定义：
硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水。
软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。

水的硬度：
水的硬度常用一种规定的标准来衡量，这个标准是：把1L水里含10mgCaO（或相当于10mgCaO）称为1度。
硬水和软水的检验：
（1）用肥皂水来检验硬水和软水，把肥皂水滴在水里搅拌，产生泡沫多的是软水，产生泡沫少或不产生泡沫的是硬水

（2）用加热煮沸的方法检验硬水和软水。水加热煮沸时，有较多沉淀的是硬水，不产生沉淀或者产生沉淀较少的是软水。

硬水的软化：
就是设法除去硬水中的钙、镁化合物。

硬水软化的方法：生活中常用煮沸法，工业上常用离子交换法和药剂软化法，实验室常用蒸馏法，蒸馏法是净化程度较高的水，蒸馏时应注意以下几点：

①蒸馏瓶中的液体不能超过其容积的2/3.
②加热时，应在烧瓶中放几粒沸石（或碎瓷片）。
③装置气密性良好
④水银温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口附近。

使用硬水造成的危害：
饮用水中含有微量的钙、镁成分，对人体健康是有益的。但是，水中含太多的钙、镁成分，对生活和生产都有危害。
①用硬水洗涤，不仅浪费肥皂，而且会在织物上积有肥皂跟钙、镁反应后生成的沉淀，不容易洗干净，还会使纤维变脆、易断。
②硬水有苦涩味，长期饮用硬水会使人的胃肠功能紊乱，出现不同程度的腹胀、腹泻和腹痛。
③锅炉用水硬度太大，会产生水垢，这会大大降低锅炉的导热能力，造成燃料的浪费。另外，当水垢爆裂脱落时，会造成炉壁局部受热不均，易引起锅炉爆炸。

离子交换法：
离子交换法是工业生产软化水的重要方法之一。离子交换法的原理:离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团(一般情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子)，当含钙、镁离子较高的硬水经过离子交换树脂时，离子交换树脂即可以释放出钠离子，其功能基团与钙、镁离子结合。这样水中的钙、镁离子含量下降，水的硬度降低，硬水即可被软化为软水。离子交换法的流程为：工作(即交换)、反洗、再生、清洗四个过程。

金属冶炼：
金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程

矿石
①工业上能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
②常见的矿石赤铁矿(Fe₂O₃)、黄铁矿(FeS₂)、褐铁矿(Fe₂O₃·xH₂O)、水铝石(Al₂O₃·H₂O)、菱铁矿(主要成分是FeCO₃)、磁铁矿(Fe₃O₄)、方铅矿(PbS)、孔雀石 [Cu₂(OH)₂CO₃]、赤铜矿(Cu₂O)、铝土矿(主要成分是Al₂O₃)、黄铜矿(主要成分是CuFeS₂)、辉铜矿(主要成分是Cu2S)。


铁的冶炼
①原理：把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要的反应原理是：
在高温下，利用还原剂一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，其反应的化学方程式是： Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂

②炼铁的原料及作用：
铁矿石：提供原料
焦炭：提供能量，产生还原剂
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。

 ③设备：高炉

④高炉内有关反应：
a.产生CO提供能量：C+O₂CO₂；CO₂+C2CO
b.在高温下用CO将Fe从Fe₂O₃中还原出来：3CO+ Fe₂O₃2Fe + 3CO₂
c.用石灰石将矿石中的SiO₂转变为炉渣除去。
CaCO₃CaO+CO₂↑，CaO+SiO₂CaSiO₃

⑤产品：生铁

炼铁高炉中出铁口低于出渣口的原因：
炼铁高炉中出铁口与出渣口的高低取决于铁水和炉渣的密度〔铁水的密度大于炉渣的密度)。
金属的冶炼方法：
①热分解法(适用于Hg,Ag不活泼的金属的冶炼，加热使其氧化物分解) 如:
2HgO=Hg+O₂↑

