应MgCO3 H2OMg OH 2 CO2 因此锅炉水垢的主要成分是CaCO3 Mg OH 2 加入的消石灰与硬水中的钙 镁等离子作用 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 后继续加入的碳酸钠与CaSO4 过量的石灰水作用 Na2CO3 CaSO4 Na2SO4 CaCO3 Na2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH生成的碳酸钙和氢氧化镁沉淀物可过滤除去 2011年保定调研 用石灰 纯碱法软化硬水时 加入石灰的作用是 A 能降低水的永久硬度B 能同时降低水的永久硬度和暂时硬度C 将硬度全部转化为Ca2 的硬度D 将硬度全部转化为Mg2 的硬度 解析 加石灰 使Mg2 转化为Mg OH 2沉淀 水的硬度全部转化为Ca2 的硬度 答案 C 变式训练21L水中溶有Mg HCO3 2和CaCl2 其浓度分别是bmol L和2bmol L 现有一种试剂 适量 能把Ca2 Mg2 除去 这种试剂最好选用 A Ca OH 2B NaOHC NaHCO3D Na2CO3 离子交换法 利用了离子交换反应原理 软化水的质量高 常用离子交换树脂或磺化煤转化硬水 用磺化煤 NaR 作离子交换剂 2NaR Ca2 CaR2 2Na 2NaR Mg2 MgR2 2Na 用食盐溶液浸泡可使失去软化能力的磺化煤再生 CaR2 2Na 2NaR Ca2 MgR2 2Na 2NaR Mg2 盐酸预处理强酸型阳离子交换树脂 使之转变为HR 并用蒸馏水洗涤至中性 然后用该树脂软化100mL含0 001molMg2 的中性溶液 使Mg2 完全被树脂所交换 再用100mL蒸馏水洗涤树脂 将交换液和最后的洗涤液收集在一起 所得溶液中H 的物质的量浓度为 A 1 10 2mol LB 5 10 3mol LC 1 10 3mol LD 2 10 3mol L 答案 A 变式训练3氢型阳离子交换树脂的主要反应可表示为 2HR M2 MR2 2H 若将100mL只含Ca2 的水经过此阳离子交换柱后 流出液用0 1000mol L 1NaOH溶液中和 用去NaOH溶液20 00mL 则此100mL水中含Ca2 A 160 00mgB 80 00mgC 40 00mgD 120 00mg 解析 选C 本题可以采用逆推法求解 即根据用去NaOH溶液的体积求出溶液中H 的物质的量 然后再进一步求出Ca2 的质量 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全