Устранение временной жесткости воды уравнения (6 видео)

Задание 3

Каковы основные способы устранения жёсткости воды? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Временная жёсткость воды обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция и магния. Её можно устранить следующими способами:

Постоянная жёсткость воды обусловлена присутствием сульфатов и хлоридов кальция и магния. Её устраняют действием соды:
MgSO₄ + Na₂CO₃ ⟶ MgCO₃↓ + Na₂SO₄
CaSO₄ + Na₂CO₃ ⟶ CaCO₃↓ + Na₂SO₄

Содержание

Вода в нашей жизни
«Жесткость воды и способы ее устранения»
Принципиальные отличия жесткой воды от мягкой
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.
ПЕРВЫЙ – САМЫЙ ПРОСТОЙ И ЧАСТО САМЫЙ НАДЁЖНЫЙ – ПРОСТО ПОПРОБОВАТЬ ВОДУ.
ВТОРОЙ СПОСОБ ОЦЕНИТЬ КАЧЕСТВО ВОДЫ — ПО ПРОЗРАЧНОСТИ ВОДЫ.
ТРЕТИЙ СПОСОБ ОЧЕНИТЬ КАЧЕСТВО ВОДЫ
🎥 Видео

Видео:Жёсткость воды и методы её устраненияСкачать

Вода в нашей жизни

Продолжение. Начало см. в № 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15/2009

§ 12. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ И СПОСОБЫ Ее УСТРАНЕНИЯ

Цель. Расширить и углубить представления учащихся о реакциях обмена, используя сведения о способах устранения жесткости воды. Воспитывать бережное отношение к водным ресурсам.

Форма занятия. Беседа, рассказ. Демонстрационный эксперимент.

Оборудование и реактивы. Прибор для получения газов, стеклянная трубка, пробирки, пробиркодержатель; известковая вода, растворы хлорида кальция, соляной кислоты, карбоната натрия, кусочки мрамора.

Виды жесткости воды.

Способы устранения жесткости воды.

Понятие о жесткости воды

Абсолютно чистой воды в природе не существует. Она всегда содержит различные примеси как в растворенном, так и во взвешенном состоянии, от их концентрации и природы зависит пригодность воды для бытовых и промышленных нужд. Для питьевой воды установлены строгие стандарты по содержанию элементов, цвету, вкусу и др. Так, рН – показатель кислотности или щелочности среды – может находиться в пределах от 6,5 до 9,5.

Определенные требования предъявляются к воде, используемой в промышленности. Например, она не должна портить продукцию, вызывать коррозию металлических деталей и механизмов, засорять насосы и трубы. В настоящее время все больше предприятий стремятся создать замкнутые циклы (очистка – производство – очистка – производство и т.д.).

Вода, в которой растворены соли кальция и магния, обладает особым свойством – жесткостью. Известно, что она образует плотные слои накипи (в основном карбонат и сульфат кальция и карбонат магния) на стенках паровых котлов, кипятильников, чайников. Солевой нарост имеет плохую теплопроводность, поэтому вызывает местный перегрев стенок котла и коррозию корпуса. Случайное отделение части накипи от раскаленной стенки может вызвать быстрое испарение воды и даже взрыв котла.

В жесткой воде плохо растворяются некоторые пищевые продукты, хуже развариваются овощи, снижается качество приготовленной пищи. При стирке белья в такой воде увеличивается расход моющих средств. На ткани осаждаются кальциево-магниевые соли высших карбоновых кислот, входящих в состав мыла. Ими пропитываются нити, изделия теряют былую мягкость. Поэтому для стирки мылом в жесткой воде требуется предварительное умягчение воды – устранение жесткости. Синтетические моющие средства обеспечивают более эффективный и экономичный процесс стирки даже в морской воде, т.к. они не образуют нерастворимых солей кальция и магния.

Технологи на фармацевтических и пищевых фабриках особенно тщательно контролируют качество воды. При проведении количественных анализов принято выражать жесткость воды в миллимоль эквивалентах ионов кальция и магния, содержащихся в 1 л воды:

1 ммоль экв/л Са 2+ соответствует 20,04 мг/л;

1 ммоль экв/л Mg 2+ соответствует 12,16 мг/л.

В аналитической практике пользуются и другими способами выражения концентрации, например молярной (моль/л). По этому показателю жесткости воды ее подразделяют на три группы:

– мягкая вода, имеющая жесткость до 2 ммоль экв/л;

– среднежесткая – от 2 до 10 ммоль экв/л;

– жесткая – более 10 ммоль экв/л;

(ммоль – миллимоль, тысячная доля моль).

Виды жесткости воды

Разные соли кальция и магния обусловливают разную жесткость воды (см. схему).

Способы устранения жесткости

Во многих сферах деятельности человека нужна вода с определенным содержанием растворенных в ней солей. На водоочистительных предприятиях используют различные методы очистки воды и ее умягчения.

Устранение жесткости, или умягчение, воды заключается в удалении ионов кальция и магния, которое осуществляется тремя методами: термическим, химическим и физико-химическим.

1. Термический метод – кипячение воды.

При кипячении воды происходит разложение гидрокарбонатов кальция и магния с образованием углекислого газа и карбонатов этих металлов, которые выпадают в осадок:

Сa(HCO₃)₂ СaCO₃ + СО₂ + H₂O,

Mg(HCO₃)₂ MgCO₃•H₂O + СО₂.

