Урок по теме "Жесткость воды и способы ее устранения"

Цели урока:

образовательная: дать понятия жесткость воды, ее виды и способы ее устранения

развивающая: развивать познавательную активность, умение работать в группах, презентовать свою работу.

воспитательная:расширить кругозор учащихся.

Оборудование и реактивы: раствор мыла,дистиллированная вода,СаCl2,MgSO4,Ca(HCO3)2,растворы Са(ОН)2,Na2CO3,спиртовка,пробирки.

Ход урока.

I. Актуализация знаний.

1. Тестовый контроль по ранее изученной теме “Магний и кальций, их соединения”.

Вариант I.

1. Электронная формула атома кальции:

2. Общая формула высших оксидов элементов главной подгруппы II группы:

3. Названиям: гашёная известь, известковое молоко, известковая вода – соответствует химическая формула:

4. При взаимодействии кальция с водой образуется:

5. Взаимодействие негашёной извести с водой относится к реакциям:

Вариант II.

1. Электронная формула атома магния:

2. Число электронов на внешнем энергетическом уровне элементов главной подгруппы II группы равно:

3. При взаимодействии магния с водой образуются:

4. Природное соединение кальция гипс отвечает формуле:

5. Водород можно получить при взаимодействии кальция с:

У доски двое учащихся выполняют работу по карточкам.

Карточка №1.

Закончить уравнения реакций. Указать условия их протекания.

Са + О2

Mg + CO2

Mg + HCl

Mg(OH)2 + H2SO4

MgCO3

Карточка №2.

Осуществить практически следующие превращения:

Са(ОН)2  CaCO3  Ca(HCO3)2  CaCO3

Учащийся выполняет опыты и на доске записывает уравнения соответствующих реакций.

II. Изложение нового материала.

Какие соединения кальция и магния и в каком виде встречаются в природе?

Какие соединения кальция используются в технике и в быту?

Кальций и магний не только входят в состав различных соединений. Ионы кальция и магния также содержатся в обыкновенной воде. Повышенное содержание Са2+ и Mg2+ придаёт воде отрицательное качество, называемое жёсткостью.

Постановка цели: изучить природу жёсткости воды и способы её устранения.

Демонстрационный опыт:

1). Образование мыльной пены при перемешивании раствора мыла и дистиллированной воды.

2). Отсутствие пены при перемешивании раствора мыла и воды с растворёнными в ней хлоридами кальция и магния и появление пены после многократного добавления мыльного раствора.

Разбирается ионная сущность процесса.

Мыло – это соль натрия или калия и органической кислоты. Обозначив анион органической кислоты как R- , получаем.

2NaR + CaCl2  CaR2v + 2NaCl

2Na+ + 2R- + Ca2+ + 2Cl-   CaR2v + 2Na+ + 2Cl-

Ca2+ + 2R-  CaR2

Лабораторный опыт №1.

Учащиеся размешивают раствор мыла и жёсткой воды. Образуются хлопья нерастворимых солей CaR2 и MgR2, которые препятствуют образованию пены.

Даётся определение жёсткости воды.

Жесткость воды – это совокупность свойств воды, обусловленных содержанием в воде катионов Са2+ и Mg2+.

Суммарная концентрация Са2+ и Mg2+ определяет общую жёсткость воды. Она подразделяется на временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жёсткость.

Сообщение учащегося.

Причины, вызывающие жёсткость воды. Отрицательное значение жёсткой воды.

Содержащиеся в природе нерастворимые в воде карбонаты магния и кальция под воздействием воды и присутствующего в воздухе углекислого газа способны превращаться в гидрокарбонаты, которые хорошо растворяются в воде.

СаСО3 + СО2 + Н2О  Са(НСО3)2

MgСО3 + СО2 + Н2О  Mg(НСО3)2

Этот процесс широко осуществляется в природных условиях, приводя к выносу размываемых известняков поверхностные воды, а затем – в моря и океаны.

В природные воды переходят и содержащиеся в земной коре растворимые соли СаCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4.

В жесткой воде плохо развариваются продукты питания, так как катионы кальция с белками пищи образуют нерастворимые соединения. Постоянное употребление жесткой воды может привести к отложению солей (мочекаменная болезнь) в организме человека. В такой воде плохо завариваются чай, кофе. В ней труднее развариваются многие продукты, их питательная ценность уменьшается. Жёсткая вода непригодна для многих технических целей. Из-за образования накипи непригодна для использования в паровых котлах, вредна для металлических конструкций, трубопроводов. В жесткой воде плохо мылится мыло и возрастает его расход. Жёсткой водой нельзя пользоваться при проведении некоторых технологических процессов, например при крашении.

Приведённые примеры указывают на необходимость удаления из воды солей кальция и магния.

Способы устранения жёсткости воды.

Временную (карбонатную) жёсткость устраняют:

1. Кипячением.

Са(НСО3)2  СаО + Н2О + СО2

Mg(НСО3)2  Mg(OH)2 + 2СО2

При длительном кипячении растворимые Са(НСО3)2 и Mg(НСО3)2 переходят в нерастворимые соединения и выпадают в осадок. Поэтому карбонатную жёсткость называют также временной жёсткостью. Количественно временную жёсткость характеризуют содержанием гидрокарбонатов, удаляющихся из воды при её кипячении в течение часа. Жёсткость, остающаяся после такого кипячения, называется постоянной.

2. Добавлением гашёной извести.

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2  2CaCO3 + 2H2O

Mg(НСО3)2 + 2Са(ОН)2  Mg(OH)2 + 2CaCO3+ 2H2O

Постоянную (некарбонатную) жёсткость устраняют добавлением соды Na2CO3.

CaCl2 + Na2CO3  CaCO3 + 2NaCl

MgSO4 + Na2CO3  MgCO3 + Na2SO4

В целях одновременного устранения обоих видов жёсткости применяют смесь гашёной извести и соды – содово-известковый метод.

Лабораторный опыт №2.

1). Нагревание воды с временной жёсткостью.

2). Приливание раствора соды к воде с постоянной жёсткостью.

Записывают молекулярные и ионные уравнения.

III. Систематизация полученных знаний.

Полученные знания систематизируют, оформляя таблицу.

IV. Подведение итогов урока.

Учащиеся отвечают на вопросы учителя.

Чем обусловлена жёсткость воды?

Какие виды жёсткости воды различают?

Присутствием каких соединений обусловлена временная жёсткость?

Присутствием каких соединений обусловлена постоянная жёсткость воды?

Какими способами устраняют временную жёсткость?

Какими способами устраняют постоянную жёсткость?

V. Задание на дом.

Учебник:  Рудзитис стр.123 п.41

Задание 1. Для устранения жёсткости воды иногда применяют ортофосфат натрия. На чём основано применение этой соли? Ответ подтвердите, составив соответствующие уравнения реакций.

Задание 2. Сколько осадка образуется при продолжительном кипячении 1 т воды, содержащей 8,1% гидрокарбоната кальция?