硬水軟化 的 教學(xué)設(shè)計(jì)

王葉思 嚴(yán)西平

（蘇州立達(dá)學(xué)校 江蘇 蘇州 215002）

水是人類的生命之源，因?yàn)樗闹匾?，所以在初中化學(xué)的學(xué)習(xí)中會給學(xué)生介紹關(guān)于水的相關(guān)知識。教材從水的組成出發(fā)，逐步使學(xué)生認(rèn)識水，了解水的凈化過程及其利用。對于硬水和軟水，上教版的教材中做了介紹，但是沒有提及硬水軟化的具體方法。本文通過對教材及學(xué)生的分析，在硬水軟化方法方面對教材做了適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。

一、教材分析

水是學(xué)生熟悉的物質(zhì)之一，我們每時(shí)每刻都離不開水，所以上教版的初中化學(xué)教材在第二章第四節(jié)就為同學(xué)們介紹自然界中的水。通過電解水的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們了解了水的組成，通過自來水生產(chǎn)過程的介紹，讓學(xué)生們知道了常用的凈化水的方法，通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)——蒸發(fā)和過濾兩個(gè)基本操作，讓學(xué)生們親自動手實(shí)現(xiàn)了對水的處理。其中有一個(gè)知識點(diǎn)是關(guān)于硬水與軟水的問題，教材中提及了硬水的概念及危害，但對于具體的硬水軟化的方法沒有提及，只是告訴學(xué)生硬水經(jīng)過處理，可以消除其不利的影響。在教學(xué)過程中，如能適當(dāng)補(bǔ)充一些關(guān)于硬水軟化方面的知識，不僅豐富了課堂教學(xué)，開闊了學(xué)生的視野，也能使學(xué)生更好地了解蒸餾操作。

二、學(xué)生分析

對于每天都能接觸到的水，同學(xué)們學(xué)習(xí)的興趣比較濃厚。通過前面的學(xué)習(xí)，他們已經(jīng)知道了水的組成，知道了如何變渾水為清水，知道了如何使用化學(xué)儀器來實(shí)現(xiàn)對水的處理，對于現(xiàn)實(shí)生活中接觸到的水，他們可能更想多知道些內(nèi)容，比如硬水和軟水的相關(guān)知識。人們喝什么樣的水更有利于身體健康，怎樣使硬水和軟水之間相互轉(zhuǎn)換，這些可能都是他們感興趣的內(nèi)容。關(guān)于水的有些實(shí)驗(yàn)，在家庭中能通過自制簡易器材或者利用一些生活中的用品直接進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，這也大大激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情。

三、教學(xué)目標(biāo)

1．知識與技能

使學(xué)生掌握硬水和軟水的概念，了解硬水對生活、生產(chǎn)的危害。認(rèn)識硬水軟化的意義，掌握硬水軟化的基本原理和常用的方法。

2．過程與方法

通過指導(dǎo)學(xué)生閱讀課外資料，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力；通過理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力；教師做好必要的指導(dǎo)后，可讓學(xué)生在家里做一些小實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r(shí)也激發(fā)他們的積極性。

3．情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過對 “硬水、軟水區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)的劃分是相對的”、“硬水可轉(zhuǎn)化為軟水，軟水可轉(zhuǎn)化為硬水”等知識的介紹，對學(xué)生進(jìn)行“矛盾的對立統(tǒng)一”、“矛盾在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化”等辯證唯物主義思想教育。

本節(jié)內(nèi)容與生產(chǎn)和生活息息相關(guān)，而這些知識點(diǎn)比抽象的理論內(nèi)容更能吸引學(xué)生，在教學(xué)中應(yīng)立足教材，巧妙而又適度地穿插一些科普知識，以激發(fā)學(xué)生的興趣。同時(shí)，水的硬度是天然水的固有特征，硬水的功過是辯證的，不必“談硬色變”，要通過知識的滲透，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識。

四、教學(xué)流程

1．課前研究型學(xué)習(xí)的安排

請學(xué)生課前先查找關(guān)于硬水軟化方法的介紹，整理資料。

2．聯(lián)系實(shí)際生活，復(fù)習(xí)并引入新課

【師】展示采樣的河水與雨水樣品，請學(xué)生幫忙鑒定兩個(gè)水樣是硬水還是軟水？

【生】實(shí)驗(yàn)并回答相關(guān)問題。

【通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)，復(fù)習(xí)了硬水和軟水的概念和區(qū)分方法，并考查了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