Таким образом, в результате кипячения воды устраняется жесткость, обусловленная присутствием именно гидрокарбонатов. Это так называемая устранимая (временная) жесткость.

Благодаря этому методу мы легко можем приготовить душистый чай или вкусный компот. Витамины и другие полезные соединения мягкой водой лучше извлекаются из натуральных или засушенных фруктов. Многие хозяйки об этом знают и для приготовления компотов, лечебных настоев пользуются предварительно прокипяченной водой, ее аккуратно сливают, не взмучивая карбонатный осадок.

Для некоторых химических целей требуется достаточно полная очистка воды от солей, которые создают жесткость. Для ее устранения используют химические реагенты, такие, как карбонат натрия, гидроксид кальция, ортофосфат натрия.

а) Известково-содовый метод основан на обработке воды гашеной известью, при этом устраняется временная жесткость, а также связываются ионы Fe 2+ .

При добавлении соды происходит устранение постоянной жесткости:

Учащимся предлагается самостоятельно дописать схемы реакций.

Использование соды при стирке позволяет экономить моющие средства, а отсутствие хлопьевидных осадков улучшает качество ручной и машинной стирки, особенно легко удаляются пятна различных видов технических загрязнений.

б) Фосфатный метод базируется на образовании нерастворимых ортофосфатов кальция и магния, выпадающих в осадок:

3CaSO₄ + 2Na₃PO₄ = 3Na₂SO₄ + Ca₃(PO₄)₂,

Реагенты, составляющие основу химического метода умягчения воды, входят в состав средств, предотвращающих образование накипи на стиральных машинах-автоматах. Антинакипины значительно продлевают срок службы дорогостоящей техники, экономят энергию за счет увеличения теплоотдачи нагревательных элементов и улучшают качество стирки, усиливая действие стирального порошка.

Учащимся можно предложить роль экспертов, которые оценивают состав реагентов – антинакипинов, указываемый на упаковках. При внимательном прочтении можно убедиться, что сода, фосфаты и полифосфаты натрия входят в качестве основных реагентов, предотвращающих образование накипи.

3. Физико-химический метод.

Он основан на использовании ионообменных смол – ионитов. Они представляют собой твердые полиэлектролиты, у которых ионы одного знака заряда закреплены на твердой матрице, а противоионы способны переходить в раствор.

Иониты, используемые в ионообменных установках, достаточно компактны и применяются в большинстве современных фильтров для очистки и умягчения воды, ими оснащены, например, пищеблоки морских лайнеров, подводных лодок.

Способность к ионному обмену проявляется у ряда природных алюмосиликатов. Например, при взбалтывании воды с небольшим количеством глины между ними происходит обмен ионами. Данный эффект используется в лечебных целях, глиняные аппликации эффективны в профилактике заболеваний кожи, в ней восстанавливается водно-электролитный баланс.

Широкое применение находят синтетические ионообменники, они включают и полимерные материалы. В зависимости от того, какие ионы переходят в раствор с поверхности, различают катиониты и аниониты.

Катиониты содержат ионы Na + или Н + – это сульфоугли или алюмосиликаты. Аниониты включают подвижные гидроксид-ионы, это так называемые искусственные смолы.

Умягчение воды в промышленных ионообменниках производится фильтрованием через слой катионита толщиной 2–4 м, его поверхность достаточно велика, т.к. полимерная основа состоит из маленьких гранул диаметром 0,5–1,5 мм. В порах этих частичек остаются ионы кальция, вместо них в воду поступают ионы натрия, и вода становится мягкой.

Катионит периодически регенерируют, промывая его концентрированным раствором хлорида натрия, при этом кальций вынужден покидать ранее занятые «позиции» в ионообменнике, его место занимают ионы натрия. Так обновляют адсорбент в фильтре для воды «Гейзер». Для Н + -катионитов промывку ведут раствором соляной кислоты, аниониты регенерируют раствором гидроксида натрия.

Демонстрационный эксперимент заключается в получении жесткой воды (учитель пропускает углекислый газ через раствор известковой воды до растворения получившегося осадка), и устранении ее жесткости при нагревании или добавлении раствора соды. Аналогично демонстрируется устранение постоянной жесткости воды, содержащей растворы хлорида кальция.

Вопросы для беседы и закрепления материала

1. Какими ионами обусловлена жесткость воды и в каких единицах она измеряется?

2. Назовите виды жесткости воды.

3. Почему необходимо устранять жесткость воды?

4. Как влияют соли, придающие воде жесткость, на организм человека?

5. Как понизить жесткость природной воды в быту?

6. Какие способы устранения жесткости воды вы знаете? Подтвердите ответ уравнениями химических реакций.

7. Почему мыло плохо мылится в жесткой воде?

Видео:Практическая работа №6 «Получение жёсткой воды и способы ее устранения»Скачать

«Жесткость воды и способы ее устранения»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Технологическая карта урока

Тема урока: «Жесткость воды и способы ее устранения»

Группа: ТП – 41(Технология продукции общественного питания)

Длител ь ност ь урока: 90 минут (1 пара)

Авторы УМК: — Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман

Тип урока урока: комбинированны й

Средства обучения, оборудование: рабочая тетрадь, инструкционная карта, дидактические материалы, презентация Microsoft Power Point, проектор, экран, химические реактивы и лабораторное оборудование.

1.Обеспечить нормальную внешнюю обстановку для работы на учебном занятии. Приветствие, проверка подготовленности к учебному занятию

2.Психологически подготовить учащихся к общению на учебном занятии.

