人教版高中化学 专题一 多样化的水处理技术 1.2 硬水软化课件 苏教选修2.ppt

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1、第二单元硬水软化第二单元硬水软化1水垢的主要成分是什么？怎样除去？水垢的主要成分是什么？怎样除去？提示提示CaCO3、Mg(OH)2，加醋酸可以除去，加醋酸可以除去 反应为：反应为：CaCO32CH3COOH=H2OCO2Ca(CH3COO)2 Mg(OH)22CH3COOH=2H2OMg(CH3COO)22021/8/9 星期一12Mg(HCO3)2和和Ca(HCO3)2受热易分解，书写反应方程式？受热易分解，书写反应方程式？3你知道你知道“水滴穿石水滴穿石”包含的化学科学道理吗？包含的化学科学道理吗？2021/8/9 星期一21知知道道硬硬水水和和软软水水，了了解解水水的的硬硬度度、暂暂时

2、时硬硬度度和和永永久久硬硬度度，知知道硬度的表示方法和简单的测定方法。道硬度的表示方法和简单的测定方法。2了解加热法、药剂软化法、离子交换法软化硬水的原理。了解加热法、药剂软化法、离子交换法软化硬水的原理。3了了解解硬硬水水对对生生产产生生活活用用水水的的影影响响。能能用用相相关关化化学学知知识识解解释释日日常生活中一些和水的硬度有关的现象。常生活中一些和水的硬度有关的现象。2021/8/9 星期一3 1.天然水中钙、镁离子的作用天然水中钙、镁离子的作用 天天然然水水中中含含有有钙钙、镁镁等等离离子子，含含有有少少量量Ca2、Mg2的的水水对对人人体体是是有有利利的的。Ca2可可以以补补充充

3、和和 所所需需要要的的钙钙，Ca2、Mg2能能减减缓缓铁铁制制输输水水管管道道上上 的的溶溶出出。但但有有些些地地区区的的天天然然水水中中含含有有较较多多的的钙钙、镁镁离离子子，这这种种水水叫叫做做 。这这 种种 水水 不不 宜宜 洗洗 涤涤 衣衣 物物。工工 业业 锅锅 炉炉 若若 使使 用用 硬硬 水水，容容 易易 。锅锅 炉炉 壁壁 上上 形形 成成 水水 垢垢 后后，不不 但但 浪浪 费费 燃燃 料料，甚甚 至至 可可 能能 引引 起起 。牙齿牙齿骨骼骨骼硬水硬水沉积水垢沉积水垢锅炉爆炸锅炉爆炸铅铅2021/8/9 星期一42硬水和软水硬水和软水 硬水：含有较多硬水：含有较多 的水。的

4、水。软软 水水：含含 有有 少少 量量 或或 不不 含含 的水。的水。3暂时硬度和永久硬度暂时硬度和永久硬度 暂暂时时硬硬度度：水水的的硬硬度度是是由由 引起的。引起的。永永久久硬硬度度：水水的的硬硬度度是是由由 等引起的。天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。等引起的。天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。Ca2、Mg2Ca2、Mg2Ca2、Mg2Ca(HCO3)2或或Mg(HCO3)2钙、镁的硫酸盐或氯化物钙、镁的硫酸盐或氯化物2021/8/9 星期一5加热法加热法 药剂法药剂法 离子交换法离子交换法 加热法加热法 药剂法药剂法 离子交换法离子交换法 纯碱纯碱 石灰石灰 2021/8/9

5、星期一6阳离子交换树脂阳离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 Ca2、Mg2 H、OH 硬水软化硬水软化 2021/8/9 星期一7(3)离子交换法的特点和应用。离子交换法的特点和应用。特特点点：离离子子交交换换树树脂脂使使用用一一段段时时间间后后就就失失去去了了 的的能能力力。可可用用 的的稀稀溶溶液液处处理理使使之之再再生生，即即发发生生上上述述离离子子交交换换反反应应的的逆逆反反应应。这这种种软软化化硬硬水水的的 方方 法法 具具 有有 比比 药药 剂剂 软软 化化 法法 、等优点。等优点。应应用用：离离子子交交换换法法是是目目前前常常用用的的 方方法法，使使用用比比较较普普遍遍。

6、例例如如 和和实实验验室室去去 的制备。的制备。软化硬水软化硬水强酸或者强碱强酸或者强碱质量高质量高设备简单设备简单占用面积小占用面积小操作方便操作方便软化机软化水软化机软化水离子水离子水硬水软化硬水软化2021/8/9 星期一82021/8/9 星期一92021/8/9 星期一102021/8/9 星期一11如如果果水水的的硬硬度度是是由由Ca(HCO3)2或或Mg(HCO3)2所所引引起起的的，这这种种硬硬度度叫叫做做暂暂时时硬硬度度；如如果果水水的的硬硬度度是是由由钙钙和和镁镁的的硫硫酸酸盐盐或或氯氯化化物物等等引引起起的的，这这种种硬硬度度叫叫做做永永久久硬硬度度。天天然然水水大大多多

