1、硬水及其软化硬水及其软化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和软水硬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。返回返回矿泉水和蒸馏水矿泉水和蒸馏水有什么区别？有什么区别？1实验硬度硬度 硬度硬度*最初硬度是指水能溶解肥皂的程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现在主要指水中含钙离子镁离子的浓度硬度定义硬度定义 1 1升水中含有升水中含有1010mm
2、gCaOmmgCaO 或者或者相当于相当于1010mmgCaOmmgCaO)称为称为1 1度（度（1 1。)硬度的种类硬度的种类暂时硬度暂时硬度J CaCO CaCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=Ca(HCO=Ca(HCO3 3)2 2*定义：由Ca（HCO3)2和Mg（HCO3)2引 起的硬度L思考：暂时硬度可以用什么方法消除？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：煮沸暂时硬水时的反应：Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2 CaCOCaCO3 3+H H2 2O OCOCO2 2Mg(HCOMg(HCO3 3)2 2 MgMgC
3、OCO3 3+H+H2 2O OCOCO2 2请翻看书后的溶解度附表，请翻看书后的溶解度附表，说出说出CaCOCaCO3 3 和和MgMgCOCO3 3 溶解溶解度的差别。度的差别。CaCOCaCO3 3不溶，不溶，MgMgCOCO3 3 微溶微溶 所以碳酸镁在进一步加热的条件下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。还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁。MgMgCOCO3 3+H+H2 2O O=Mg(OH)Mg(OH)2 2+CO+CO2 2实验二 所以水垢的主要成分是所以水垢的主要成分是CaCOCaCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2 ，可以用稀盐酸洗，但
4、是为了防止腐蚀设备，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。需要加入合适的缓蚀剂。永久硬度永久硬度？思考：钙和镁形成的可溶性盐还有哪些？思考：钙和镁形成的可溶性盐还有哪些？还有：硫酸钙还有：硫酸钙 硫酸镁硫酸镁 氯化钙氯化钙 硝酸钙硝酸钙 硝酸镁硝酸镁？思考：可以也象暂时硬水那样煮沸消除吗？思考：可以也象暂时硬水那样煮沸消除吗？提示：提示：用反证法思考用反证法思考 比如说：假如氯化镁加热煮沸能反应的话，比如说：假如氯化镁加热煮沸能反应的话，生成什么物质？可能吗？生成什么物质？可能吗？定义：定义：由钙镁硫酸盐和氯化物引起的，不能由钙镁硫酸盐和氯化物引起的，不能用煮沸法消除的硬
5、度叫做永久硬度。用煮沸法消除的硬度叫做永久硬度。水的硬度水的硬度,看课本：水中有哪些阴离子？哪些阳看课本：水中有哪些阴离子？哪些阳离子？离子？,水的硬度往往是暂时硬度和永久硬度水的硬度往往是暂时硬度和永久硬度的总和。的总和。？如何区分蒸馏水，暂时硬水如何区分蒸馏水，暂时硬水和永久硬水（不止一种方法）和永久硬水（不止一种方法）阴离子有：阴离子有：HCO3-，CO32-，Cl-，SO42-，NO3-等等阳离子有：阳离子有：Ca2+,Mg2+等等蒸馏水蒸馏水 暂时硬水暂时硬水 永久硬水永久硬水煮沸煮沸蒸馏水和永久硬水蒸馏水和永久硬水暂时硬水暂时硬水永久硬水永久硬水肥皂水肥皂水蒸馏水蒸馏水你还能想出其
6、他方你还能想出其他方法来吗？法来吗？返回返回硬度的计算硬度的计算,由定义可以知道：由定义可以知道：硬度并不是由单一的离子引起的硬度并不是由单一的离子引起的 计算的步骤计算的步骤折算统一折算统一 将镁离子都折算成钙离子将镁离子都折算成钙离子1 1mmolmmol 钙离子钙离子0.50.5mmolmmol镁离子镁离子 硬度定义硬度定义 1 1升水中含有升水中含有1010mmgCaOmmgCaO （相当于相当于1010mmgCaOmmgCaO)称为称为1 1度（度（1 1。）J水中其实并不存在水中其实并不存在CaO，因为因为CaO与水与水 反应生成反应生成Ca（OH）2。相当于的意思是把相当于的意思
7、是把 水中的钙离子水中的钙离子看成看成以以CaO的形式存在的形式存在 含有含有1.51.5mmolmmol钙离子钙离子1 1mmolmmol=10=10-3-3molmolJ例如：例如：1 1 升水中有升水中有硬度的其他单位（选学）硬度的其他单位（选学）mmolL-1（1/2Ca）mgL-1CaO mgL-1CaCO3 10 mg/LCaO（德国度）德国度）10 mg/LCaCO3（法国度）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（1/2Ca）=28 mg/LCaO =50 mg/LCaCO3 =2.8 德国度德国度 =5 法国度法国度 你换算对了吗？返回课堂
