разработка урока Жесткость воды

ТЕМЫ «ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕЁ УСТРАНЕНИЯ».
Цели урока:
образовательная:
- сформировать представление о составе природных вод;
- отработать навыки составления химических реакций, лежащих в основе устранения
жёсткости воды.
развивающая:
- воспитать познавательный интерес к предметам на основе межпредметных связей и
путем усиления практической направленности знаний, формировать целостное
восприятие явлений происходящих в природе, в быту, производстве.
воспитательная:
- формировать понимание химической стороны явлений окружающего мира, роли этих
явлений в жизни человека,
- развивать умение обобщать и применять полученные знания,
- развивать умение анализировать результаты опытов и устанавливать причинноследственные связи.
Тип урока: урок формирования знаний.
Методы обучения: использование ИКТ, химический эксперимент, метод исследования,
фронтальная беседа, фронтальный опрос, взаимопроверка знаний.
Оборудование и реактивы:
раствор мыла, дистиллированная вода, растворы: СаCl2, MgSO4, Ca(HCO3)2, Са(ОН)2,
Na2CO3, спиртовка, пробирки.
I. Актуализация знаний.
Сегодня на уроке мы поговорим о самой обычной воде, которая течет из крана на кухне и
в ванной, о воде из речки и пруда.
(слайд № 1)
Вода, как вечная страница, совершая круговорот, поднимается высоко над поверхностью
земли, выпадает вместе с осадками, проникает глубоко под землю. И на протяжении всего
путешествия она поглощает множество различных солей, содержащихся в почвах и
горных породах.
II. Изложение нового материала.
Для потребителя, использующего воду в быту и технических целях, важна особая
характеристика воды, которая называется жесткостью.
Запишем тему урока в тетрадь.
(слайд № 2)
В строительной практике необходимо учитывать жесткость воды, контактирующей с
бетоном, так как и MgCl2, и CaSO4 и MgSO4 вызывают коррозию бетона, ведет к образованию на поверхности затвердевшего раствора высолов — налета солей, ведет к
разложению вяжущих свойств.
Постановка цели: изучить природу жёсткости воды и способы её устранения.
Определение пригодности воды для раствора производится в лаборатории.
У меня на столе три образца воды. Попробуем самым простым способом определить
пригодность воды.
Задание. Нужно определить какая вода может быть использована для приготовления
растворов в строительстве.
Опыт:
1). Образование мыльной пены при перемешивании раствора мыла и дистиллированной
воды.
Измерим высоту мыльной пены линейкой и выясним, почему высота мыльной пены
неодинакова?
1
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 RCOO- , получаем.
2RCOONa + CaCl2
(RCOO) 2Ca + 2NaCl
2Na+ + 2RCOO- + Ca2+ + 2Cl-
(RCOO) 2Ca + 2Na+ + 2Cl-
Ca2+ + 2RCOO(RCOO) 2Ca
Образуются хлопья нерастворимых солей (RCOO) 2Ca и (RCOO) 2Mg, которые
препятствуют образованию пены.
Даётся определение жёсткости воды.
Жесткость воды – это совокупность свойств воды, обусловленных повышенным
содержанием катионов Са2+ и Mg2+.
Вывод: вода в образце под № ___ пригодна для строительных работ.
(слайд № 3) Суммарная концентрация Са2+ и Mg2+ определяет общую жёсткость воды.
Она подразделяется на временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную)
жёсткость.
Жёсткой водой нельзя пользоваться при проведении некоторых технологических
процессов. Приведённые примеры указывают на необходимость удаления из воды солей
кальция и магния. (слайд № 4 и приложение № 1 на столах учащихся - читают)
Способы устранения жёсткости воды.
Для устранения жесткости воды необходимо ионы Mg 2+ и Ca 2+ перевести в осадок.
Временную (карбонатную) жёсткость устраняют:
1. Кипячением.
Са(НСО3)2
CaCO3 + Н2О + СО2
Mg(НСО3)2
MgCO3 + Н2О + СО2
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.
Задание. Написать в молекулярном и ионном видах уравнения реакций:
 взаимодействия гидрокарбоната кальция с известковым молоком (гашеной
известью);
Са(НСО3)2 + Са(ОН)2
2CaCO3 + 2H2O
 взаимодействие гидрокарбоната магния с известковым молоком.
Mg(НСО3)2 + 2Са(ОН)2
Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O
(слайд № 5)
2
Постоянную (некарбонатную) жёсткость устраняют
Лаб. опыт.
1. Добавлением соды Na 2 CO3.
Задание.
Написать в молекулярном и ионном видах уравнения реакций:
 взаимодействия хлорида кальция с карбонатом натрия;
CaCl2 + Na2CO3
CaCO3 + 2NaCl
 взаимодействие сульфата магния с карбонатом натрия (содой).
MgSO4 + Na2CO3
MgCO3 + Na2SO4
Обратите внимание, что во всех рассмотренных уравнениях образуются нерастворимые
карбонаты кальция и магния. Тем самым жесткость воды уменьшается.
В целях одновременного устранения обоих видов жёсткости применяют:
 смесь гашёной извести и соды – содово-известковый метод.
 Ионообменный способ.
Это современный физико – химический метод, широко используемый в промышленности,
особенно в гидрометаллургии. Использование его для умягчения и деминерализации воды
позволяет не только уменьшить ее жесткость, но достичь ее глубокой очистки. Вода,
подвергшаяся такой обработке, практически не содержит посторонних ионов: ни
катионов, ни анионов, т.е. происходит обессоливание воды.
Очистка производится с помощью особых реагентов – ионитов.
Иониты делятся на два типа — катиониты и аниониты. Катиониты обладай способностью
заменять содержащиеся в воде катионы металлов на катионы водорода, а аниониты
заменяют содержащиеся в воде анионы кислотных остатков на гидроксид-ионы. Катионы
водорода и гидроксид-ионы соединяются, образуя воду.
Общая жесткость устраняют
1) добавление соды
2) добавление извести
Итак, мы нашли ответы на следующие вопросы:
Что такое жесткость воды? (Жесткость воды – это совокупность свойств воды,
обусловленных повышенным содержанием катионов Са2+ и Mg2+)
Какие виды жесткости бывают? ( Временная, постоянная и общая)
Как устранить жесткость воды?
III. Закрепление нового материала. Полученные знания систематизируются
(Учащимся предлагается заполнить таблицу). Взаимопроверка (слайд № 6 )
Жесткость воды и способы ее устранения
Состав жесткой воды
Вид жидкости
катионы
анионы
по составу
по способу её устранения
Са
Mg 2+
НСО-3
карбонатная
временная
Сl SO42-
некарбонатная постоянная
2+
НСО-3
общая
Сl SO42IV. Подведение итогов урока.
Способы устранения
1) нагревание
2) добавление извести
3) ионообменный способ
1) добавление соды,
2) ионообменный способ
1) добавление соды
2) добавление извести
3
Информация (если останется время)
Используя приложение № 3 продолжить предложение:
-Самая жесткая природная вода___________
- Самая мягкая природная вода ____________
-Самая мягкая искусственная вода __________
Казалось бы, дистиллированная вода наиболее полезна для организма. Однако ее
использование нежелательно и даже вредно, так как она «вымывает» из организма
человека необходимые минеральные соли. Эти соли поступают в организм с пищей и
напитками, в том числе с минеральной водой природной или искусственной.
- Минеральная вода – это ______________
Наиболее богат минеральными источниками район Кавказских Минеральных Вод. Так,
наиболее известная и широко применяемая минеральная вода — кисловодский нарзан
рекомендована как лечебно-столовая сульфатно-гидрокарбонатная вода. Содержание
солей в ней составляет 2 — 3 г/л. (слайд № 7,8)




