师:同学们,欢迎进入九年级人教版化学第四单元课题二、第二课时水的净化的学习。本节课的学习目标有:一、知道硬水和软水的区别,并能用实验区分;认识硬水的危害,知道煮沸和蒸馏都能软化硬水;知道蒸馏是净化水的方法;知道含有哪些杂质的水可以用过滤或蒸馏的方法净化。
前面我们学习了自来水的净水过程,知道通过沉淀、过滤、吸附、消毒等操作才能得到自来水。那么这一杯自来水里面还有没有杂质呢?它是纯净物吗?我们来听听同学们讨论。
生:自来水澄清透明,它是纯净物。
生:我也觉得它是纯净物,毕竟经过了这么多步骤的净水处理,所有杂质都应该去除了,所以它是纯净物。
生:我觉得你们说的都不对,食盐水也清澈透明,但它就不是纯净物。你们有看到过烧水的水壶时间长了会结水垢,说明水中还含有其他物质,所以自来水不是纯净物。
师:前面两位同学的回答虽然不正确,但还是值得我们思考的。判断物质是否是纯净物,不能直接凭表观特征或净化操作的多少来判断。而第三位同学从生活现象着手,思考自来水的成分,从物质组成的种类多少来判断自来水不是纯净物,这种说法是正确的。虽然通过沉淀、过滤、吸附等多步净水操作,但主要除去的只是水中的不溶性杂质,而水中的可溶性杂质并没有被除去,所以自来水不是纯净物。
自来水中到底溶解了什么杂质呢?水壶壁上结的一层水垢,是水中的什么物质引起的呢?其实水中溶解的往往是含钙、镁离子的化合物,这些化合物在水加热或长久放置时会生成沉淀,最终形成水垢。因此,在化学上我们根据水中含有的可溶性钙镁化合物的多少,把水分为硬水和软水。含有较多可溶性钙镁化合物的水叫硬水,不含或含较少可溶性钙镁化合物的水叫软水。硬水中的这些物质对我们的生活生产会带来什么影响呢?我们再来看看同学们怎么说。
生:我妈说水质不好的时候洗衣服不容易洗干净,衣服还会发硬,因此我觉得用硬水洗衣服更浪费肥皂,衣服还容易发硬。
生:由水壶结水垢可以知道,硬水容易形成水垢,有什么不好呢?
生:当然不好了,这些硬水中的钙镁化合物在我们体内沉淀下来,会让我们得结石病呢。
生:我看过一则新闻,一个工厂发生了爆炸事故,原因是厂里的蒸汽锅炉因为使用硬水,管道结了厚厚的水垢,导致管道损坏而爆炸。
生:原来硬水结水垢后会有这么大的害处啊。
师:同学们对硬水的危害了解很多,也很准确。既然硬水对我们的生活生产带来这么多危害,那怎么知道它是硬水还是软水呢?根据前面同学们的分析,硬水洗衣服会更浪费肥皂,那我们能不能用肥皂来区分它们呢?一起来看看。
(进行用肥皂水区分软硬水实验)
师:这是两支分别装有等量软水、硬水的试管,分别向其中逐滴加入相同量的肥皂水,振荡试管。当装有软水的试管产生了泡沫时,而盛有硬水的试管没有产生泡沫,并且有白色不溶物产生,然后继续向硬水的试管内滴加肥皂水振荡,当加入的肥皂水足量后,也有泡沫产生。
从视频可以看出,加入肥皂水后,在硬水中产生泡沫少、有浮渣的现象,而软水中泡沫多、无浮渣,所以用肥皂水是可以区分硬水和软水的。由实验我们还发现,要让硬水产生泡沫,需要的肥皂水更多,这说明用硬水洗衣服真的更浪费肥皂。如果我们的生活水源是硬水该怎么办呢?其实只要我们设法除去其中的钙镁化合物,使硬水软化就可以使用了。软化硬水的方法有很多,例如离子交换法,以氢离子、钠离子交换水中的钙、镁离子;又如膜分离法,利用纳滤膜、反渗透膜等拦截水中的钙镁离子,这些方法都能使水中的钙镁离子减少,从而降低水的硬度。生活中煮沸水时,一部分可溶性钙镁化合物会形成水垢,一定程度上降低了水的硬度,使硬水得以软化。而实验室中蒸馏也能使硬水软化,它的净水原理又是怎样的呢?我们一起来阅读教材77页实验4 - 4,这是制取蒸馏水的简易装置,它的蒸馏过程是怎么样的?一起看看。
(进行蒸馏实验)
师:取少量蒸馏水,在烧瓶中加入几粒碎沸石或者碎瓷片,防止加热时出现暴沸。再加入1/3体积的硬水,点燃酒精灯,加热烧瓶,一段时间后,我们可以观察到水开始沸腾。水蒸气通过导管在试管中冷凝。弃去开始流出的部分液体,因为开始时获得的冷凝水中可能还有沸点比水低、易挥发的液体,所以要弃去。继续加热一段时间后就得到蒸馏水了。
