天然水的净化

复习水的重要用途

工业上：洗涤、溶解、加热、冷却，进行纺织、造纸、炼钢、发电、生产化肥及各种化工产品。

农业上：灌溉

日常生活中：洗衣、洗澡、各种饮料食品等

我们知道天然水在自然循环过程中与大气和土壤不断地接触，必然会混入很多种杂质，为了获得符合不同标准(指工业生产或生活方面)的水，必须对水进行处理，以除掉水中的一些杂质。那么如何对水进行处理，如何获得符合所需标准的水，这将是这节课将要学习的获取洁净的水。

【板书】一、天然水的净化

【问题讨论】自来水厂生产过程中为什么加入絮凝剂？

【分析】天然水中常含有一些悬浮物和胶体，很难用自然沉降法除去。所以常用加入混凝剂的方法，使细小的悬浮物和胶体聚集成较大颗粒而沉淀，然后过滤除去。像这种除杂的方法就称之为混凝法。

【板书】1.混凝法：

看视频：实验：在一杯浑浊的黄河水中撒入一药匙明矾粉末，观察现象。写出有关的离子方程式。

KAl(SO4)2 = K+ +Al3+ + 2SO42-

Al3+ + 3H2O Al(OH)3（胶体） + 3H+

注意：胶体不带电，胶粒带电。

【分析】明矾的主要成分是KAl(SO4)2，它是强电解质，在水溶液中发生完全电离，Al3+与水发生水解反应生成Al(OH)3 ，Al(OH)3在水中以絮状的胶体形式存在，由于水中的胶体杂质一般都带负电,而Al(OH)3胶体粒子带正电，通过电性吸引作用，破坏了天然水中胶体杂质的稳定性，并在分子引力作用下凝聚成大颗粒下沉。同时还能吸附一些悬浮物，这样就起到了净水的作用。

【过渡】近年来用含铝混凝剂处理饮用水的安全性不断受到质疑，有资料显示铝盐对人

烧杯2 加Na OH溶液，使pH=9，再加绿矾搅拌

后静置

有沉淀析出

CaCO

3+H

2

O+CO

2

= Ca(HCO

3

)

2

【过渡】通常根据引起水的硬度的物质是否含HCO3-把水的硬度分为暂时硬度和永久硬度．

分类

暂时硬度：如果水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的，这种硬度叫做暂时硬度。

永久硬度：如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度。

【过渡】我们为什么要研究硬水呢？

【板书】（3）硬水给生活和生产带来的危害：

①不适宜饮用，因为它容易引起肠胃不适，还能诱发疾病；北方水的硬度高，平均寿命比南方人短6年。太硬或太软的水都不利于身体健康。

②不利于洗涤，因为它会造成洗涤剂的浪费，使衣物失去原有色泽且变硬；因为用硬水洗衣服的时候，水里的钙镁离子和肥皂结合，生成了脂肪酸钙和脂肪酸镁的絮状沉淀，这就是“豆腐渣”的来历。

③不能做锅炉用水，因为它会使锅炉内结水垢，降低热效率，不仅浪费燃料，甚至严重时能引起锅炉爆炸。

【过渡】所以，我们必须将硬水进行软化。那么，就让我们接着学习硬水软化的方法吧！

【板书】（4）硬水的软化方法

【思考】暂时硬度可以用什么方法消除？

【分析】暂时硬度经加热之后分解成沉淀物从水中除去，故称为暂时硬度。

①加热法（暂时硬度的水）

Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O

Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O

思考：CaCO3和MgCO3的溶解度的差别？CaCO3不溶，MgCO3微溶。所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁。

MgCO3＋H2O Mg(OH)2↓＋CO2↑

所以水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，可以用稀盐酸洗，但是为了防止腐蚀设备，需要加入合适的缓蚀剂。

【小结】通过这样处理后，溶液中Ca2＋、Mg2＋含量减小，因而硬度减小．

【过渡】对于具有永久硬度的水可采用药剂法和离子交换法进行软化。

②药剂法：

药剂法通过向硬水中加入适当的化学药剂，与Ca2＋、Mg2＋发生化学反应，使Ca2＋、Mg2＋以沉淀的形式分离出来，达到软化水的目的。

常用的化学药剂有纯碱、生石灰等。根据水的硬度和对水质的要求，决定使用某种药剂或同时使用几种药剂。对于工业锅炉用水，还有一种用磷酸盐作药剂的处理方法，使沉淀物悬浮在水中而不结垢。

CaCl2＋Na2CO3 =Ca CO3↓＋2NaCl

MgSO4＋Na2CO3=MgCO3↓＋Na2SO4

MgSO4＋Ca(OH) 2=Mg(OH) 2↓＋CaSO4

CaSO4＋Na2CO3＝CaCO3↓＋Na2SO4

【板书】③离子交换法

【分析讲述】离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂分无机质类和有机质类两大类。无机质类又可分天然的——如海绿砂；人造的——如合成沸石。有机质类又分碳质和合成树脂两类。其中碳质类如磺化煤等；合成树脂类分阳离子型——如强酸性和弱酸性树脂；阳离子型——如强碱性和弱碱性树脂、两性树脂和螯合树脂等类。

【过渡】离子交换剂中的阳离子与水中的Ca2＋、Mg2＋发生离子交换作用，使水得到软化。（现在常用作离子交换剂的离子交换树脂，是一类不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NaR、HR等表示。）如果用NaR表示离子交换剂，你们可以用离子反应来表示离子交换法软化水的过程

【板书】离子交换原理 2NaR+Ca2＋=CaR2+2Na＋

2NaR+Mg2＋=MgR2+2Na＋

【过渡】下面来看一下离子交换法软化水示意图；接着看一下具体的交换过程

【思考】这种离子交换是否可以无限进行？

【解析】交换并非是无止境的。交换进行到离子交换剂中的Na+全部被Ca2＋、Mg2＋代替后，离子交换剂即失去软化硬水的能力，也就是说交换后的水不再符合软水的标准时，离子交换剂就失效了，此时必须使离子交换剂再生．

【提问】什么是离子交换剂的再生？如何再生？(请一位同学回答)

【讲解】常用5——8％NaCl溶液浸泡失去交换能力的离子交换剂，CaR2和MgR2跟Na+发生交换作用重新生成NaR，从而又恢复了离子交换剂软化硬水的能力，这个过程叫再生．

【板书】再生原理：CaR2+2Na＋=2NaR+Ca2＋

【板书】（5）硬水与软水的比较

①加热或长久放置后有水垢产生的水是硬水。

②向水中加肥皂水，泡沫很少的水是硬水，有大量泡沫出现的水是软水

【总结】本节课学习了天然水的净化的方法，同时了解硬水软化的常用方法——加热法、药剂法和离子交换法。