高中化學(xué)專題一多樣化的水處理技術(shù)1.2硬水軟化課件蘇教版.ppt

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第二單元 硬水軟化,1．水垢的主要成分是什么？怎樣除去？ 提示 CaCO3、Mg(OH)2，加醋酸可以除去 反應(yīng)為： CaCO3＋2CH3COOH===H2O＋CO2↑＋Ca(CH3COO)2 Mg(OH)2＋2CH3COOH===2H2O＋Mg(CH3COO)2,2．Mg(HCO3)2和Ca(HCO3)2受熱易分解，書寫反應(yīng)方程式？,3．你知道“水滴穿石”包含的化學(xué)科學(xué)道理嗎？,,1．知道硬水和軟水，了解水的硬度、暫時硬度和永久硬度，知道硬度的表示方法和簡單的測定方法。 2．了解加熱法、藥劑軟化法、離子交換法軟化硬水的原理。 3．了解硬水對生產(chǎn)生活用水的影響。能用相關(guān)化學(xué)知識解釋日常生活中一些和水的硬度有關(guān)的現(xiàn)象。,1.天然水中鈣、鎂離子的作用 天然水中含有鈣、鎂等離子，含有少量Ca2＋、Mg2＋的水對人體是有利的。Ca2＋可以補(bǔ)充 和 所需要的鈣，Ca2＋、Mg2＋能減緩鐵制輸水管道上 的溶出。但有些地區(qū)的天然水中含有較多的鈣、鎂離子，這種水叫做 。這種水不宜洗滌衣物。工業(yè)鍋爐若使用硬水，容易 。鍋爐壁上形成水垢后，不但浪費(fèi)燃料，甚至可能引起 。,牙齒,骨骼,硬水,沉積水垢,鍋爐爆炸,鉛,2．硬水和軟水 硬水：含有較多 的水。 軟水：含有少量 或不含 的水。 3．暫時硬度和永久硬度 暫時硬度：水的硬度是由 引起的。 永久硬度：水的硬度是由 等引起的。天然水大多同時具有暫時硬度和永久硬度。,Ca2＋、Mg2＋,Ca2＋、Mg2＋,Ca2＋、Mg2＋,Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2,鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物,加熱法,藥劑法,離子交換法,加熱法,藥劑法,離子交換法,純堿,石灰,陽離子交換樹脂,陰離子交換樹脂,Ca2＋、Mg2＋,H＋、OH－,硬水軟化,(3)離子交換法的特點(diǎn)和應(yīng)用。 ①特點(diǎn)：離子交換樹脂使用一段時間后就失去了 的能力。可用 的稀溶液處理使之再生，即發(fā)生上述離子交換反應(yīng)的逆反應(yīng)。這種軟化硬水的方法具有比藥劑軟化法 、 、 、 等優(yōu)點(diǎn)。 ②應(yīng)用：離子交換法是目前常用的 方法，使用比較普遍。例如 和實(shí)驗(yàn)室去 的制備。,軟化硬水,強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿,質(zhì)量高,設(shè)備簡單,占用面積小,操作方便,軟化機(jī)軟化水,離子水,硬水軟化,如果水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的，這種硬度叫做暫時硬度；如果水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的，這種硬度叫做永久硬度。天然水大多同時具有暫時硬度和永久硬度。,水的硬度過高對生活和生產(chǎn)都有害處。例如，洗滌用水如果硬度太高，水中的Ca2＋、Mg2＋與肥皂反應(yīng)生成不溶于水的物質(zhì)，不僅浪費(fèi)肥皂，也洗不凈衣物。在工業(yè)上對水的硬度也有要求，如鍋爐用水如果硬度太高，長期燒煮后，水里的鈣鹽和鎂鹽會在鍋爐內(nèi)結(jié)成鍋垢，使鍋爐內(nèi)金屬管道的導(dǎo)熱能力大大降低，不但浪費(fèi)燃料，而且會導(dǎo)致管道局部過熱，使鍋爐管道變形或損壞，嚴(yán)重時會引起爆炸事故。所以硬水的軟化非常重要。,解析 硬水與軟水的區(qū)分是Ca2＋、Mg2＋含量的多與少，不是有與沒有，故A項(xiàng)不對；煮沸的過程是Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2的分解以及MgCO3轉(zhuǎn)變?yōu)镸g(OH)2的過程，故C項(xiàng)對；煮沸時能使含暫時硬度較高的硬水中的Ca2＋、Mg2＋濃度降低，但不一定能降低到軟水中Ca2＋、Mg2＋的含量標(biāo)準(zhǔn)，更何況有的硬水中的硬度更多是由于永久硬度造成的，故B項(xiàng)不對；磺化媒只能交換陽離子，水中還含有多種陰離子和交換出的大量Na＋，故D項(xiàng)不對。 