7、同同时时具具有有暂暂时时硬硬度度和永久硬度。和永久硬度。2021/8/9 星期一12水水的的硬硬度度过过高高对对生生活活和和生生产产都都有有害害处处。例例如如，洗洗涤涤用用水水如如果果硬硬度度太太高高，水水中中的的Ca2、Mg2与与肥肥皂皂反反应应生生成成不不溶溶于于水水的的物物质质，不不仅仅浪浪费费肥肥皂皂，也也洗洗不不净净衣衣物物。在在工工业业上上对对水水的的硬硬度度也也有有要要求求，如如锅锅炉炉用用水水如如果果硬硬度度太太高高，长长期期烧烧煮煮后后，水水里里的的钙钙盐盐和和镁镁盐盐会会在在锅锅炉炉内内结结成成锅锅垢垢，使使锅锅炉炉内内金金属属管管道道的的导导热热能能力力大大大大降降低低，

8、不不但但浪浪费费燃燃料料，而而且且会会导导致致管管道道局局部部过过热热，使使锅锅炉炉管管道道变变形形或或损坏，严重时会引起爆炸事故。所以硬水的软化非常重要。损坏，严重时会引起爆炸事故。所以硬水的软化非常重要。2021/8/9 星期一132021/8/9 星期一14解解析析硬硬水水与与软软水水的的区区分分是是Ca2、Mg2含含量量的的多多与与少少，不不是是有有与与没没有有，故故A项项不不对对；煮煮沸沸的的过过程程是是Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2的的分分解解以以及及MgCO3转转变变为为Mg(OH)2的的过过程程，故故C项项对对；煮煮沸沸时时能能使使含含暂暂时时硬硬度度较较高高的的硬硬水

9、水中中的的Ca2、Mg2浓浓度度降降低低，但但不不一一定定能能降降低低到到软软水水中中Ca2、Mg2的的含含量量标标准准，更更何何况况有有的的硬硬水水中中的的硬硬度度更更多多是是由由于于永永久久硬硬度度造造成成的的，故故B项项不不对对；磺磺化化媒媒只只能能交交换换阳阳离离子，水中还含有多种阴离子和交换出的大量子，水中还含有多种阴离子和交换出的大量Na，故，故D项不对。项不对。答案答案C2021/8/9 星期一15Ca2、Mg2的的 含含 量量 决决 定定 水水 的的 硬硬 度度 大大 小小，由由 Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2引引起起的的硬硬水水叫叫暂暂时时硬硬水水，由由氯氯化化物物和

10、和硫硫酸酸盐盐引引起起的的硬硬水水叫永久硬水。叫永久硬水。2021/8/9 星期一16解解析析此此题题考考查查的的是是硬硬水水的的概概念念，含含Ca2、Mg2较较多多的的水水为为硬硬水水。由由CaSO4、CaCl2、MgSO4、MgCl2等等引引起起的的硬硬水水叫永久硬水，加热不能除掉永久硬度。叫永久硬水，加热不能除掉永久硬度。答案答案A2021/8/9 星期一172021/8/9 星期一18b适用范围：具有暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化。适用范围：具有暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化。药剂法药剂法a定定义义：向向水水中中加加入入适适当当的的化化学学试试剂剂，促促使使溶溶解解在在水水

11、中中的的Ca2、Mg2以沉淀的形式从水中分离出来达到软化目的的方法。以沉淀的形式从水中分离出来达到软化目的的方法。b药药剂剂：常常用用的的药药剂剂有有纯纯碱碱、生生石石灰灰、氢氢氧氧化化钠钠等等；工工业业锅锅炉炉用水还常用磷酸盐处理。用水还常用磷酸盐处理。2021/8/9 星期一192021/8/9 星期一20a原理原理离子交换法是用离子交换剂软化水的离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂中的阳离子与水中方法。离子交换剂中的阳离子与水中的的Ca2、Mg2发生离子交换作用，发生离子交换作用，使水软化。其工艺流程如图所示。图使水软化。其工艺流程如图所示。图中的离子交换剂是一种树脂，它是不

12、中的离子交换剂是一种树脂，它是不溶于水但能与溶液中同电性离子进溶于水但能与溶液中同电性离子进行交换的有机高分子电解质，常用行交换的有机高分子电解质，常用NaR、HR等表示。发生的反应如下：等表示。发生的反应如下：2NaRCa2=CaR22Na2NaRMg2=MgR22Na2021/8/9 星期一21b离子交换树脂简介离子交换树脂简介离离子子交交换换树树脂脂是是由由不不溶溶于于水水的的交交换换剂剂本本体体和和能能在在水水中中离离解解的的活活性性交交换换基基团团两两部部分分组组成成的的。例例如如，常常用用的的苯苯乙乙烯烯型型离离子子交交换换树树脂脂，其其交交换换剂剂本本体体是是苯苯乙乙烯烯和和部部