3.Создать положительный эмоциональный настрой на учебную деятельность.

Настраиваются на учебную деятельность.

Личностные – интерес к учебе смыслообразование (Я должен посмотреть…)

Коммуникативные: контролирует и оценивает свою готовность к уроку

Регулятивные – волевая саморегуляция

Коммуникативные – планирование учебного сотрудничества с преподавателем и со сверстниками

Актуализация знаний и постановка учебной проблемы.

Постановка темы и цели урока.

Вовлеч ь учащихся в процесс постановки целей и задач занятия.

Обоснование необходимости изучения данной темы для эффективного освоения дисциплины

Формулируют сами учащиеся, определив границы знания и незнания

Анализируют содержание школьных предметов, выделяют науки изучающие природу, области их познания

Стимул. Если ты успешно выполнишь это задание, ты научишься извлекать из текста нужную информацию и систематизировать ее.

Стимул: Если вы успешно справитесь с заданием, то узнаете о видах жёсткости и способах её устранения.

сотрудничество с учителем, формируем умение оформлять свои мысли в устной форме, умение взаимодействовать друг с другом

формируем умение самостоятельно выделять и формулировать познавательную цель

формируем учебно-познавательный интерес к новому учебному материалу

Уметь самостоятельно обнаруживать и формулировать учебную проблему, определять цель, составлять план решения проблемы.

Цели урока: Целеполагание и мотивация -Образовательные задачи этапа

1.Обеспечить мотивацию учения школьников.

2.Обеспечить включение школьников в совместную деятельность по определению целей учебного занятия.

Подведение к формулированию

темы и постановке

Составление плана работы

в ходе которого

конкретизирует понятие « жёсткости воды», (приложение 1)

Формулирует некоторые задачи урока, составляет совместно с обучающимися план урока:

Образовательная: изучить природу жёсткости воды и способы её устранения.

Развивающая: специальные умения проводить эксперимент, записывать уравнения, лежащих в основе устранения жёсткости воды, ключевые компетенции коммуникативную и разрешения проблем

расширить кругозор учащихся.

изучить природу жёсткости воды и способы её устранения

Цель урока учащиеся формулируют самостоятельно, определяя при этом границы собственного знания и незнания.

логические – решение проблемы,

Преподаватель на слайдах демонстрирует виды жёсткости воды.

Организует деятельность учащихся по применению полученной информации в стандартных и новых ситуациях.

Слушают, деляться впечатлениями.

Знакомятся с видами жёсткости воды и записывают их в тетрадь.

уметь добывать новые знания: находить ответы на вопросы, используя учебник, свой жизненный опыт и информацию, полученную на уроке.

уметь оформлять свои мысли в устной форме; слушать и понимать речь других (обучение в сотрудничестве)

Первичное закрепление во внешней речи (проговаривание)

Преподаватель задает вопросы (приложение 3)

Учащиеся отвечают на вопросы учителя проговаривают по плану новые знания, анализипуют записи.

Работают в группах по два человека.

Беседа по результатам работы, проверка написания цепочки на доске, оценивание работы, определение сущности избавления от жесткости.

Проблема: а надо ли избавляться от жесткости

Познавательная: поиск и выделение необходимой информации построение логической цепи рассуждений структурирование знаний на основе схемы, построение речевого устной и письменной форме.

планирование учебного сотрудничества учёт разных мнений и стремление координации различных позиций в сотрудничестве

Самостоятельная работа с проверкой по эталону

Организует работу учащихся у доски — пишут цепочку (приложения 3 ,4)

Задает компетентностно-ориентированное задания (приложение 7)

Для систематизации и обобщения полученных знаний предлагает выполнить задание (Приложение 2).

Организует работу по выполнению упражнений (приложение 5)

Орган и зует обсужден и е способов решен и я задач (приложение 8)

Демонстрирует растворимость накипи в соляной кислоте.

Пишут цепочку на доске, группа проверяет уравнения на доске.

Учащиеся выполняют КОЗ

Решают группой задачи по определению общей жёсткости воды и по полученным результатам делают вывод о её типе под руководством преподавателя.

Следующие задачи рекомендуется выполнять решать по вариантам,

а затем обменяться вариантами, обеспечив взаимопроверку, взаимоконтроль.

экспериментальную работу в парах, записывают уравнения реакций в тетрадях.

Познавательные: поиск и выделение необходимой информации

Регулятивные: саморегуляция, коррекция, контроль, инициативность и самостоятельность, выделение и осознание того, что уже

усвоено и что ещё подлежит усвоению

Включение в систему знаний и повторение

Организует работу по обобщению полученной информации (Приложение 6)

Организует индивидуальную работу учащихся по заданию в рабочей тетради

Активно включаются в мыслительную деятельность, используя имеющиеся знания — обобщают признаки жесткости.

выполняют задания в рабочей тетради, пишут самостоятельную работу.

Выполняют упражнения в тетрадях и у доски.

Записывают домашнее задание в дневник и осмысливают его.

Оценивают свою деятельность на уроке

формируем умение слушать и понимать других, работать в парах учитывая позицию собеседника

формируем умение работать с новой информацией по теме (отбирать, выделять, обобщать), оценка процессов и результатов деятельности

Регулятивные: осознание того, что уже усвоено и что е щ е подлежит усвоени ю

Подведение итогов. Рефлексия (этап подведения итогов)

-Образовательные задачи этапа

1.Дать качественную оценку работы класса и отдельным учащимся.

