1 из 13

Презентация на тему:

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Введение В пещерах спелеологи встречаются с красивейшими известковыми образованиями – свешивающимися со сводов сталактитами и растущими вверх сталагмитами. С точки зрения химии, возникновение этих удивительныхтворений природы – это жесткость подземных вод.

№ слайда 3

Описание слайда:

Насколько «жестка» жесткая вода? Жёсткость воды – это ее свойство, связанное с содержанием растворимых в ней соединений кальция и магния, это параметр, показывающий содержание катионов кальция, магния в воде. Накипь на стенках нагревательных котлов, отложения солей на бытовой технике, и т.д. - все это показатели жесткой воды. Жесткая вода мало пригодна для стирки. Накипь на нагревателях стиральных машин выводит их из строя, катионы Ca2+ и Mg2+ реагируют с жирными кислотами мыла, образуя малорастворимые соли, которые создают пленки и осадки, в итоге снижая качество стирки. В настоящее время известна взаимосвязь жесткости воды и образования камней в почках. Жесткость питьевой воды по действующим стандартам должна быть не выше 7 мг-экв/л. Существует два типа жесткости: временная и постоянная. При большом содержании ионов магния, вода горьковата на вкус и оказывает послабляющее действие на кишечник. Различают карбонатную и некарбонатную жесткость. Карбонатная жесткость вызвана присутствием растворенных гидрокарбонатов кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2. При кипячении гидрокарбонаты разрушаются с образованием осадков малорастворимых карбонатов CaCO3, жесткость уменьшается, поэтому карбонатную жесткость называют временной. При кипячении ионы Mg2+ и Ca2+ осаждаются в виде карбонатов. Жесткость, сохраняющаяся после кипячения воды, называется постоянной или некарбонатной. Она обусловлена растворенными в воде кальциевыми и магниевыми солями сильных кислот (сульфатами и хлоридами).

№ слайда 4

Описание слайда:

№ слайда 5

Описание слайда:

Влияние жесткости воды на здоровье человека Повышенная жесткость воды негативно сказывается на здоровье человека при умывании. Соли жесткости взаимодействуют с моющими веществами и образуют нерастворимые шлаки. Эти шлаки высыхают и остаются в виде микроскопической корки на кожном и волосяном покрове человека. Разрушается естественная жировая пленка кожного и волосяного покрова человека, забиваются поры, появляется сухость, шелушение, перхоть. Признак повышенной жесткости воды – скрип чисто вымытой кожи и волос. Чувство повышенной мылкости, признак того, что защитная пленка на коже невредима, и жесткость воды небольшая. Поэтому косметологи советуют умываться дождевой или талой водой. С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения. Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами происходит образование "мыльных шлаков" в виде пены, она после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, на волосах.

№ слайда 6

Описание слайда:

Химия жесткости воды Осадок и накипь (соли жесткости) образуются в результате взаимодействия катионов с анионами. Ниже в таблице приведены основные анионы и катиониты металлов, с которыми они ассоциируются и вызывают жесткость. Железо, марганец и стронций оказывают на жесткость не большое влияние по сравнению с кальцием и магнием. Растворимость Алюминия и трехвалентного Железа маленькая при уровне pH природной воды, поэтому их влияние на жесткость воды также небольшое.

№ слайда 7

Описание слайда:

Ионы кальция и магния, а также прочих щелочноземельных металлов, определяющих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их образуют месторождения известняков и гипса. Ионы кальция и магния попадают в воду при процессах растворения и химического выветривания горных пород. Ионы образуются при микробиологических процессах, протекающих в земле, где сбрасывается вода в донных отложениях. Как правило, в маломинерализованных водах преобладает жесткость, обусловленная ионами. При повышении минерализации воды содержание ионов кальция стремительно уменьшается. Количество же ионов магния в высокоминерализованных водах может доходить до нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды. Обычно жесткость подземных вод выше жесткости поверхностных вод. Жесткость поверхностных вод колеблется в зависимости от сезона, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость.

