Лабораторная работа «Получение жесткой воды и изучение ее свойств. Устранение временной и постоянной жесткости»
план-конспект урока по химии
Цель: формирование понятия «жесткость» воды, развитие умений по устранению жесткости воды; продолжить формирование умения проводить химические реакции.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Лабораторная работа
«Получение жесткой воды и изучение ее свойств. Устранение временной и постоянной жесткости»
Цель: закрепление знаний по теме «Растворы», формирование понятия «жесткость» воды, развитие умений по устранению жесткости воды; продолжить формирование умения проводить химические реакции.
Оборудование: набор реактивов и лабораторной посуды для проведения реакций.
ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Выполняя опыты, нужно пользоваться растворами только указанной концентрации и соблюдать рекомендуемую дозировку. Не делать дополнительных опытов без разрешения преподавателя.
Следует аккуратно работать с реактивами: внимательно читать этикетки, не уносить реактивы общего пользования на свои рабочие столы, во избежание загрязнения реактивов держать склянки с растворами и сухими веществами закрытыми, не путать пробки, не высыпать и не выливать обратно в склянки неиспользованные или частично использованные реактивы.
Если во время работы будет пролита кислота или щелочь, удалять их следует быстро, так как эти реактивы портят стол и другие предметы, и осторожно, чтобы не прожечь одежду и не повредить руки.
При нагревании растворов на электроплитке будьте внимательны: избегайте термических ожогов.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Важнейшим свойством природных вод является их жесткость. Если в воде
находятся ионы металлов, образующие с мылом нерастворимые соли жирных кислот, то в
такой воде затрудняется образование пены при стирке белья или мытье рук, вследствие
чего возникает ощущение жесткости. Отсюда и возникло понятие "жесткой" воды.
Жесткость природных вод более всего обусловлена содержанием в них
растворимых солей кальция и магния.
Для промышленного водоснабжения жесткая вода почти всегда является
нежелательной, а иногда и недопустимой, нежелательна она и для бытовых нужд. К тому
же некоторые соли, обусловливающие постоянную жесткость природных вод,
способствуют разрушению (коррозии) металлических и бетонных конструкций.
Возможность коррозии бетона следует учитывать при строительстве зданий и
сооружений и предусматривать меры защиты. В каждом отдельном случае надо, прежде
всего, выяснить характер возможного воздействия среды на бетон, в том числе и
природных вод. Для этого необходимо знать их важнейшую характеристику - жесткость.
Жесткость, вызванная присутствием гидрокарбонатов кальция и магния,
называется временной жесткостью, поскольку устраняется при кипячении.
Жесткость, обусловленная хлоридами и сульфатами этих металлов, не устраняется
при кипячении. Этот вид жесткости называется постоянной жесткостью.
Суммарная жесткость воды носит название общей жесткости.
В промышленности жесткая вода, используемая для питания паросиловых
установок, приносит особенно большой вред. При работе паровых котлов в жесткой воде, содержащей Са(НСОз)2, Mg(HCO3)2 или CaSO4, на внутренней поверхности стенок котла образуется слой накипи, уменьшающий их теплопроводность и тем самым понижающий коэффициент полезного действия установки. Замедленная теплопередача через стенки котла приводит к их перегреву и вследствие этого к ускоренной коррозии (окислению кислородом воздуха). В результате прочность стенок котла постепенно понижается, что может привести к его взрыву.
Образование осадка (накипи) при использовании воды, обладающей временной
жесткостью, связано с выпадением в осадок малорастворимых карбонатов - СаСОз и
MgCO3. Если в воде присутствует сульфат кальция, то он выпадает в осадок из-за резкого
понижения его растворимости при нагревании. Особенно прочная, но вместе с тем
пористая, малотеплопроводная накипь образуется при одновременном содержании в воде
гидрокарбонатов и сульфата кальция.
Соли магния (MgCl2 и MgSO4) и СаСl2, содержащиеся в воде, не приводят к
образованию в котлах накипи, так как они хорошо растворимы в воде, но вызывают
коррозию стенок и металлической арматуры. Эти соли, как электролиты, способствуют
протеканию электрохимических процессов на поверхности стали и тем самым ускоряют
процесс ее коррозии под действием воды и кислорода. Кроме того, MgCl2 и MgSO4, как
соли слабого основания и сильных кислот, гидролизуются, повышая концентрацию
водородных ионов и, создавая кислую среду, что также ускоряет процесс коррозии стали.
Методы устранения и снижения жесткости воды.
Устранение или снижение жесткости воды называют умягчением. Его осуществляют различными методами.