13、分分对对苯苯二二乙乙烯烯共共聚聚而而成成的的不不溶溶性性高高聚聚物物。其其分分子子中中含含有有的的活活性性基基团团磺磺酸酸基基或或季季铵铵基基分分别别具具有有交交换换阳阳离离子子或或阴阴离离子子的的性性能能。离离子子交交换换树树脂脂一一般般为为颗颗粒粒状状或或球状固体，不溶解于水和其他普通溶剂。球状固体，不溶解于水和其他普通溶剂。离离子子交交换换树树脂脂按按分分子子内内所所含含酸酸性性基基团团和和碱碱性性基基团团，分分为为阳阳离离子子交换树脂和阴离子交换树脂。交换树脂和阴离子交换树脂。2021/8/9 星期一222021/8/9 星期一23由由以以上上两两式式可可知知，在在离离子子交交换换反反

14、应应中中，水水中中的的阳阳离离子子、阴阴离离子子被被转转移移到到了了离离子子交交换换树树脂脂上上，而而离离子子交交换换树树脂脂上上可可交交换换的的H或或OH转入水中。转入水中。在在进进行行水水处处理理时时，如如果果需需要要将将水水中中的的阳阳离离子子、阴阴离离子子都都除除去去，阳阳离离子子交交换换树树脂脂和和阴阴离离子子交交换换树树脂脂可可以以交交替替使使用用。交交换换完完成成后后的的树树脂脂用用酸酸或或碱碱处处理理可可重重新新恢恢复复交交换换能能力力，这这个个过过程程叫叫做做树树脂脂的再生。的再生。离离子子交交换换技技术术在在水水处处理理领领域域中中有有着着广广泛泛的的应应用用。通通过过离离

15、子子交交换换可可以以除除去去水水中中的的无无机机盐盐，但但是是不不能能除除去去水水里里的的细细菌菌和和病病毒毒，因因此在生产纯净水的过程中，还需要借助其他的技术。此在生产纯净水的过程中，还需要借助其他的技术。c适用范围：除去暂时硬度和永久硬度。适用范围：除去暂时硬度和永久硬度。2021/8/9 星期一24 下列方法中能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的下列方法中能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的 是是()。蒸馏蒸馏煮沸煮沸加纯碱加纯碱加石灰加石灰离子交换离子交换 A B C D 解解析析本本题题首首先先需需要要了了解解硬硬水水中中暂暂时时硬硬度度和和永永久久硬硬度度指指的的是是 Ca2、Mg

16、2对应的什么产物，然后根据题意进行采用除杂对应的什么产物，然后根据题意进行采用除杂 的的方方法法进进行行除除去去。能能同同时时除除去去硬硬水水中中暂暂时时硬硬度度和和永永久久硬硬度度的的 方法可以采用使水形成蒸气，采用加入纯碱的方法使方法可以采用使水形成蒸气，采用加入纯碱的方法使Ca2、Mg2生生成成沉沉淀淀而而除除去去，另另外外还还可可以以采采用用离离子子交交换换的的方方法法进进行行 除去。除去。答案答案B【例例2】2021/8/9 星期一25暂时硬水可用加热法。暂时硬水可用加热法。永久硬水可加沉淀剂或用离子交换法。永久硬水可加沉淀剂或用离子交换法。2021/8/9 星期一26 磺磺化化媒媒

17、(代代表表式式NaR)是是一一种种钠钠离离子子型型交交换换剂剂，它它能能使使硬硬水水中中的的Ca2、Mg2通通过过交交换换除除去去而而软软化化。现现在在海海水水(已已知知海海水水中中含含Na、Ca2、Mg2等等阳阳离离子子)的的淡淡化化方方法法是是使使海海水水按按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示。顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示。(1)现有氢型阳离子交换树脂现有氢型阳离子交换树脂和羟型阴离子交换树脂，则和羟型阴离子交换树脂，则(填代表式填代表式)A柱是柱是_，B柱是柱是_。(2)按上述顺序装柱的理由按上述顺序装柱的理由是是_。【体验体验2】2021/8/9 星期一27解解析析要要使使海海水水淡淡化化，必必须须借借离离子子交交换换树树脂脂的的作作用用除除去去海海水水中中Na、Ca2、Mg2及及Cl等等离离子子，逐逐一一分分析析两两种种顺顺序序能能否否顺顺利利进进行海水的淡化。行海水的淡化。答答案案(1)HRROH(2)若若先先将将海海水水通通过过ROH，溶溶液液中中会会生生成成较较多多的的OH，使使Mg2转转化化为为Mg(OH)2沉沉淀淀，造造成成堵堵塞塞而而使使海海水水淡淡化失败化失败2021/8/9 星期一28