2. Инициировать рефлексию учащихся по поводу своего эмоционального состояния, своей деятельности, взаимодействия с учителем и одноклассниками.

3.Обеспечить усвоение учащимися принципов саморегуляции и сотрудничества.

Организует рефлексию: Оценка работы класса, учащихся, организация к осознанию домашнего задания.

«Мы проделали очень серьезный путь, чтобы ответить на вопрос: Мы не совершили серьезного открытия в науке, но что мы открыли для себя? Достигли ли цели урока? Работа с листами успешности – итог в баллах, выставление оценок. Сдать листы с заданиями.

Предлагаю оценить результаты своей деятельности на уроке»

Реализую рефлексивный тест:

1) Я узнал(а) много нового.

2) Мне это пригодится в жизни.

3) На уроке было над, чем подумать.

4) На все возникшие у меня вопросы я получил(а) ответы.

5) На уроке я поработал(а) добросовестно.

В случае согласия с утверждением поставьте напротив него знак «+».

Осуществляют самооценку собственной учебной деятельности, соотносят цель и результаты, степень их соответствия

Записывают домашнее задание, задают необходимые вопросы. Делятся впечатлениями от урока .

впечатления от урока.

формируем умение формулировать свои мысли

Познавательные: оценка процессов и результатов деятельности

Регулятивные: волевая саморегуляция

Коммуникативные: оценивание качества своей и об щ ей учебной деятельности

При изучении нового материала необходимо активизировать внимание учащихся. Для этого использую самооценивание. Сообщаю критерии оценивания. Если вы были внимательны, уверены, что поняли материал и можете его воспроизвести, то поставьте себе «5», если вы были не всегда внимательны, но в целом материал поняли и можете ответить на вопросы, то поставьте себе «4», если же вы были рассеянны, поняли лишь часть материала, то поставьте себе «3», если вы были невнимательны и не поняли то, о чём мы говорили, то поставьте себе «минус».

Если работа шла по группам, то оценивается группой степень активности каждого учащегося, понимания и аргументированности.

Подготовка учащихся к восприятию новых знаний

Сегодня у нас необычный урок. Мы попробуем использовать получаемые на уроках знания в жизни, а именно, попробуем узнать, насколько реклама, которую нам навязывают средства массовой информации , соответствует действительности. Стоит ли слепо доверять рекламе?

Как часто по ТV показывают рекламу средства для смягчения воды с целью удаления накипи — порошка Cаlgon. При этом 1кг этого средства стоит примерно 200 рублей. Если вы стираете минимум два раза в неделю, то, учитывая расход средства, за двенадцать месяцев придется выложить около двух с половиной тысяч.

Что же происходит со стиральными машинами во время стирки обычной водой и при добавлении порошка Calgon? Насколько оправданы наши расходы?

Реклама призывает «Добавляйте Calgon при каждой стирке! Он нейтрализует соли жёсткости, предотвращая образование известкового налёта на деталях стиральной машины и белье»

-Какие же неприятности несёт жесткая вода для человека? (Учащиеся выдвигают свои предположения, исходя из личного опыта, а именно, появление накипи, плохое вспенивание моющих средств ).

Что же это за соли жёсткости? Чем они так страшны? Давайте попробуем разобраться.

Учитель сообщает тему урока, задачи:

· какая вода называется жесткой,

· от чего зависит жесткость воды,

· какие виды жесткости различают,

· как на практике понизить жесткость,

· почему Calgon понижает жесткость воды,

· какие средства можно использовать в целях экономии для сохранения нагревательных элементов стиральных машин, для улучшения качества стирки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Изложение нового материала.

Часто можно слышать о том, что в какой-то местности вода жесткая, а где-то мягкая. В мягкой воде (например, дождевой) мыло легко пенится, поэтому в такой воде хорошо стирать белье, мыться. В жесткой воде плохо развариваются мясо, овощи и крупы, мыло не пенится и оседает хлопьями из-за образования нерастворимых солей. Жесткая вода образует накипь в чайниках, в системах водо- и теплоснабжения, в паровых котлах, что может привести к их перегреву и даже взрыву.

Жесткость воды вызывается присутствием солей кальция и магния.

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.

Причины, вызывающие жёсткость воды. Отрицательное значение жёсткой воды.

Содержащиеся в природе нерастворимые в воде карбонаты магния и кальция под воздействием воды и присутствующего в воздухе углекислого газа способны превращаться в гидрокарбонаты, которые хорошо растворяются в воде( Ж-карбонатная или временная )

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 . ( Ж-некарбонатная или постоянная )

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.

Если в воде присутствуют гидрокарбонаты кальция и магния, жесткость называется временной. Сульфаты, хлориды и другие соли обусловливают постоянную некарбонатную жесткость. Эти соли диссоциируют в воде.

Ионы кальция и магния делают воду жесткой. Для того, чтобы умягчить воду, их надо удалить из раствора и перевести в осадок.

Временная жесткость устраняется кипячением воды, во время которого выпадает накипь — осадок мела. В условиях производства кипячение большого количества воды обходится дорого, поэтому для умягчения воды используют извест ковое молоко.

Постоянную жесткость устраняют химическими методами:

1. С помощью соды.

2. С помощью ионообменных фильтров ионы кальция и магния заменяют на ионы натрия и калия.

3. Некоторое умягчение воды происходит в бытовых фильтрах для питьевой воды. Отфильтрованная вода дает меньше накипи, что важно при использовании электрочайников.