- Метод кипячения. Он позволяет устранить только временную (карбонатную) жесткость, обусловленную наличием в воде хорошо растворимых гидрокарбонатов кальция, магния и железа. При этом катионы Са2+, Mg2+,Fe2+ осаждаются в виде нерастворимых соединений.
Сa(HCO3)2 = СaCO3 + СО2 + H2O
Mg(HCO3)2 = MgCO3 + СО2 + H2O
- Химическая обработка воды (реагентный метод). Этот метод позволяет устранить как временную жесткость, так и постоянную. Сущность его заключается в обработке воды специальными реагентами, образующими с ионами, вызывающими жесткость, малорастворимые соединения. К числу таких реагентов относятся: сода Na2CO3, негашеная CaO и гашеная Ca(OH)2извести, различные фосфаты натрия (Na3PO4, Na6P6O18) и др. Обработка известью позволяет связать и растворенный в воде углекислый газ. Использование фосфатов натрия предпочтительнее, так как образующие фосфаты кальция, магния и железа менее растворимы, чем соответствующие их карбонаты и гидроксиды.
CaSО4 + Na2CО3 = CaCО3↓+ Na2CО3
MgCl2 + Na2CО3 = MgCО3↓ + 2NaCl
- Ионообменный метод. Это современный физико – химический метод основан на способности некоторых веществ, не растворимых в воде, стехиометрически обменивать свои ионы на ионы внешней среды (воды, растворов электролитов). Вещества, обладающие такими свойствами, называют ионообменниками (ионообменными сорбентами) или сокращенно ионитами. Большинство ионитов – твердые, ограниченно набухающие вещества, аморфной или кристаллической структуры. Они состоят из каркаса (матрицы) и закрепленных на нем ионогенных (активных функциональных) или комплексообразующих групп.
Экспериментальная часть
Опыт 1. Качественное определение жесткости воды с помощью раствора мыла.
В пробирках под номерами 1,2,3 находятся соответственно водопроводная, водопроводная кипяченая, дистиллированная вода. В каждую пробирку опускают по одинаковому кусочку мыла, сильно встряхивают в течение 1-2 мин, добиваясь более полного его растворения. Далее вода отстаивается. Сделайте выводы – опишите наблюдаемое.
Опыт 2. Устранение некарбонатной жесткости воды с помощью реакций ионного обмена.
Получите воду с постоянной, некарбонатной жесткостью. Для этого в пробирку с водой добавьте 1-2 капли хлорида кальция. Устраните некарбонатную жесткость: к полученному раствору добавьте раствор карбоната натрия. Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций.
Сделать общий вывод.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое жесткость воды?
2. Виды жесткости воды.
3. В каких единицах выражается жесткость воды?
4. Какому содержанию Са2* и Mg2+ соответствует жесткость 1 мэкв/л?
5. Как определить временную жесткость воды?
6. Как определить общую жесткость воды?
7. Как определить постоянную жесткость воды?
8. Известковый способ умягчения воды.
9. Известково-содовый способ умягчения воды.
10. Ионнообменный способ умягчения воды.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
![](/sites/default/files/pictures/2013/01/03/picture-172213-1357235448.jpg)
Практическая работа "Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств"
Инструкция и порядок оформления работы по теме "Оксид угрерода"...
![](/sites/default/files/pictures/2014/06/03/picture-268470-1401807890.jpg)
Лабораторная работа. Получение мыла и изучение его свойств.
Лабораторная работа состоит из двух частей. Первая - информационная по теме "История создания мыла". Вторая - практическая, включате 4 опыта....
Лабораторная работа "Получение изображения с помощью линз "
Лабораторная работа "Получение изображения с помощью линз "...
![](/sites/default/files/pictures/2014/02/02/picture-212730-1391352451.png)
Проектная работа"Получение коллоидного раствора серебра и изучение его свойств"
Проектная работа"Получение коллоидного раствора серебра изучение его свойств"Данная работа позволяет учителю организовать исследовательскую работу учащихся во внеурочное время с использованием о...
![](/sites/default/files/pictures/2014/02/02/picture-212730-1391352451.png)
Проектная работа "Получение коллоидного раствора серебра и изучение его свойств"
Данная работа позволит привлечь к проектной работе по химии большое количество учащихся, максимально использовать оборудование Курчатовского проекта...
![](/sites/default/files/pictures/2013/01/03/picture-63096-1357209414.png)
Лабораторная работа"Получение и амфотерные свойства гидроксида алюминия"
Лабораторная работа по химии для студентов СПО...
![](/sites/default/files/pictures/2013/01/03/picture-63096-1357209414.png)
Лабораторная работа: "Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств. Распознавание карбонатов"
Лабораторная работа предназначена для студентов СПО. Перейдите по ссылке https://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no41-prakticeskaa-rabota-no5...