答案 C,Ca2＋、Mg2＋的含量決定水的硬度大小，由Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2引起的硬水叫暫時硬水，由氯化物和硫酸鹽引起的硬水叫永久硬水。,解析 此題考查的是硬水的概念，含Ca2＋、Mg2＋較多的水為硬水。由CaSO4、CaCl2、MgSO4、MgCl2等引起的硬水叫永久硬水，加熱不能除掉永久硬度。 答案 A,b．適用范圍：具有暫時硬度的水可以用加熱的方法進(jìn)行軟化。 ②藥劑法 a．定義：向水中加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑，促使溶解在水中的Ca2＋、Mg2＋以沉淀的形式從水中分離出來達(dá)到軟化目的的方法。 b．藥劑：常用的藥劑有純堿、生石灰、氫氧化鈉等；工業(yè)鍋爐用水還常用磷酸鹽處理。,a．原理 離子交換法是用離子交換劑軟化水的 方法。離子交換劑中的陽離子與水中 的Ca2＋、Mg2＋發(fā)生離子交換作用， 使水軟化。其工藝流程如圖所示。圖 中的離子交換劑是一種樹脂，它是不 溶于水但能與溶液中同電性離子進(jìn) 行交換的有機(jī)高分子電解質(zhì)，常用 NaR、HR等表示。發(fā)生的反應(yīng)如下： 2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋ 2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋,b．離子交換樹脂簡介 離子交換樹脂是由不溶于水的交換劑本體和能在水中離解的活性交換基團(tuán)兩部分組成的。例如，常用的苯乙烯型離子交換樹脂，其交換劑本體是苯乙烯和部分對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團(tuán)——磺酸基或季銨基分別具有交換陽離子或陰離子的性能。離子交換樹脂一般為顆粒狀或球狀固體，不溶解于水和其他普通溶劑。 離子交換樹脂按分子內(nèi)所含酸性基團(tuán)和堿性基團(tuán)，分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。,由以上兩式可知，在離子交換反應(yīng)中，水中的陽離子、陰離子被轉(zhuǎn)移到了離子交換樹脂上，而離子交換樹脂上可交換的H＋或OH－轉(zhuǎn)入水中。 在進(jìn)行水處理時，如果需要將水中的陽離子、陰離子都除去，陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂可以交替使用。交換完成后的樹脂用酸或堿處理可重新恢復(fù)交換能力，這個過程叫做樹脂的再生。 離子交換技術(shù)在水處理領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。通過離子交換可以除去水中的無機(jī)鹽，但是不能除去水里的細(xì)菌和病毒，因此在生產(chǎn)純凈水的過程中，還需要借助其他的技術(shù)。 c．適用范圍：除去暫時硬度和永久硬度。,下列方法中能同時除去硬水中暫時硬度和永久硬度的 是 ( )。 ①蒸餾 ②煮沸 ③加純堿 ④加石灰 ⑤離子交換 A．①②③ B．①③⑤ C．②③⑤ D．③④⑤ 解析 本題首先需要了解硬水中暫時硬度和永久硬度指的是 Ca2＋、Mg2＋對應(yīng)的什么產(chǎn)物，然后根據(jù)題意進(jìn)行采用除雜 的方法進(jìn)行除去。能同時除去硬水中暫時硬度和永久硬度的 方法可以采用使水形成蒸氣，采用加入純堿的方法使Ca2＋、 Mg2＋生成沉淀而除去，另外還可以采用離子交換的方法進(jìn)行 除去。 答案 B,【例2】,暫時硬水可用加熱法。 永久硬水可加沉淀劑或用離子交換法。,磺化媒(代表式NaR)是一種鈉離子型交換劑，它能使硬水中的Ca2＋、Mg2＋通過交換除去而軟化?，F(xiàn)在海水(已知海水中含Na＋、Ca2＋、Mg2＋等陽離子)的淡化方法是使海水按順序通過兩種離子交換樹脂，其流程如圖所示。 (1)現(xiàn)有氫型陽離子交換樹脂 和羥型陰離子交換樹脂，則 (填代表式)A柱是________， B柱是________。 (2)按上述順序裝柱的理由 是__________________。,【體驗(yàn)2】,解析 要使海水淡化，必須借離子交換樹脂的作用除去海水中Na＋、Ca2＋、Mg2＋及Cl－等離子，逐一分析兩種順序能否順利進(jìn)行海水的淡化。 答案 (1)HR ROH (2)若先將海水通過ROH，溶液中會生成較多的OH－，使Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，造成堵塞而使海水淡化失敗,