Конспекти уроків

Тема: Поняття про твердість води (постійну, тимчасову) і методи її усунення
Мета:-    освітня:ознайомитиучнівізпоняттям «твердість води», розглянути причини твердості води й методиїїусунення.
-   виховна:сформуватинауковийсвітоглядучнів при вивченніметодівусуненнятимчасової та постійноїтвердості води; сприяти екологічномувихованню.
-   розвиваюча:
1) розвиватипізнавальнийінтересучнів до предмету;
2) розвиватинавичкискладаннярівняньхімічнихреакційпід час вивченняметодівусуненняпостійної та тимчасовоїтвердості води;
3) розвиватитакімисленнєвіоперації : вмінняпорівнювати, узагальнювати, робитивисновки;
4) розвиватитакімисленнєвіоперації :вмінняпорівнювати, узагальнювати, робитивисновки.
Тип уроку: Урок засвоєнняновихзнань та вмінь.
Обладнання:дошка, підручникзхіміїдля 10 кл., періодична система хімічних елементів, таблицярозчинностіречовинуводі.

                                                                    Хід уроку:
І. Організація класу.


ІІ. Актуалізація опорних знань:

1.     Як називаютьсяхімічніелементи, якізнаходяться в ІІ-А групі?
2. НазвітьфізичнівластивостіКальцію і Магнію.
3. НазвітьхімічнівластивостіКальцію й Магнію та їхніхсполук.

4 . Хімічні властивості оксиду і гідроксиду кальцію і магнію .

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів:

Вода широко використовуєтьсяу техніці: в хімічнійпромисловості як розчинник і реагент, для промиваннярізнихречовин, для паровихкотлів, для охолодженнярізнихагрегатів та в іншихцілях. Істотнийвплив на властивості води роблятьрозчинені в нійдомішки. Так, наявність у воді солей Кальцію та Магнію є шкідливими для паровихкотлів. Такідомішки при високійтемпературіутворюютьщільний осад на стінках котла. Накип погано проводить тепло, відбуваєтьсялокальнийперегрів котла, щоможепризвести до вибуху.

Наявність у воді  солей Кальцію й Магнію у водіобумовлюєїїтвердість.

На побутовому ж рівнітвердістьпроявляє себе значним (на 30-50%) перевитратоюмиючихзасобів при праннібілизни та вмиванняі, а такожпогіршеннямспоживчихвластивостей води. При цьому мильна піна утворюється тільки після повного осаду іонів кальцію і магнію, на що непродуктивно витрачається багато мила.

(Демонстрація утворення піни в дистильованій і твердій воді)

При взаємодії солей твердості з миючими речовинами (мило, пральні порошки, шампуні) може відбуватися утворення нерозчинних "мильних шлаків" у вигляді піни. Така піна після висихання залишається у вигляді нальоту на сантехніці, білизні, людській шкірі, на волоссі (неприємне відчуття "жорсткого" волосся добре відоме багатьом). При цьомуруйнуєтьсяприроднажироваплівка, якоюзавждивкритіздоровеволосся і нормальна шкіра, забиваються пори, з'являютьсясухість, лущення, лупа. Першоютривожноюознакою такого негативного впливу є характерний "скрип" чисто вимитоїшкіриабоволосся. Виявляється, щопочуття "милкості", яке викликає у деяких людей роздратуванняпіслякористуванням'якою водою, є ознакою того, щозахиснажироваплівка на шкіріціла і неушкоджена. Саме вона-то і ковзає. В іншомувипадку, доводиться користуватисялосьйонами, зм'якшуючим і зволожуючими кремами, необхідними для відновленнязахисту. Недарма косметологи рекомендуютьвикористовувати для вмиваннядужем'якудощовуабо талу воду.

 «Мильні шлаки» у виглядіпіни, висихаючи, залишається на сантехніці, білизніі т.д. У результаті, тканина стаєгрубою і нееластичною; вона перестаєпропускатиповітря і вологу. Псується і зовнішнійвиглядвиробу: тканина набуваєсіро-жовтийвідтінок, блякнутьфарбималюнка. Осілінатканині  «вапняні мила" позбавляютьїїміцності.

Солі  кальцію і магнію при нагріванні випадають в осад, утворюючи наліт, всім добре відомий як накип. Порівняно нешкідливаий на стінках чайника накип може стати причиною передчасного виходу з ладу сантехніки, посудомийних і пральних машин (недарма дорогі моделі побутової техніки забезпечені вбудованими пом'якшувачами).

При кип'ятіннідоситьтвердої  води на їїповерхніутворюєтьсяплівка, а сама вода набуваєхарактернийприсмак. При заварюванні чаю абокавивтакійводіможевипадатибурий осад, втрачаєтьсясмаковіякості чаю. У твердійводіважко розварюютьсяхарчовіпродукти, а зварені в нійовочінесмачні. До того ж дієтологамивстановлено, що в твердійводігіршерозварюєтьсям'ясо. Пов'язаноце з тим, щосолітвердості вступають в реакцію з твариннимибілками, утворюючинерозчинніз'єднання. Цепризводить до зниженнязасвоюваностібілків.

Тверда вода відіграє роль в появі й розвиткунирковокам'яноїхвороби. Міжзахворюваннямнаселенняслинокам'яною та сечокам'яною хворобами і твердістюпитної води встановленопевнийзв'язок.