3．教授新課，硬水軟化的方法

【師生討論】硬水軟化的原理

【從硬水與軟水的概念出發(fā)，教師引導(dǎo)學(xué)生尋找出硬水軟化的基本原理，并進(jìn)行歸納總結(jié)】

【學(xué)生討論結(jié)果】降低水中鈣、鎂物質(zhì)的含量。

【師提問】如何降低？

【從所得結(jié)論中引出新的問題，使學(xué)生對化學(xué)研究的過程有所了解】

【學(xué)生交流】學(xué)生匯報(bào)課前查資料所得結(jié)果，分組討論，教師進(jìn)行適當(dāng)總結(jié)。

【師講述】硬水軟化的方法

（1）蒸餾法

【師介紹】左上圖為實(shí)驗(yàn)室制取蒸餾水的裝置圖。

進(jìn)行蒸餾時(shí)，一般選擇燒瓶作為蒸餾瓶，燒瓶中液體加入量一般為燒瓶容積的三分之一左右，再加入幾粒沸石或者碎瓷片，防止加熱時(shí)液體暴沸。燒瓶瓶口處加裝支管或者也可直接選用帶支管的燒瓶，連接冷凝裝置，并在支管口插入溫度計(jì)，用以測定蒸氣溫度。水蒸氣經(jīng)冷凝后流入錐形瓶中，收集錐形瓶中的液體即為蒸餾水。

簡易裝置如右上圖所示。裝置中省去了溫度計(jì)，直接用一根導(dǎo)管代替冷凝裝置，盛接蒸餾水的部分則用試管來取代。

【師實(shí)驗(yàn)】根據(jù)簡易裝置圖進(jìn)行蒸餾實(shí)驗(yàn)。

【生實(shí)驗(yàn)】用肥皂水比較蒸餾前后水的硬度變化。（發(fā)現(xiàn)通過蒸餾操作可使硬水軟化）

【教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，邊操作邊講解，使學(xué)生通過直觀實(shí)驗(yàn)了解蒸餾操作，并與蒸發(fā)區(qū)別】

【師講述】（2）加熱煮沸

對于暫時(shí)硬度的水可以用加熱煮沸的方法降低硬度。這也是日常生活中經(jīng)常使用的硬水軟化的方法。

原理：Ca（HCO3）2Δ=CaCO3↓+CO2↑+H2O

Mg（HCO3）2Δ=MgCO3↓+CO2↑+H2O CaCO3不溶于水，MgCO3微溶于水，且MgCO3在進(jìn)一步加熱條件下還可以與水反應(yīng)。通過加熱煮沸的方法，使溶于水中的鈣、鎂物質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，從而降低水的硬度。

【聯(lián)系生活】水壺經(jīng)常燒水以后，內(nèi)壁會結(jié)有一層水垢，試推想水垢的主要成分？

【生回答】CaCO3（聯(lián)系前面的知識介紹，學(xué)會知識的靈活運(yùn)用）

【師提問】生活中如何除去水垢？實(shí)驗(yàn)室中呢？

【生討論并回答】生活中可用熱食醋浸泡一段時(shí)間來除去水垢，實(shí)驗(yàn)室中可以選擇稀鹽酸。

【豐富課余生活】同學(xué)可以通過家庭小實(shí)驗(yàn)動手試一試加熱煮沸法，并用肥皂水驗(yàn)證。

【拓展視野】工業(yè)中對硬水又是如何處理的呢？

【對于工業(yè)中使用的硬水軟化的方法，只需做簡單介紹，以此來充實(shí)同學(xué)們的知識庫，有興趣的同學(xué)可以課外自學(xué)?！?/p>

a．藥劑軟化法：

通過向水中加入生石灰、碳酸鈉等化學(xué)藥劑，使溶于水中的鈣、鎂物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)沉淀，從而降低水的硬度。該方法雖然起到了一定的軟化效果，但是也會帶來一些其他方面的問題，在工業(yè)中常使用離子交換法來軟化硬水。

b．離子交換法：

使用離子交換劑對水進(jìn)行處理。（可向?qū)W生展示離子交換柱模型圖，更形象直觀）

原理：離子交換法中使用陽離子交換樹脂，如磺化煤（NaR）。當(dāng)硬水通過時(shí)，硬水里的鈣、鎂物質(zhì)與磺化煤發(fā)生交換，生成CaR2和 MgR2，從而使硬水軟化；失效后的磺化煤用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%～10%的氯化鈉溶液浸泡，CaR2和MgR2會再次發(fā)生交換作用，重新生成NaR。這種方法簡單易行，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

c．電去離子軟水法：

該方法是一種利用電來除去水中部分鈣、鎂物質(zhì)達(dá)到水軟化的新方法。這種軟水新方法將電滲析與離子交換有機(jī)地結(jié)合在一起，使水部分脫鹽，并達(dá)到深度軟化。

【總結(jié)】小結(jié)硬水軟化的方法，了解軟化的基本原理，學(xué)生評價(jià)自己的課前資料查找工作。

通過對教材中硬水軟化原理及具體方法的介紹，使學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上了解硬水軟化的相關(guān)方法，豐富學(xué)生化學(xué)知識的同時(shí)增強(qiáng)了他們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，也使學(xué)生所學(xué)的化學(xué)知識與生活相聯(lián)系。其中對蒸餾操作做詳細(xì)介紹，有助于學(xué)生更好的區(qū)分蒸餾與蒸發(fā)操作。對教材的補(bǔ)充設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)更完整，內(nèi)容更豐富，同時(shí)也有助于學(xué)生能力的培養(yǎng)。