№ слайда 8

Описание слайда:

Умягчение воды Умягчение воды – процесс снижения жесткости воды, т.е. уменьшение концентрации ионов кальция и магния. Жесткая вода негативно сказывается на здоровье человека, на работе сантехнического и котельного оборудования. Поэтому, чтобы не испортить оборудование, требуется умягчение воды. При повышенной жесткости воды в котлах и бойлерах умягчение воды обязательно. Применяются несколько методов умягчения воды, которые выбираются, опираясь на факторы: Глубина умягчения воды Качество исходной воды Экономические соображения

№ слайда 9

Описание слайда:

Методы умягчения воды: Реагентное умягчение воды, при этом способе очистки воды ионы Ca+2 и Mg+2 связываются различными веществами в нерастворимые соединения. Электромагнитное воздействие на воду. Данный метод очистки воды не снижает ее жесткость, а предотвращает выпадение накипи, карбонатных отложений. Данный метод используется, где умягчение воды не является самоцелью. Подробнее о химии жесткости воды. Чтобы избавиться от временной жесткости необходимо просто вскипятитьводу. При кипячении воды, гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию скатионами и образуют с ними очень мало растворимые карбонатные соли,которые выпадают в осадок.Ca2 + 2HCO3- = CaCO3v + H2O + CO2^ С постоянной жесткостью бороться труднее. Один из вариантов: вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а лед превратить обратно в воду. Все соли, которые образую жесткость, остаются в не замершей воде.Еде один способ – испарение воды с последующие ееконденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, они остаются,а вода испаряется.Но такие методы, как замораживание и перегонка пригодны только длясмягчения небольшого количества воды. С последствием жесткости воды - накипью, с точки зрения химии можно бороться очень просто. Нужно на соль слабой кислоты воздействовать кислотой более сильной.

№ слайда 12

Описание слайда:

О содержании железа в питьевой воде Высокое содержание железа в воде вызывает отложение осадка в трубах и их зарастание, а также ухудшает вкус питьевой воды (присутствует привкус ржавчины), а также после "железной" воды остаются желтые разводы на сантехнике и пятна на одежде. Железо практически всегда встречается в поверхностных и подземных скважинных водах. Также вследствие коррозии труб ржавчина попадает в питьевую воду. Соединения железа в воде присутствуют в растворенной и нерастворенной форме. 1. Для удаления ржавчины используют так называемые "механические" фильтры. Фильтрующие элементы представлены в виде промывающейся сетки из нержавеющей стали, также используются кварцевый песок, керамическая крошка.2. Растворенное железо бывает в трехвалентной и в двухвалентной формах. Трехвалентная форма - это желтый раствор, двухвалентная - бесцветный раствор. В присутствии кислорода в воде двухвалентное железо очень быстро переходит в трехвалентную форму и образует малорастворимый гидроксид железа. 4Fe 2+ + O2 +2H2O = 4Fe(OH)3 При аэрировании происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентную форму по следующей суммарной реакции: 4Fe2+ + O2 +10H2O = 4Fe (OH) 3 + 8H+ Также вместо кислорода воздуха для перевода Fe2+ в Fe3+ можно использовать и другие окислители, например, перманганат калия. Этими способами производят очистку воды от марганца (Mn2+), который часто сопутствует двухвалентному железу: 3Fe (HCO3)3 + KMnO3 + 2H2O = 3Fe (OH)3 + MnO2 + 5CO2 + KHCO3 В случае двухвалентного марганца происходит такая реакция окисления: 3Mn2+ + 2MnO4- + 2H2O = 5MnO2 + 4H+

№ слайда 13

Описание слайда:

Цели урока:

• образовательная:
  • сформировать представление о составе природных вод;
  • отработать навыки составления химических реакций, лежащих в основе устранения жёсткости воды.
• развивающая:
  • развивать познавательную активность.
• воспитательная:
  • расширить кругозор учащихся.

Оборудование и реактивы:

• раствор мыла,
• дистиллированная вода,
• СаCl 2 ,
• MgSO 4 ,
• Ca(HCO 3) 2 ,
• растворы Са(ОН) 2 ,
• Na 2 CO 3 ,
• 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:

1. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
2. 1s 2 2s 2 2p 2
3. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
4. 1s 2 2s 2

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

1. R 2 O
2. R 2 O 3

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

1. Са(ОН) 2
2. СаС 2
3. СаSО 4

4. При взаимодействии кальция с водой образуется:

1. СаО и Н 2 О
2. Са(ОН) 2 и Н 2
3. Са(ОН) 2 и Н 2 О
4. Са(ОН) 2

5. Взаимодействие негашёной извести с водой относится к реакциям:

1. разложения
2. соединения
3. обмена
4. окислительно-восстановительным

Вариант II.