Самая жесткая природная вода — это вода морская. Общее среднее содержание
солей в Мировом океане составляет 35 г на 1 литр.
Самая мягкая природная вода — это дождевая и талая, содержание солей в них
близко к нулю.
Самая мягкая искусственная вода — дистиллированная.
Некоторые природные источники содержат растворенные в воде катионы К+, Na+,
Са2+, Mg2+, а также анионы Cl-, SO4-, НСО3- и др., т.е. необходимые организму
минеральные соли, содержание которых превышает 1 г/л; такие воды называют
минеральными, равно как и их источники.
IV. Подведение итогов урока.
4
Приложение № 1






Влияние жесткой воды
При стирке белья жесткая вода не только ухудшает качество стираемых тканей, но
и приводит к повышенным затратам мыла
В жесткой воде с трудом развариваются пищевые продукты, а сваренные в ней
овощи теряют вкус. Также плохо заваривается чай.
Жесткая вода не пригодна для использования в паровых котлах: растворенные в
ней соли при кипячении образуют на стенках котлах слой накипи, который плохо
проводит тепло. Это приводит к перерасходу топлива, к преждевременному износу
котлов, а иногда, в результате перегрева котла, и к аварии.
Также образуется и накипь в чайниках, нагревателях стиральных машин,
что выводит их из строя. Жесткая вода вредна для металлических конструкций,
трубопроводов, кожухов охлаждаемых машин.
Употребление жесткой воды в пищу приводит к образованию камней в почках.
В природе жесткая вода способствует образованию пещер, сталактитов и
сталагмитов.
_____________________________________________________________________________
Приложение № 2
Заполни таблицу.
Жесткость воды и способы ее устранения
Состав жесткой
воды
катионы
анионы
Вид жидкости
Способы устранения
по составу по способу её
устранения
1.________________________
2.________________________
3.________________________
1.________________________
2.________________________
3.________________________
1.__________________________
2.__________________________
5
Приложение № 3.




Самая жесткая природная вода — это вода морская. Общее среднее содержание
солей в Мировом океане составляет 35 г на 1 литр.
Самая мягкая природная вода — это дождевая и талая, содержание солей в них
близко к нулю.
Самая мягкая искусственная вода — дистиллированная.
Некоторые природные источники содержат растворенные в воде катионы К+, Na+,
Са2+, Mg2+, а также анионы Cl-, SO4-, НСО3- и др., т.е. необходимые организму
минеральные соли, содержание которых превышает 1 г/л; такие воды называют
минеральными, равно как и их источники.
6