②热还原法(适用于金属活动性顺序表中，Zn- Cu金属的冶炼)
a.用H₂作还原剂(优点:制得金属纯度高，污染小) 如:Fe₃O₄+4H₂3Fe+4H₂O

b.用焦炭、一氧化碳作还原剂(易混入杂质，污染大气，适合工业化大规模生产) 如:
炼铁的反应方程式为Fe₂O₃+3CO2Fe +3CO₂
炼锌的反应万程式为2ZnO+C2Zn+CO₂↑

c.用Al作还原剂(铝热剂用来焊接铁轨) 如:
8Al+3Fe₃O₄9Fe+4Al₂O₃

d.电解法(适用于活泼金属Na,Mg等的冶炼) 如:
2NaCl(熔融)2Na+Cl₂↑ ；MgCl₂(熔融)Mg+Cl₂↑

e.湿法冶金(从溶液中通过化学反应来获取金属) 如:
Fe+CuSO₄==Cu+FeSO₄

混合物的分离和提纯(除杂)
1. 分离与提纯的基本原理
(1)分离：就是用物理或化学的方法将混合物巾的各组分分开，并将物质恢复到原状态。
(2)提纯和除杂：用物理或化学的方法把混合物中的杂质除去而得到纯物质。在提纯过程中，如果杂质发生了化学变化，不必恢复成原物质。二者的方法在很多情况下是相似的，但分离比提纯的步骤要多，因为各组分均要保留，绎过化学反应使混合物中各组分经转化而分离后还要复原为原来的组分物质提纯和除杂过程中经常用到分离操作，二者有时又密不可分。

2．分离和提纯应遵循的原则
(1)不能“玉石俱焚”：即试剂一般要求与杂质反应，不与要保留的物质反应。但在特殊情况下，所加试剂可和保留物质应应，但最终要转化成需要保留的物质如除去FeCl₃，溶液中的NaCl，可加过量的NaOH溶液→过滤→洗涤→加适量稀盐酸。
(2)“不增““不减”：即不增加新的杂质，不减少要保留的物质如除去FeCl₃中的少量Fe₂(SO₄)₃应选用BaCl₂而不应选用Ba(NO₃)₂，否则发生反应3Ba(NO₃)₂+Fe₂(SO₄)₃==3BaSO₄↓+2Fe(NO₃)₃溶液中又增加了Fe(NO₃)₃.
(3)易分离：反应后，物质的状态不同，便于分离。
(4)不污染环境：即耍求所选用的除杂方法不能产生可污染环境的物质。
(5)不能“旧貌变新颜”：即除杂结束前，要恢复保留物质的原有状态。


常见除杂的方法：
CO₂(O₂)：将气体通过灼热的铜网
CO₂(H₂或CO)：将气体通过灼热的氧化铜
O₂或CO₂或H₂(含H₂O)：将气体通过浓硫酸或氧化钙或氯化钙等干燥剂
O₂或H₂或CO(含CO₂或SO₂)：将气体通入氢氧化钠溶液中
Cu(含Fe或Mg或Zn)：加入足量的稀盐酸或稀硫酸，过滤
Fe(含Cu)：用磁铁将铁粉吸引出来
Cu(含CuO)，Fe(含Fe₂O₃)：高温下与H₂或CO反应
CuO(含Cu或C)：在空气中灼烧
CaO(含CaCO₃)：高温煅烧(CaCO₃分解成CaO和CO₂)
CaCO₃(含CaO)：加足量水溶解，过滤，取滤渣
Ca(OH)₂(含CaO)加足量水
FeSO₄溶液(含H₂SO₄或CuSO₄)，FeCl₂溶液(含盐酸或CuCl₂)：加过量铁粉，过滤，取滤液
NaCl溶液(含Na₂CO₃)：加适量稀盐酸
Na₂SO₄溶液(含CuSO₄)：加适量 NaOH 溶液

酸、碱、盐溶液的除杂技巧：
1．被提纯物与杂质所含阳离子相同时，选取与杂质中的阴离子不共存的阳离子，再与被提纯物中的阴离子组合出除杂试剂。如除去Na₂SO₄溶液中的NaOH：可选用稀H₂SO₄溶液为除杂试剂(2NaOH+ H₂SO₄==Na₂SO₄+2H₂O)、除去KCl溶液中的 K₂SO₄：可选用BaCl₂溶液为除杂试制(K₂SO₄+BaCl₂ ==2KCl+BaSO₄↓，过滤除去)