1. Электронная формула атома магния:

1. 1s 2 2s 2 2p 2
2. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
3. 1s 2 2s 2
4. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2

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

3. При взаимодействии магния с водой образуются:

1. Mg(OH) 2 и H 2 O
2. Mg(OH) 2
3. Mg(OH) 2 и H 2
4. MgO и H 2 O

4. Природное соединение кальция гипс отвечает формуле:

1. СаSO 4
2. CaCO 3
3. Ca 3 (PO 4) 2
4. CaSO 2 2H 2 O

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.

Mg(OH) 2 + H 2 SO 4

Карточка №2.

Осуществить практически следующие превращения:

Са(ОН) 2 CaCO 3 Ca(HCO 3) 2 CaCO 3

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 Са 2+ и Mg 2+ 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 + CaCl 2 CaR 2 v + 2NaCl

2Na + + 2R - + Ca 2+ + 2Cl - CaR 2 v + 2Na + + 2Cl -

Ca 2+ + 2R - CaR 2

Лабораторный опыт №1.

Учащиеся размешивают раствор мыла и жёсткой воды. Образуются хлопья нерастворимых солей CaR 2 и MgR 2 , которые препятствуют образованию пены.

Даётся определение жёсткости воды.

Жесткость воды – это совокупность свойств воды, обусловленных содержанием в воде катионов Са 2+ и Mg 2+ .

Суммарная концентрация Са 2+ и Mg 2+ определяет общую жёсткость воды. Она подразделяется на временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жёсткость.

Сообщение учащегося.

Причины, вызывающие жёсткость воды. Отрицательное значение жёсткой воды.

СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О Са(НСО 3) 2

MgСО 3 + СО 2 + Н 2 О Mg(НСО 3) 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 СаCl 2 , CaSO 4 , MgCl 2 , MgSO 4 .

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(НСО 3) 2 СаО + Н 2 О + СО 2

Mg(НСО 3) 2 Mg(OH) 2 + 2СО 2

При длительном кипячении растворимые Са(НСО 3) 2 и Mg(НСО 3) 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(НСО 3) 2 + Са(ОН) 2 2CaCO 3 + 2H 2 O

Mg(НСО 3) 2 + 2Са(ОН) 2 Mg(OH) 2 + 2CaCO 3 + 2H 2 O

Постоянную (некарбонатную) жёсткость устраняют добавлением соды Na 2 CO 3 .

CaCl 2 + Na 2 CO 3 CaCO 3 + 2NaCl

MgSO 4 + Na 2 CO 3 MgCO 3 + Na 2 SO 4

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.

Приводятся результаты исследования карбонатной жёсткости воды в г.Гулькевичи и поселениях Гулькевичского района, выполненного учащимися класса.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что вода на территории г.Гулькевичи и Гулькевичского района соответствует общепринятым нормам.

III. Систематизация полученных знаний.

Полученные знания систематизируют, оформляя таблицу.

IV. Подведение итогов урока.

Учащиеся отвечают на вопросы учителя.

1. Чем обусловлена жёсткость воды?
2. Какие виды жёсткости воды различают?
3. Присутствием каких соединений обусловлена временная жёсткость?
4. Присутствием каких соединений обусловлена постоянная жёсткость воды?
5. Какими способами устраняют временную жёсткость?
6. Какими способами устраняют постоянную жёсткость?

V. Задание на дом.

Учебник: И.И.Новошинский, Н.С.Новошинская, 9 класс. § 47 стр.195-197.

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?

Слайд 2

Химия жёсткости

Жёсткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния.

Понятие жёсткости воды принято связывать с катионами кальция (Са2+) и в меньшей степени магния (Mg2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жёсткости) способные выпадать в осадок.

Слайд 3

Катионы металлов, вызывающие жесткость

В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жёсткость, и главные анионы, с которыми они ассоциируются.

Слайд 4

Виды жёсткости

• Общая жёсткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жёсткости.
• Карбонатная жёсткость. Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жёсткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жёсткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.
• Некарбонатная жёсткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жёсткость).