8、练习（课堂练习（1）解：一升水中解：一升水中,钙离子和镁离子的物质的量分别为：钙离子和镁离子的物质的量分别为：n钙离子钙离子=40/40（mmol）n镁离子镁离子=15/24（mmol）按照定义，将镁离子折算成钙离子，那么按照定义，将镁离子折算成钙离子，那么 n钙离子钙离子总总=40/40+15/24 (mmol)再把钙的存在形式看成是再把钙的存在形式看成是CaOCaO mCaO=MCaO n钙离子钙离子总总=56 (40/40+15/24)(mg)根据硬度定义计算得根据硬度定义计算得:硬度硬度=mCaO(mg)/10(mg/度度)9度度 下一题下一题题题2 2.四种硬水，其硬度分别由 （1）
9、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】【分析】硬度相同，即它们物质的量相同，硬度相同，即它们物质的量相同，(一个镁一个镁离子折算成一个钙离子离子折算成一个钙离子.)那么，分子量最大那么，分子量最大的质量浓度最大的质量浓度最大(m质量浓度质量浓度=M分子量分子量C物质的量物质的量)，反，反之最小。之最小。所以所以,质量浓度最大的是质量浓度最大的是（2 2），最小的是，最小的是（3 3）。下一题下一题题题33.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
10、残渣多少克？【分析】【分析】硬度的计算是把镁离子折算成氧化钙，硬度的计算是把镁离子折算成氧化钙，只含有只含有最最后得到的残渣是后得到的残渣是氢氧化镁氢氧化镁。所以：所以：水中相当于含有钙离子的质量：水中相当于含有钙离子的质量：m=30m=30度度*1010毫克毫克/度度=300=300毫克毫克钙离子看成是以氧化钙的形式，所以钙离子的物钙离子看成是以氧化钙的形式，所以钙离子的物质的量为质的量为 n=300/56 n=300/56 毫摩尔毫摩尔一个钙离子由一个镁离子折算得到，所以一个钙离子由一个镁离子折算得到，所以n n镁离子镁离子=n n钙离子钙离子=300/56=300/56毫摩尔毫摩尔=0.
11、3/56=0.3/56摩尔摩尔最后镁离子转化为氢氧化镁，质量为：最后镁离子转化为氢氧化镁，质量为：0.32/560.32/56*58=0.3158=0.31克克 返回 硬水的危害硬水与人体健康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
12、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我国规定：饮用水的硬度不得超过25度度 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硬水软化的方法煮沸法离子交换法石灰-纯碱法其他方法返回返回煮沸法煮沸法(复习复习)仅仅适用于软化 硬水暂时性暂时性返返回回离子交换法离子交换法 无机离子交换剂无机离子交换剂（例如沸石）（例如沸石）离子交
13、换剂离子交换剂 有机离子交换剂有机离子交换剂 碳质离子交换剂碳质离子交换剂离子交换树脂离子交换树脂 磺化煤磺化煤（黑色颗粒，不溶于酸碱）（黑色颗粒，不溶于酸碱）碳质离子交换剂：磺化煤碳质离子交换剂：磺化煤 NaR 烟煤和褐煤用发烟硫或烟煤和褐煤用发烟硫或 浓硫酸处理后的产物浓硫酸处理后的产物 钠离子可以交换水中的钙镁离子钠离子可以交换水中的钙镁离子交换交换交换：交换：2NaR+Ca2+=CaR2+2Na 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+交换过程再生再生 交换并非是无止境的。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，当交换后的水不再符合软水的标准时，磺化煤就失效了，需要磺化煤就
14、失效了，需要&再生：再生：用用8 81010的食盐水浸泡的食盐水浸泡 磺化煤交换剂。磺化煤交换剂。CaRCaR2 2+2Na+2Na=2NaR+Ca=2NaR+Ca2+2+MgRMgR2 2+2Na+2Na+2NaR+Mg2NaR+Mg2+2+再生过程是交换过程的逆过程。水质变化水质变化水质变化：水质变化：原水硬度降低原水硬度降低 阴离子基本不变阴离子基本不变 钠离子数目大大增加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。按类型分：按类型分：阳离子交换树脂阳离子交换树脂 （Na
15、Na型，型，H H型）型）离子交换树脂离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 （OHOH型）型）按结构分：交换剂本体 离子交换树脂 交换基团性状：透明或半透明，颜色有黄色，白色性状：透明或半透明，颜色有黄色，白色 等，形状等，形状 有交换膜，球状，柱状等有交换膜，球状，柱状等用途：纯水制取（用途：纯水制取（H型型OH型）硬水软化，型）硬水软化，原料提纯，有机合成等。原料提纯，有机合成等。缺点：原水硬度和碱度高时，经济效益不缺点：原水硬度和碱度高时，经济效益不 好。好。返回离子交换树脂（选学）离子交换树脂（选学）石灰石灰纯碱法纯碱法工业上也用化学药剂来软化硬水。工业上也用化学药剂来软化硬水。
