Конспект урока по химии на тему Жесткость воды и способы ее устранения (9 класс)

ХИМИЯ И ЖИЗНЬ. ПРАКТИЧЕСКИ-ПРИКЛАДНОЙ ХАРАКТЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕМЫ «ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕЁ УСТРАНЕНИЯ».

9 КЛАСС.

 Приветствие.

Определение отсутствующих.

Проверка готовности учащихся к уроку.

2. Актуализация. (3 минуты)

В начале и конце урока проводится психологическая разминка.

Ее цель – определить эмоциональное состояние учащихся.

У каждого ученика табличка с шестью лицами – шкала для определения эмоционального состояния

Каждый ученик ставит галочку под той рожицей, чье выражение отражает его настроение.

Учитель: Было бы замечательно, если бы к концу нашего урока у каждого из нас оно улучшилось

[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]

[pic]

Цели и задачи урока:

-закрепить знания о свойствах магния и кальция;

- рассмотреть понятие и причину жесткости воды как основополагающей характеристики качества воды, пригодной для использования человеком;

- изучить способы устранения жесткости воды;

- развивать информационную, учебно - познавательную, коммуникативную компетентность учащихся;
- воспитывать бережное отношение к своему здоровью.

Познакомить учащихся с понятиями «жесткость воды», «карбонатная или временная жёсткость», «некарбонатная или постоянная жесткость», а также со способами устранения жесткости воды.

Оборудование: таблица «Жёсткость воды. Способы её устранения», стакан, бюретка, штатив, коробки от стиральных порошков, Calgon.

Реактивы: кусочки накипи , раствор мыла, раствор соляной кислоты.

План урока:

1. Подготовка учащихся к восприятию новых знаний.

2. Новая тема

Ход урока

Кальций:

Кальций – это не пустяк:
Образую известняк,
Без меня ни мел, ни мрамор
Не обходятся никак
Кальций строит вам скелет
Без меня опоры нет.
Так же кальция ионы,
Держат нервную систему
И сворачивают кровь.
Чтоб не носить зубной протез –
Вам нужен кальций позарез!

Магний:

Я – магний, легкий, серебристый.
Сгораю даже очень быстро,
Сверкая вспышкою огня.
(Фотограф раньше знал меня) .
Люблю я серу, хлор, азот.
Люблю я также водород.
Других оксидов не боюсь,
К воде – спокойней отношусь.
Белок сшиваю я в клубок,
Работать мозгу я помог,
Чтоб лист зеленый не был хилым –
Вхожу в состав я хлорофилла.

I. Актуализация знаний, умений учащихся.

Выполнение учащимися проверочного теста по теме «Щелочно-земельные металлы» (по двум вариантам).

1 вариант

А1. В каком порядке расположены щелочно-земельные металлы Ca, Sr, Ba ?

1. Уменьшения их атомного радиуса.

2. Увеличения их атомного радиуса.

3. Усиления металличности.

4. Увеличения атомного радиуса, а затем его уменьшения.

А2. Какое свойство не является общим для всех щелочно-земельных металлов?

1. Окисляются на воздухе.

2. Образуют основные оксиды с кислородом.

3. Взаимодействуют с водой.

4. Проявляют степень окисления +2.

А3. Как можно получить раствор гидроксида бария?

1. Взаимодействием гидроксида бария с водой.

2. Взаимодействием бария с водой.

3. Взаимодействием оксида бария с водой.

4. Все ответы верны.

В1. Установите соответствие.

Б. Кислород

В. Сера

Г. Вода, при нагревании

1. Гидроксид магния и водород

2. Сульфат магния и водород

3. Сульфит магния

4. Оксид магния

5. Оксид магния и водород

6. Сульфид магния

С1. Составьте в молекулярном и ионном виде уравнения реакций получения гидроксида кальция несколькими способами.

2 вариант

А1. В каком порядке расположены щелочно-земельные металлы Ba, Sr, Ca ?

1. Уменьшения их атомного радиуса.

2. Увеличения их атомного радиуса.

3. Ослабление металличности.

4. Увеличения степени окисления.

А2. Чем атомы щелочно-земельных металлов отличаются друг от друга?

1. Количеством энергетических уровней.

2. Высшей степенью окисления.

3. Количеством электронов на внешнем энергетическом уровне.

4. Отличий нет.

А3. С чем активно взаимодействует на воздухе барий?

1. С азотом воздуха.

2. С водяным паром.

3. С кислородом воздуха.

4. Все ответы верны.

В1. Установите соответствие.