Полностью очистить воду от солей можно методом перегонки (дистилляции)

Способы устранения жёсткости воды.

Временную (карбонатную) жёсткость устраняют:

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.

Постоянную (некарбонатную) жёсткость устраняют добавлением соды Na₂CO₃.

В целях одновременного устранения обоих видов жёсткости применяют смесь гашёной извести и соды – содово-известковый

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Учащиеся отвечают на вопросы учителя.

1. К каким водам – мягким или жестким относится колодезная и ключевая вода? (Средней жесткости)

2. Почему колодезная вода, как правило, вкусная, а дождевая нет? (Вкус колодезной воды придают содержащие в ней различные вещества)

3. Почему до изобретения антифриза в системы охлаждения двигателей заливали дистиллированную воду, а не воду из-под крана? (В воде из-под крана содержатся гидрокарбонаты кальция и магния, то при повышении температуры будут превращаться в нерастворимые карбонаты и оседать на стенках системы, тем самым, ухудшая теплоотдачу двигателя)

4. Иногда для приготовления продуктов используют горячую воду из крана. Возможно ли это (Нет, ее смягчают содой для уменьшения отложения на стенках труб нерастворимых карбонатов

Анализ так называемой жёсткой воды показывает наличие большого количества ионов магния и кальция.

-Как они попадают в раствор?

Давайте вспомним, какими свойствами обладают кальций и магний и их соединения

2 ученика у доски осуществляют следующие превращения:

1) Кальция гидроксид → кальция карбонат → кальция гидрокарбонат;

2). Mагния гидроксид → магния карбонат → магния гидрокарбонат

— На основе периодической системы и теории строения атомов поясните, какие свойства магния и кальция являются общими и по каким свойствам они отличаются?

-Какие минералы, содержащие эти элементы вам известны?

Природная вода, протекая в земле, соприкасается с различными минералами и горными породами и растворяет некоторые составляющие их вещества.

Но вы можете мне возразить и сказать, что некоторые соединения нерастворимы.

Дело в том, что помимо обычного растворения, вода, содержащая в себе углекислый газ, оказывает на некоторые минералы химическое действие, превращая карбонаты в гидрокарбонаты, растворимые в воде. Поэтому ключевая вода содержит значительное количество ионов кальция и магния. Именно такая вода называется жёсткой. (записать определение)

Почему же в жёсткой воде мыло не пенится? Изучим это явление на опыте

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

В качестве искусственной жесткой воды возьмём раствор гипса. Нальём в бюретку разбавленный раствор мыла и прильём его понемногу к жёсткой воде. Первые порции затрачиваются на образование хлопьевидного осадка и пены при встряхивании не получается. Только после того, как прекратится образование осадка, появится пена.

Мыла — это натриевые и калийные соли органических кислот. С катионами кальция и магния анионы кислотных остатков образуют нерастворимые соли, и мыло расходуется при этом бесполезно.

Вы уже знаете, что растворимые гидрокарбонаты кальция и магния при нагревании переходят в нерастворимые карбонаты (учитель обращается к решённым на доске цепочкам превращений). Ионы магния и кальция удаляются из раствора, и вода становится мягкой. Такая жесткость, обусловленная наличием гидрокарбонатов кальция и магния, устраняющаяся при кипячении, называется карбонатной или временной. (определение записать). Её еще можно устранить чисто химическим путём, переведя растворимые гидрокарбонаты в нерастворимые карбонаты при помощи известкового молока (гидроксида кальция) или соды.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Задание. Написать в молекулярном и ионном видах уравнения реакций:

· взаимодействия гидрокарбоната кальция с известковым молоком;

· гидрокарбоната магния с карбонатом натрия (содой).

Помимо гидрокарбонатов природная вода содержит и сульфаты и хлориды кальция и магния. Жёсткость, обусловленная наличием этих солей и сохраняющаяся после кипячения воды, называется некарбонатной или постоянной. Её устраняют действием соды.

Задание. Написать в молекулярном и ионном видах уравнения реакций:

· взаимодействия хлорида кальция с карбонатом натрия;

· хлорида магния с карбонатом натрия (содой).

Обратите внимание, что во всех рассмотренных уравнениях образуются нерастворимые карбонаты кальция и магния. Тем самым жесткость воды уменьшается.

-А какие ещё вещества можно использовать для связывания ионов кальция и магния? Посмотрите в таблицу растворимости.

Вернемся к рекламе.

-Так что же происходит при стирке в стиральной машине? (образуется накипь)

-Какой состав имеет накипь?

-Какие вещества растворяют накипь, а точнее, карбонаты кальция и магния?

— Какие средства в быту используются для устранения накипи? (антинакипин, растворы уксусной или лимонной кислоты)

Задание. Напишите в молекулярном и ионном видах уравнение взаимодействия карбоната кальция с раствором соляной кислоты.

Демонстрация растворимости накипи в соляной кислоте.

Записать уравнение соответствующей реакции в молекулярном и ионном виде.

Задание. Используя пачки от порошков Calgon, стиральных порошков, изучите их состав. Ответьте на вопросы:

· Какие вещества входят в состав порошка Calgon?

· Сравните состав стиральных порошков с Calgon-ом. Что общего?

Выводы учащихся : Таким образом,

1. высококачественные стиральные порошки уже содержат умягчители воды,

2. Если бы наш экономный гражданин решил приготовить смесь из триполифосфата и соды из продающихся на любой «оптовой базе» компонентов в домашних условиях, то такой самодельный «Калгон» обошелся бы ему рублей в 20, причем за 2 кг.