16、CaO白色粉末白色粉末CaO+H2O=Ca(OH)2 (避免灰尘污染避免灰尘污染)返回返回想想还有哪些可能发生的反应？实验（实验（2）返回返回 水垢的主水垢的主要成分是什么？要成分是什么？如何消除？如何消除？暂时硬水课堂练习（课堂练习（2）1.1.有一磺化煤离子交换柱，经过实验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？证明已经失效，如何处理使它再生？再生：再生：用用8 81010的食盐水浸泡离子的食盐水浸泡离子交换柱。交换柱。2.2.写出用熟石灰软化暂时硬水时可能发写出用熟石灰软化暂时硬水时可能发生的反应方程式。生的反应方程式。1.Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
17、 2.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？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，可知：暂时硬度加入石灰就可以完全消除，HCOHCO3 3 都被转化成都被转化成COCO3 32-2-3.3.在上一题第三个方程式中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？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。答：首先生成氢
18、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硬水及其软化知识点 1、硬水和软水硬水和软水 2、硬水的种类硬水的种类 3、硬度的规定硬度的规定 4、硬度的计算硬度的计算 5、硬水的危害硬水的危害 6、软化的方法软化的方法 硬水含有较多硬水含有较多CaCa2+2+或或Mg Mg 2+2+软水只含少量或者不含软水只含少量或者不含CaCa2+2+和和Mg Mg 2+2+暂时硬水暂时硬水 Mg(HCOMg(HCO3 3)2 2 CaCa（HCOHCO3 3）2 2永久硬水永久硬水 钙镁硫酸盐钙镁硫酸盐 氯化物氯化物 1 1升水中含有升水中含有1
19、010mmgCaOmmgCaO称为称为1 1度度（相当于相当于1010mmgCaOmmgCaO)煮沸法煮沸法离子交换法离子交换法石灰石灰纯碱法纯碱法折算统一折算统一根据定义进行计算根据定义进行计算 返回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(C18H3502)+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。实验一返回返回离子交换柱离子交换柱硬水离子交换剂离子交换柱软水
20、返回交换过程交换过程钠离子镁离子或钙离子磺化煤颗粒 返回化学方程式（选学化学方程式（选学)A.Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=2CaCO=2CaCO3 3+2H+2H2 2O O B.2Ca(OH)2Ca(OH)2 2+Mg(HCO+Mg(HCO3 3)2 2=2CaCO=2CaCO3 3 +Mg(0H)+Mg(0H)2 2 +2H+2H2 2O O 由由A和和B可知：暂时硬度加入石灰就可以可知：暂时硬度加入石灰就可以完全消除，完全消除，HCO3-都被转化成都被转化成CO32-C.Ca(OH)Ca(OH)2 2+MgSO+MgSO4 4=MgOH)=M
21、gOH)2 2 +CaSO+CaSO4 4D.Ca(0H)Ca(0H)2 2+MgCl+MgCl2 2=Mg(OH)=Mg(OH)2 2 +CaCl+CaCl2 2 由由C和和D可知：镁的永久硬度在石灰的作用可知：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下转化为等物质的量的钙的硬度E.CaCa2+2+CO+CO3 32-2-=CaCO=CaCO3 3 由以上各式可知：镁最后都是以氢氧化镁的由以上各式可知：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形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀的F.Ca(OH)Ca(OH)2 2+CO+CO2 2=CaCO=CaCO3 3 +H+H2 2O O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：消耗在永久硬度上，所以：n n纯碱纯碱n n原水钙离子永硬原水钙离子永硬n n原水镁离子永硬原水镁离子永硬n n过量的石灰过量的石灰纯碱加入量：消耗在永久硬度上，所以：消耗在永久硬度上，所以：n纯碱纯碱n原水钙离子永硬原水钙离子永硬n原水镁离子永硬原水镁离子永硬n过量的石灰过量的石灰 返回