Б. Кислород

В. Азот

Г. Вода

1. Гидроксид кальция и водород

2. Нитрид кальция

3. Нитрит кальция

4. Оксид кальция и водород

5. Оксид кальция

6. Хлорид кальция и водород

С1. Составьте в молекулярном и ионном виде уравнения реакций получения хлорида кальция несколькими способами.

2.Подготовка учащихся к восприятию новых знаний

Сегодня у нас необычный урок. Мы попробуем использовать получаемые на уроке 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»

Опыт 1.

Растворение мыльного раствора в дождевой воде и в воде из под крана.

В дождевой воде мыло пенится хорошо, а в воде из под крана плохо.

Формулируется проблемный вопрос: Почему в воде из под крана мыло пенится плохо? Когда вода может стать причиной неприятных явлений, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни очень часто? Что вам известно об этом процессе? (Образование накипи). Почему образуется накипь?

-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: ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕЁ УСТРАНЕНИЯ

Задачи и что должны узнать :

• 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.

1. Новая тема.

2. Постановка цели: изучить природу жёсткости воды и способы её устранения.

3. Все воды делятся на поверхностные, грунтовые и подземные. Наименьшую степень минерализации имеют поверхностные воды рек, озер, т.к. они образуются при выпадении осадков и сильно разбавляются ими.

4. Грунтовые воды (колодцы) протекают по различным поверхностям, образованным осадочными горными породами: песком, глиной, и имеют среднюю степень минерализации

5. Наибольшее количество солей содержится в подземных водах (артезианские скважины)

6. Одно из основных свойств природной воды – ее жесткость. Жесткость воды обусловлена

7. нахождением в ней ионов кальция, магния, в меньшей степени алюминия, железа, бария и др.

8. Кроме этого на жесткость воды оказывают влияние и антропогенные факторы.

9. По значению воду различают как очень мягкую – с жесткостью до 1,5; мягкую – от 1,5 до 4; средней жесткости - от 4 до 8; жесткую - от 8 до12 и очень жесткую - свыше 12 мэкв\л. Жесткость воды хозяйственно-питьевых водопроводов не должна превышать 7 мэкв/л..

10. 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

ученик у доски осуществлят следующие превращения:

1) СаCaOгидроксид кальциякарбонат кальциягидрокарбонат кальция;

- 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.

-Какие?

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.

Ионы кальция и магния делают воду жесткой.

Работа учащихся с учебником. Задание: Пользуясь учебником на стр. 161-161 заполните информационные карточки

Именно такая вода называется жёсткой.(записать определение)

Опыт 2 Почему же в жёсткой воде мыло не пенится? Изучим это явление на опыте

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.

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.

Опыт 3

Задание. Написать в молекулярном и ионном видах уравнения реакций:

• взаимодействия сульфата кальция с карбонатом натрия;

• взаимодействие сульфата 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.

Задание. Напишите в молекулярном и ионном видах уравнение взаимодействия сульфата кальция с фосфатом натрия.

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)

Опыт 4. Демонстрация растворимости накипи в соляной кислоте. Записать уравнение соответствующей реакции в молекулярном и ионном виде.

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

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: 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.

Заслушать ответы учащихся.

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 извест­ковое молоко.

Постоянную жесткость устраняют химическими методами:

• С помощью соды.

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

• 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)

Учитель: А как вы думаете, жесткость воды имеет отрицательное влияние? Ответы учащихся заслушать и дополнить следующей информацией:

1. Отложение накипи на поверхности нагревательных элементов холодильников, стиральных машин и т.д. снижает экономичность их работы.

2. Известковые отложения в водопроводных трубах затрудняют прохождение воды через них и создание нормального температурного режима в домах становится невозможным.

3. Избыточная жесткость воды способствует образованию камней в почках, печени, мочевом пузыре человека.

4. Нерастворимые соли кальция и магния закупоривают поры на коже человека, ухудшая состояние кожи и волос.

5. Жесткость воды обуславливает быстрый износ тканей, т.к. при стирке нерастворимые соли кальция и магния оседают на волокнах, играя роль абразива.

6. В жесткой воде при стирке увеличивается расход мыла, т.к. мыло образует с солями

кальция и магния нерастворимые соединения.

III. Систематизация полученных знаний. Подведение итогов урока.

Класс делится на группы. Каждая группа систематизирует полученные знания на уроке, оформляя таблицу и отвечая на вопросы.

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

2 группа: 1. Назови виды жесткой воды:

3 группа: 1. Заполни таблицу: Устранение жесткости воды