3. с накипью можно бороться при помощи раствора лимонной кислоты. Достаточно раза два в год засыпать белые кристаллики в отсек для порошка и запускать полный цикл стирки, только без белья.

Говорить о полезности жесткой воды неискушенному человеку может показаться кощунством. Но на самом деле, не все так однозначно. Мягкая вода или жесткая — каждый потребитель решает сам! Хоть все и склоняются к ответу более ясному – мягкая, но есть свои особенности и у этого ответа. Не всегда мягкая вода столь полезна. Если отвечать на этот вопрос, то только с учетом области применения.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Принципиальные отличия жесткой воды от мягкой

Если говорить о жесткости, то любое такое явление вызывает лишь неудобства. Спать надо мягко, сидеть тоже. И пить надо тоже мягкую воду. И желательно в такой воде стирать и в такой купаться. Это сегодня поклонников у мягкой воды стало намного больше. Принципиальных отличий и этих видов жидкости море и все мы их узнаем. Люди понимают ее полезность и все больше используют умягчающие установки. Ранее все обстояло не так.

С мягкой водой просто не работали и не с чем, по сути, было сравнивать. Как работает в сравнении – мягкая вода или жесткая на самом деле. В таблице представлены принципиальные отличия жесткой воды от мягкой и результаты работы двух видов жидкостей.

Образование твердых гипсовых отложений

Развитие хронических заболеваний

Повышает износ одежды

Развивается, если не добавлять ингибиторы

Со всех сторон мягкая вода более выгодна, за исключением развития коррозии. Мягкая вода, как раз стимулирует жесткость вызывает ее, как следствие.

Еще один недостаток мягкой воды – способность вызывать болезни сердечно-сосудистой системы. Но вызвать такие заболевания она может только в определенных случаях.

Есть такая очистка, когда из воды убирают практически весь спектр примесей. Такие приборы используют для борьбы с жесткой водой и получения воды специального назначения. Вот тут секрет и спрятан.

Если такую воду потом не обогащать минералами, то она может негативно повлиять на здоровье. Правда, всемирная организация здравоохранения этот эффект официально не признала, но она и порог допустимой жесткости для потребления не установила.

На этом минусы мягкой воды заканчиваются. Потому выбор немного корректируется этими особенностями. Правда, нужно сказать, что необходимость в постоянно мягкой воде отсутствует. Мягкая вода не нужна пожарным или при поливе полей. Но в доме и квартире для личного использования она будет чрезвычайно полезной.

Тут можно поразмыслить о принципиальных отличиях жесткой и мягкой воды — обычному потребителю на покрытие всех нужд в день нужно около 400 литров воды. На питье идет примерно 2 литра. На еду – приготовить, помыть — примерно десять. Остальное количество идет на бытовые нужды, то есть вся эта вода будет использована на стирку, на промывку, на купание. И главное она будет сотрудничать со всеми бытовыми приборами – стиральной, посудомоечной машинами, кофеваркой, чайником и бойлером. В каждом таком бытовом приборе есть нагревательный элемент, есть поверхности, которые греют воду. И все это находится в зоне высокого риска. То есть накипь осядет именно на них. И они первыми выйдут из строя.

За границей, есть условное разделение воды для тех или иных целей. Так в США воду для бачков и шлангов унитазов используют жесткую. А вот в системы отопления подают только мягкую воду, чтобы потом не тратиться на очистки. В России пока до такого отличия не дошли. Не все предприятия, использующие воду массово, могут позволить себе хорошую очистно-умягчающую систему.

КАК СДЕЛАТЬ ЖЕСТКУЮ ВОДУ МЯГКОЙ

Сегодня мы попробуем сделать жесткую воду мягкой в домашних условиях. В качестве последнего можно взять обычную стирку. Для любой постиранной вещи некачественная вода будет практически медленной разьедающей кислотой.

Соли металлов являются основным камнем преткновения при стирке. Магний, кальций и железо в виде катионов солей вступают в реакцию с жирными кислотами. Последние являются неотьемлемой частью мыла. Получается в результате малорастворимое соединение. Они потом везде застревают, портят ткани. Любая вещь после стирки в такой воде становится грубой, плохо гнется. Белый цвет при этом становится сероватым или желтоватым, а цветные ткани тускнеют.

Соответственно, чтобы убрать букет гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, нужно воду сделать мягкой. Гидрокарбонаты (то есть соли жесткости) можно убрать с помощью кипячения, или путем добавления щелочных или кислотных веществ в воду. Но тогда вся жесткость осядет на стенках, а вода станет негодной для питья. То есть любой вариант умягчения в домашних условиях подразумевает образование накипного слоя, одного из самых худших последствий жесткости.

Сегодня в стиральные порошки специально добавляют примеси, которые растворяют соли жесткости. Ими можно стирать практически в любой воде. Правда, порошки нужно покупать только от хороших проверенных производителей.

Собственно полярная необходимость в солях для оборудования и для человеческого организма и поспособствовала тому, что в быту всегда требуется использование ни одного, а сразу двух очистных приборов.