2．被提纯物与杂质所含阴离子相同时，选取与杂质中阳离子不共存的阴离子，再与被提纯物中的阳离子组合出除杂试剂，如除去NaCl溶液中的BaCl₂：可选用 Na₂SO₄溶液为除杂试剂(BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓ +2NaCl，过滤除去).再如除去KNO₃溶液中的AgNO₃：可选用KCl溶液为除杂试剂(AgNO₃+KCl=AgCl↓ +KNO₃，过滤除去)。

3．被提纯物质与杂质所含阴离子、阳离子都不相同时，应选取与杂质中阴、阳离子都不共存的阳、阴离子组合出除杂试剂。如：除去NaCl溶液中的CuSO₄：可选用Ba(OH)₂溶液为除杂试剂[CuSO₄+Ba(OH)₂= BaSO₄↓+Cu(OH)₂↓，过滤除去]。

分离和提纯的方法：
   物质的分离和提纯有两种主要的方法，即物理方法和化学方法。实际上在实验过程中往往需通过综合法来进行。
（1）物理方法主要包括过滤，蒸馏，结晶

方法	适用范围	举例	注意事项
过滤	分离不溶性固体和液体	粗盐提纯	①过滤时要“一贴、二低，三靠”； ②必要时要洗涤沉淀物
结晶	利用混合物中各组分在某种溶剂中溶解度随温度变化不同的性质来分离提纯物质	分离氯化钠和硝酸钾混合物	①一般先配较高温度下的浓溶液，然后降温结晶： ②结晶后过滤，分离出晶体
蒸馏	沸点不同的液体混合物	石油的分馏	①温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口处； ②加沸石(或碎瓷片)； ③冷凝管水流方向

（2）化学方法

除杂方法	除杂原理	应用实例
化气法	与杂质反应生成气体而除去	除Na2SO4中的NaCO3，可加适量稀盐酸 NaCO3+H2SO4==Na2SO4+CO2↑+H2O
沉淀法	将杂质转化为沉淀过滤除去	除去NaCl中的Na2SO4.可加适量的BaCl2 Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl
置换法	将杂质通过置换反应而除去	c除去FeSO4中的CuSO4可加过量的铁粉 CuSO4+Fe==Cu+FeSO4
溶解法	将杂质溶丁某种试剂而除去	除C粉中的CuO粉末，可加适量稀盐酸，再过滤 CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
加热法	杂质受热易分解，通过加热将杂质除去	除CaO中的CaCO3可加热 CaCO3CaO+CO2↑
转化法	将杂质通过化学反应转化为主要成分	除去CO2中的CO，可将气体通过灼热的CuO CO+CuOCu+CO2

（3）综合法
在进行混合物的分离或提纯时，采用一种方法往往不能达到目的，而要采用几种方法才能完成，这就是综合法。综合法主要有三种：
①物理方法的综合：主要是溶解、过滤、蒸发、结晶等方法的结合：
②化学方法的综合：当某物质所含杂质不止一种时，通常需加入多种试剂除去(或分离)不同的物质。
③物理与化学方法的综合：当某物质所含杂质不止一种，且有能用物理方法除去(或分离)的杂质时，首先应考虑用物理方法除去一种或几种杂质，然后再用化学方法除去其余杂质。

(4)除杂方法的几个优化原则
①若同时有多种方法能除去杂质，要选择那些简单易行、除杂彻底的方法。
②应尽量选择既可除去杂质，又可增加保留物质的方法，即“一举两得”。
③先考虑物理方法，再用化学方法。

常见的混合物类型及分类与提纯的方法见下表：

混合物类型采用的方法		物理方法	化学方法
固—固混合	可溶—可溶	结晶	把杂质变成沉淀、气体等除去
	可溶—不溶	过滤	——
	不溶—不溶	—	把杂质变成可溶物除去
固—液混合		过滤	——
液—液混合		——	把杂质变成沉淀，气体或被提纯物
气—气混合		——	把杂质变成固体、溶液或被提纯物