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








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:
Подготовка учащихся к восприятию новых знаний.
Новая тема
Ход урока
Кальций:Кальций – это не пустяк:Образую известняк,Без меня ни мел, ни мраморНе обходятся никакКальций строит вам скелетБез меня опоры нет.Так же кальция ионы,Держат нервную системуИ 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 ?
Уменьшения их атомного радиуса.
Увеличения их атомного радиуса.
Усиления металличности.
Увеличения атомного радиуса, а затем его уменьшения.
А2. Какое свойство не является общим для всех щелочно-земельных металлов?
Окисляются на воздухе.
Образуют основные оксиды с кислородом.
Взаимодействуют с водой.
Проявляют степень окисления +2.
А3. Как можно получить раствор гидроксида бария?
Взаимодействием гидроксида бария с водой.
Взаимодействием бария с водой.
Взаимодействием оксида бария с водой.
Все ответы верны.
В1. Установите соответствие.
Реагент
Продукты реакции с магнием

А. Серная кислота
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 ?
Уменьшения их атомного радиуса.
Увеличения их атомного радиуса.
Ослабление металличности.
Увеличения степени окисления.
А2. Чем атомы щелочно-земельных металлов отличаются друг от друга?
Количеством энергетических уровней.
Высшей степенью окисления.
Количеством электронов на внешнем энергетическом уровне.
Отличий нет.
А3. С чем активно взаимодействует на воздухе барий?
С азотом воздуха.
С водяным паром.
С кислородом воздуха.
Все ответы верны.
В1. Установите соответствие.
Реагент
Продукты реакции с кальцием

А. Соляная кислота
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.

Новая тема.
Постановка цели: изучить природу жёсткости воды и способы её устранения.
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.
Грунтовые воды (колодцы) протекают по различным поверхностям, образованным осадочными горными породами: песком, глиной, и имеют среднюю степень минерализации
Наибольшее количество солей содержится в подземных водах (артезианские скважины)
Одно из основных свойств природной воды – ее жесткость. Жесткость воды обусловлена
нахождением в ней ионов кальция, магния, в меньшей степени алюминия, железа, бария и др.
Кроме этого на жесткость воды оказывают влияние и антропогенные факторы.
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..
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,
высококачественные стиральные порошки уже содержат умягчители воды,
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.
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:
Отложение накипи на поверхности нагревательных элементов холодильников, стиральных машин и т.д. снижает экономичность их работы.
Известковые отложения в водопроводных трубах затрудняют прохождение воды через них и создание нормального температурного режима в домах становится невозможным.
Избыточная жесткость воды способствует образованию камней в почках, печени, мочевом пузыре человека.
Нерастворимые соли кальция и магния закупоривают поры на коже человека, ухудшая состояние кожи и волос.
Жесткость воды обуславливает быстрый износ тканей, т.к. при стирке нерастворимые соли кальция и магния оседают на волокнах, играя роль абразива.
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.
Мыло легко пенится.
Жесткая / мягкая

Мыло не пенится и оседает хлопьями.
Жесткая / мягкая

Хорошо развариваются мясо, овощи и крупы.
Жесткая / мягкая

Образует накипь в чайниках.
Жесткая / мягкая

Чем вызывается жесткость воды?
2 группа: 1. Назови виды жесткой воды:
Какая соль присутствует в воде
Вид жесткости

Гидрокарбонаты кальция и магния


Сульфаты, хлориды и другие соли кальция и магния


2. Почему необходимо устранять жесткость воды?
3 группа: 1. Заполни таблицу: Устранение жесткости воды
Временная жесткость
Постоянная жесткость

В домашних условиях
В промышленности
В домашних условиях
В промышленности



1 способ
2 способ
1 способ
2 способ








2. Почему временную жесткость воды в промышленности не удаляют кипячением?
Выводы. Оценивание учащихся.
Итог урока.
1. Колодезная и ключевая вода относится к среднежестким водам, вкус ей придают содержащие в них различные вещества. Дождевая и снеговая вода не содержит веществ, придающих им вкус, она безвкусная.
2. Если в систему охлаждения двигателя залить воду из-под крана, то при повышенной температуре растворимые гидрокарбонаты кальция и магния будут превращаться в нерастворимые карбонаты и оставаться на стенках системы охлаждения, тем самым ухудшая теплоотдачу двигателя.
3. Для доказательства того, что накипь содержит карбонаты, нужно на нее подействовать раствором кислоты. При этом будет наблюдаться «вскипание» из-за образования слабой угольной кислоты и ее разложения на углекислый газ и воду. Таким образом, в быту накипь можно удалить раствором пищевой уксусной или лимонной кислоты.
4. На нагревательных элементах из золота не происходит образования накипи, что снижает потери электроэнергии, увеличивает срок службы прибора, поэтому в современных электрочайниках помещают нагревательные элементы с золотым покрытием.
5. Горячую воду из-под крана нельзя использовать для приготовления пищи, так как ее смягчают карбонатом натрия – содой для уменьшения отложения на стенках труб нерастворимых карбонатов.
6. Лучшая вода для умывания – кипяченная, так как она мягкая. Дождевая вода, особенно в черте города, содержит много различных элементов.
-Что вас удивило? (беседа).
- Что было непонятным? (беседа).

IV. Домашнее задание.
§ 45, стр. 161-162
Решить № 4 на стр. 163
Найти информацию об особых свойствах воды (по желанию)

Список использованной литературы

Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г., Химия. Неорганическая химия. Органическая химия. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений, М.: Просвещение, 2010.
Троегубова Н.П., Контрольно-измерительные материалы. Химия: 9 класс, М.: ВАКО, 2012.
Ахметов Н.С., Неорганическая химия. «Химия», М., 1992.
Вода питьевая. Метод определения общей жесткости. ГОСТ 4151-72
Глинка Н.Л., Общая химия. «Просвещение», Ленинград, 1984.



Рисунок 2Рисунок 3Рисунок 4Рисунок 6Рисунок 115