Даже в специальных фильтрах для очистных приборов мощность искусственно завышается с целью получить очень мягкую воду. В качестве аргументов производители приводят такие факты:

Чай и кофе получаются вкуснее с мягкой водой;

На мягкой воде готовят лучшее пиво;

Водка на мягкой воде вкуснее и лучше идет;

Мягкая вода лучше влияет на кожу;

Моющие вещества расходуются экономнее

Более долгий срок эксплуатации бытовых приборов

Экономия на средствах от накипи и чистках

Таким образом, отвечая на вопрос, как сделать жесткую воду мягкой так — мягкая вода однозначно идеальна для бытовых приборов. Для питья мягкая вода должна иметь определенные показатели других примесей.

Побороться с жесткостью можно несколькими путями. Отфильтровать ионы этих солей, обменять эти ионы, и превратить эти соли в другие вещества. Для получения питьевой мягкой воды можно использовать ионные умягчители или мембранные обратноосматические.

Для надежной защиты бытового оборудования лучше всего применять электромагнитные фильтры для жесткой воды , как самые бесхлопотные. Правда, такие приборы не очистят воду до состояния питьевой. Их преимущество заключается еще и в том, что кроме устранения жесткости эти приборы могут убрать старую накипь, копившуюся на поверхностях оборудования годами. Ну и за ними не нужен уход и какие-либо замены. Все максимально просто и удобно для потребителя.

Вот и получается, что сделать мягкую воду безусловно можно, но использовать ее повсеместно вовсе не обязательно. Да и для здоровья, нужно выбирать такие приборы-очистители, которые не устранят лишние, но полезные примеси из воды.

Вопросы и задания.

1. Укажи свойства жесткой и мягкой воды. Обведи овалом нужный ответ.

Мыло легко пенится.

Мыло не пенится и оседает хлопьями.

Хорошо развариваются мясо, овощи и крупы.

Образует накипь в чайниках.

2. Чем вызывается жесткость воды?

3. Жесткая вода бывает двух видов, в зависимости от того, какие соли в ней присутствуют. Назови виды жесткой воды:

Какая соль присутствует в воде

Гидрокарбонаты кальция и магния

Сульфаты, хлориды и другие соли кальция и магния

4. Заполни таблицу

Устранение жесткости воды

В домашних условиях

5. Почему временную жесткость воды в промышленности не удаляют кипячением?

1. Укажи качества жесткой и мягкой воды. Обведи овалом нужный ответ.

Мыло легко пенится.

Мыло не пенится и оседает хлопьями.

Хорошо развариваются мясо, овощи и крупы.

Образует накипь в чайниках.

2. Чем вызывается жесткость воды?

Жесткость воды вызывается присутствием солей кальция и магния

Какая соль присутствует в воде

Гидрокарбонаты кальция и магния

Сульфаты, хлориды и другие соли кальция и магния

постоянная некарбонатная жесткость.

4. Заполни таблицу

Устранение жесткости воды

В домашних условиях

ние бытовых фильтров

с помощью ионообмен

методом перегонки (дистилля

5. Почему временную жесткость воды в промышленности не удаляют кипячением?

В условиях производства кипячение большого количества воды обходится дорого

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 8

«Решение задач с использованием понятия «жесткость воды».

Решение задачи с объяснением.

В 2 л. воды содержится 162,08 мг гидрокарбоната кальция и 73,16 мг гидрокарбоната магния. Какова общая жесткость воды (в мэкв/л)?

1 л жесткой воды содержит 162,08/2 = 81,04 мг Ca(HCO ₃ ) ₂ и 73,16/2 = 36,58 Mg(HCO ₃ ) ₂ .

Находим относительные молекулярные массы данных солей:

Концентрация ионов Ca 2+ в 1 л воды равна из соотношения:

Подобно вычисляем концентрацию ионов Mg 2+ в 1 л воды:

Общая жесткость воды равна

Следующую задачу предлагается решить также всем вместе.

Сколько граммов соды надо прибавить к 10 л воды, чтобы устранить её общую жесткость, равную 4,64 мэкв/л.

В 10 л воды содержится 4,64*10 = 46,4 мэкв. солей, обусловливающих жесткость воды.

Для устранения жесткости следует:

46,4*53 = 2459,2 мг, т.е. 2,46 г соды, где эквивалент соды Э(Na₂CO₃) = 106/2 = 53

Следующие задачи рекомендуется решать по вариантам,

а затем обменяться вариантами, обеспечив взаимопроверку, взаимоконтроль.

В 1 л воды содержится 38 мг ионов Mg 2+ и 108 мг ионов Ca 2+ . Вычислите общую жесткость воды.

1 л – 0,038 г Mg 2+ , что составляет 0,038/12 – 0,0031 эквив. масс или 3,1 мэкв/л

1 л – 0,108 г Ca 2+ , что составляет 0,108/20 – 0,0054 эквив. масс или 5,4 мэкв/л

Ж = 3,1 + 5,4 = 8,5 мэкв/л

Сколько граммов сульфата магния содержится в 1000 л воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4,5 мэкв/л.

В 1000 л воды с жесткостью 4,5 мэкв/л содержится 4,5*1000 = 4500 мэкв

Ж = m / Э*V, откуда m = Ж*Э*V

4,5*1000*60 = 270000 мг или 279 г MgSO₄.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Простые способы, как оценить качество воды

(ДОПОЛНИТЕЛ Ь НА Я ИНФОРМА Ц И Я)

(если останется время на уроке )

Существует несколько простых способов определить, является ли ваша вода идеалом из идеалов, или же всё-таки с ней что-то не в порядке. То есть, несколько способов, как оценить качество воды. Простых и быстрых.

ПЕРВЫЙ – САМЫЙ ПРОСТОЙ И ЧАСТО САМЫЙ НАДЁЖНЫЙ – ПРОСТО ПОПРОБОВАТЬ ВОДУ.

