Занятие № 32 Практическая работа №15.

Тема: Устранение жесткости воды

Цель работы: познакомиться с жесткостью воды и способами ее устранения

Основные теоретические положения.

Воду с растворенными в ней солями называют жесткой, а совокупность свойств такой воды – жесткостью. Жесткая вода образует накипь на стенках паровых котлов, отопительных приборов и бытовой металлической посуды. Она не пригодна для приготовления пищи и напитков. В жесткой воде не пенится мыло, плохо развариваются овощи и мясо.

Различают:

- карбонатную жесткость – это совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней гидрокарбонатов кальция, магния и железа. Этот вид жесткости называют временной или устранимой;

- некарбонатную жесткость – совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов кальция, магния и железа. Этот вид жесткости называют постоянной или неустранимой;

- общую жесткость, складывающуюся из карбонатной и некарбонатной жесткости. Она равна сумме концентраций ионов Са²⁺, Mg²⁺, Fе²⁺.

Устранение или снижение жесткости воды называют умягчением. Его осуществляют различными методами.

Термическая обработка воды.

Сущность этого метода заключается в предварительном нагревании воды до 70 – 80^о С или ее кипячении. Метод позволяет устранить только временную (карбонатную) жесткость, обусловленную наличием в воде хорошо растворимых гидрокарбонатов кальция, магния и железа. При этом катионы Са²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺ осаждаются в виде нерастворимых соединений.

2 Химическая обработка воды (реагентный метод)

Этот метод позволяет устранить как временную жесткость, так и постоянную. Сущность его заключается в обработке воды специальными реагентами: содой Na₂CO₃, негашеной CaO и гашеной Ca(OH)₂ известью, фосфатом натрия Na₃PO₄ и др.

Оборудование и реактивы:

1. Пробирки, штатив для пробирок, пипетки.

2. Растворы сульфата магния, сульфата кальция, хлорида кальция, карбоната натрия.

Порядок выполнения работы:

Опыт. Устранение некарбонатной жесткости.

В чистую пробирку с помощью пипетки отмерим 5 мл раствора MgSO₄. Добавим к нему 1 каплю раствора Na₂CO₃. При образовании осадка, перемешаем до его растворения. Добавлять раствор Na₂CO₃ будем до тех пор, пока осадок перестанет растворяться. То же самое проделаем с растворами хлорида кальция CaCl₂ и сульфата кальция CaSO₄. Результаты наблюдений и уравнения реакций запишем в таблицу.

Состав исходного вещества	Вид осадителя	Уравнение реакции	Число капель Na2CO3	Хар - ка осадка	Вывод о раст – ти осадка
MgSO4	Na2CO3
CaCl2	Na2CO3
CaSO4	Na2CO3

Раздаточный материал по вариантам

 

Критерии оценки

Критерии оценки	Сумма	Оценка
Проверка теоретической готовности к выполнению ПЗ №15   5 баллов	Полнота и правильность выполнения работы   7 баллов	Выполнение заданий по вариантам     8 баллов		«5» - 19-20 баллов «4» - 16-18 баллов «3» - 13-16 баллов «2»- 12 и менее баллов

 

Занятие № 35. ПЗ №16 Механизм образования кислотных дождей.

Цели:

- раскрыть причины и механизм образования кислотных дождей;

- показать их влияние на все компоненты биосферы, в том числе на человека;

-обсудить основные методы снижения кислотообразующих выбросов в атмосферу.

Теоретические положения

Кислотные дожди - атмосферные осадки в виде дождя или снега, содержащие соединения серы. Кислотные дожди поступают в атмосферу в результате выброса отходов металлургической и химической промышленности. При выпадении кислотных дождей и таянии кислотного снега образуется серная кислота, оказывающая вредное воздействие на здоровье людей, состояние растительного и животного мира, зданий и сооружений

Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским учёным Робертом Смитом в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели лесов, урожаев, и растительности. Кроме того, кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почвы и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.

Химические реакции

Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода. А кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы и различными оксидами азота. Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий, тепловых электростанций. Соединения серы, сульфид, самородная сера и другие содержатся: в углях и в руде (особенно много сульфидов в бурых углях, при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения — оксид серы IV (сернистый ангидрид), оксид серы VI (серный ангидрид), сероводород — (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые). При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (например, оксид азота, вступая в реакцию с водой атмосферы (часто под воздействием солнечного излучения, так называемые «фотохимические реакции»), они превращаются в растворы кислот — серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот.

Частично диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SО₃:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃,

который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты:

SO₃ + Н₂O = Н₂SO₄.

Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы:

2NО₂ + Н₂О = НNО₃ + НNО₂.

Экологические и экономические последствия

Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются во многих странах земного шара. Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы — озера, реки, заливы, пруды — повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Выделяют три стадии воздействия кислотных дождей на водоемы. Первая стадия — начальная. С увеличением кислотности воды (показатели рН меньше 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи, уменьшается количество кислорода в воде, начинают бурно развиваться водоросли (буро-зеленые). Первая стадия эутрофикации (заболачивания) водоема. При кислотности рН 6 погибают пресноводные креветки. Вторая стадия — кислотность повышается до рН 5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон, который составляет основу пищевой цепи водоема. Третья стадия — кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых. Первая и вторая стадии обратимы при прекращении воздействия кислотных дождей на водоем. По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания. Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен, "сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов. Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов.

Чистота атмосферного воздуха планеты – одно из приоритетных направлений природоохранной деятельности национальных правительств, которая развивается в рамках программы, принятой на ХIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций в июне 1997 г.

1. Что собой представляют кислотные дожди?

Ответ:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Напишите химические реакции, ведущие к образованию кислот.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Каковы экологические и экономические последствия выпадения кислотных дождей?

Ответ:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

4. Составить уравнения реакций:

Са → СаО → Са(ОН)₂ → СаСl₂

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Р₂О₅→Н₃РО₄→Nа₃РО

_{______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________}

Zn → ZnCl₂→ Zn(OH)₂→ ZnO

____________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________

P→P₂O₅→H₃PO₄→ Са₃(PO4)₂

_{_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________}

SO₃→ ZnSO₄→Zn(OH)₂→ ZnO

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Раздаточный материал по вариантам

Критерии оценки

Критерии оценки	Сумма	Оценка
Ответы на заданные вопросы     3 балла	Решение уравнений     4 балла	Выполнение заданий по вариантам   10 баллов		5» - 17 баллов «4» - 16-12 баллов «3» - 11-10 баллов «2»-менее 10 баллов