Твердість води - ценайбільшпоширенапроблема якості води. Тверда воданесприятливовпливає не тільки на технічне і промисловеобладнання, але і на такіречі як тканина, посуд, а також і на шкірулюдини та продуктихарчування.

Проблема уроку:

Як же покращити якість води?  Сьогодні на уроці ми  і розглянемо цю проблему.

Отже, записуємо тему  уроку: «Поняття про твердість води і методиїїусунення»

Учніповинні:
- знати: поняття «твердість води», причини твердості води й методиїїусунення;
- вміти: складатирівнянняхімічнихреакційпід час вивченняметодівусуненнятвердості води.

IV. Вивчення нового матеріалу:
Твердість води — якщо вода міститьзначнікількості солей кальцію і магнію, то таку воду називають твердою, а коли цих солей зовсімнемає,або вони містяться в незначнихкількостях, то — м’якою.

Розрізняютьтимчасову і постійнутвердість води. Обумовленоцерозходження типом аніонів, якіприсутні в розчині в якостіпротивагикальцію та магнію.

Тимчасоватвердість водиобумовлена ​​наявністю у водігідрокарбонатівкальціюCa (HCO _{3) 2} і магніюMg (HCO _{3) 2.}

Методи усунення карбонатної (тимчасової) твердості:
1 Кип’ятіння:
При цьомукислікарбонатирозкладаються з утвореннямнормальнихкарбонатівкальцію і магнію, яківиділяютьсяв осад:
• Са(НСО₃)₂ = СаСО₃ ↓ + Н ₂О + СО₂ ↑
• Mg(НСО₃)₂ = MgСО₃ ↓ + Н ₂О + СО₂ ↑
2. Дія вапняного молока:
   Ca(НСО₃)₂ + Са(ОН)₂ = 2СаСО₃ ↓ + 2Н₂О
   Mg(НСО₃)₂ + Са(ОН)₂ = MgCO₃ ↓ +CaCO₃ ↓ +2Н ₂О

3. Дія соди:
   Ca(НСО₃)₂ + Na₂СО₃ = СаСO₃ ↓ + 2 NaHCO₃
   Mg(НСО₃)₂ + Na₂СО₃ = Mg СO₃ ↓ + 2 NaHCO₃

Постійна  твердість (або не карбонатна) зумовлена ​​вмістом  в ній сульфатів, хлоридів та інших розчинних сполук кальцію і магнію. 

Методи усунення некарбонатної (постійної) твердості:
Дія соди:
CaSO₄ +Na₂CO₃ →CaCO₃ + Na₂SO₄
MgSO₄ +Na₂CO₃ →MgCO₃ + Na₂SO₄

Взагалі, зпостійноютвердістюборотисяважче. Кип'ятіння води в даномувипадку не призводить до зниженняїїтвердості.

Для боротьби з постійноютвердістю водивикористовуютьтакий метод, як виморожуванняльоду. Необхідно просто поступовозаморожувати воду. Коли залишитьсяприблизно 10% рідинивідпервинноїкількості, необхіднозлити  воду яка не замерзла, а лідперетворити назад у воду.

Ще один спосіб боротьби з постійною жорсткістю - перегонка, тобто випаровування води з наступною її конденсацією. Так як солівідносяться до нелеткихсполук, то вонизалишаються, а вода випаровується.

Загальнатвердість води являє собою суму тимчасової  і сталоїтвердості.                                                      

Але такіметоди, як заморожування і перегонка, придатнілише для пом'якшенняневеликоїкількості води. Промисловістьмає справу з тоннами. Тому для усуненнятвердості в даномувипадкуприймаєтьсясучасний метод усунення - катіонний.Цейспосібґрунтується  на застосуванніспеціальнихреагентів - катіонітів, якізавантажуються у фільтри і при пропусканні через них води, замінюютькатіоникальцію і магнію на катіоннатрію.

V. Узагальнення та систематизаціязнань.
Задача: Проба твердої води містить 100мг/л кальцій гідрокарбонату і 30мг/л кальцій сульфату. Скільки натрій карбонату потрібно для пом’якшення 1м³ такої води?
Розв’язок
   Ca(НСО₃)₂ + Na₂СО₃ = СаСO₃ ↓ + 2 NaHCO₃       
CaSO₄ +Na₂CO₃ →CaCO₃ + Na₂SO₄

1.     m ( Ca(НСО₃)₂ )=1000 л*0,1г/л=100г

2.     m ( CaSO₄ )=1000 л*0,03г/л=30г

3.     n( Ca(НСО₃)₂ )=m/M=100:162=0,6(моль)

4.     n(  CaSO₄)=m/M=30:136=0,22(моль)

5.     n₁( Na₂СО₃) =0,6(моль)

6.     n₂( Na₂СО₃) =0,22(моль)

7.     n ( Na₂СО₃) =0,6 +0,22 =0,82(моль)

8.     m ( Na₂СО₃)=n*M= 0,82*106 =87г

Бесіда

1.   Щотакетимчасоватвердість води, чим вона зумовлена?
2.    Щотакепостійнатвердість води, чим вона зумовлена?
3.    Яківизнаєтеметодиусуненнятимчасовоїтвердості води?
4.    Яківизнаєтеметодиусуненняпостійноїтвердості води?

VІ. Домашнє завдання:
Чит. §29-30 .