её приятно пить,

если вам нравится её вкус,

и в ней нет мутного осадка,

если у вас есть уверенность в том, что в этой воде нет и внезапно не появятся какие-нибудь мелкие но вредные вещества типа нитратов, хлорированной органики и так далее,

то воду можно НЕ очищать.

Вас смущает запах хлорки или сероводорода от воды,

её странный рыжевато-зелёный цвет,

от воды пахнет какой-то химией,

непонятные маслянистые пятна на заваренном чае или кофе,

вода на вкус солоновата или горчит,

у вас есть подозрения, что в воду могло попасть что-то не то, чего пить совсем не хочется,

Наверное, скорее всего НАДО думать о фильтре.

ВТОРОЙ СПОСОБ ОЦЕНИТЬ КАЧЕСТВО ВОДЫ — ПО ПРОЗРАЧНОСТИ ВОДЫ.

Другой способ состоит в том, чтобы налить воду в большую прозрачную ёмкость, например, аквариум, (литров на 50−100, но подойдёт и трёхлитровая банка, хотя и хуже) и дать ей постоять день-два.

Если вода не очень хорошего качества, то это будет видно сразу (лучше на белом фоне) – в ёмкости она будет мутного зеленоватого цвета, а через два дня на дно выпадет осадок, стенки покроются налётом, а на поверхности появится маслянистая плёнка.

С другой стороны, если вода прозрачна, за два дня не выпадает осадок, стенки ёмкости не загрязняются, на поверхность ничего не всплывает, то, есть вероятность того, что вода чистая.

Однако эти два способа к сожалению могут не учитывать наличие в воде вредных растворимых примесей, таких как нитратов, пестицидов, тяжёлых металлов, в общем РАСТВОРЁННЫХ СОЛЕЙ.

ТРЕТИЙ СПОСОБ ОЧЕНИТЬ КАЧЕСТВО ВОДЫ

Для этого есть третий способ – капнуть небольшую капельку воды на отражающую гладкую поверхность (например, зеркало). Когда капелька высохнет, вы увидите, что там есть в воде и в каком количестве.

Для сравнения, чистая вода не оставляет следов на подобной гладкой поверхности .

Простые способы, как оценить качество воды, не только простые, но и не очень точные. Однако иногда необходимо знать точное содержание веществ в воде. Для обнаружения этих веществ необходимо провести химический анализ воды.

Задание 3. Проанализируйте технологическую карту урока на предмет отражения системно-деятельностного подхода (при выполнении можно воспользоваться собственной разработкой или литературными источниками).

Информационная карта анализа урока (занятия) на основе деятельностного подхода

1. Системно-деятельностный подход

1.1. Участие детей в целеполагании, формулировке личностного смысла урока (занятия)

1.2. Рефлексия обучающимися границ своего знания – незнания

1.3. Осознанность постановки и решения учебных задач учащимися

1.4. Решение учебных задач предполагает освоение ориентировочной основы учебного действия третьего вида

1.5. Учащиеся ориентируются на получение образовательного продукта с диагностично заданными свойствами

ВСЕГО по пункту 1:

2. Учебные задачи

2.1. Целенаправленное развитие, закрепление, применение

универсальных учебных действий (указать группы):

2.2. Соответствие решаемых учебных задач возрастным особенностям учащихся, ведущей деятельности

2.3. Соответствие решаемых учебных задач преемственной последовательности формирования УУД по вертикали и по горизонтали

2.4. Характер учебной деятельности –

— в разновозрастных группах

2.5. Этапы урока соответствуют нормативной структуре деятельности

ВСЕГО по пункту 2:

3. Критериальное оценивание

3.1. Контроль решения учебных задач с использованием критериального оценивания

3.2. Использование в аппарате контроля заданий и вопросов с использованием всех групп универсальных учебных действий

3.3. Оценка предметных, метапредметных и личностных результатов занятия (урока)

3.4. Сочетание оценки и самооценки

3.5. Образовательный продукт анализируется учителем и учащимися на основе заранее определенных критериев (критериальное оценивание)

ВСЕГО по пункту 3:

4. Содержание образования

4.1. Используются педагогически адаптированные реальные жизненные ситуации, содержание жизненную (напр., экологическую) проблему (со-проектирования безопасной образовательной среды)

4.2. Включение в содержание образования не только предметной информации, но и способов работы в ней

4.3. Содержание соответствует Фундаментальному ядру содержания образования, Программе развития и формирования УУД, Программе духовно-нравственного развития, Программе социализации и воспитания личности

4.4.Источники содержания образования не ограничиваются наукой, а включают фрагменты разных структурных элементов культуры

4.5. Присутствует элемент интеграции (естественно-научной, гуманитарной, технической)

ВСЕГО по пункту 4:

5.1. Ставятся и решаются задачи формирования экологической культуры, основанной на общенациональных ценностях гражданственности, межнациональной толерантности, здоровья, качества окружающей среды

5.2. Воспитательные задачи имеют региональную и личностную ориентированность

5.3. Психологический климат занятия,

контакты учитель – ученик:

— индивидуальные – фронтальные – малые группы взаимодействия

— преодоление негативных установок на отдельных учащихся

— культура речи учителя

— культура неречевого общения

5.4. Психологический климат,

контакты ученик – ученик:

— культура речевого общения

— культура неречевого общения

5.5. Соответствие решаемых учебных задач: