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。
水(化学式:H?O)
是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。水,包括天然水(河流、湖泊、大气水、海水、地下水等),人工制水(通过化学反应使氢氧原子结合得到水)。水是地球上最常见的物质之一,是包括人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。
水的物理性质和化学性质:
1.
水的物理性质:通常情况下,水是无色,无味的透明液体,4℃时水的密度是1g/cm
3,
在标况下,水的沸点是100℃,水的凝固点是0℃。水结冰时体积膨胀,所以冰的密度比水小,能浮在水面上。
2.
水的化学性质:
(1)在通电条件下能分解:
(2)与某些非金属氧化物反应生成酸
SO
2+H
2O==H
2SO
3
SO
3+H
2O==H
2SO
4CO
2+H
2O==H
2CO
3(3)与某些金属氧化物反应生成碱
CaO+H
2O==Ca(OH)
2
H
2O+Na
2O==2NaOH
H
2O+K
2O==2KOH
(4)与某些非金属单质反应
H
2O(g)+C
H
2+CO
(5)与活泼的金属反应
2Na+2H
2O=2NaOH+H
2↑
2K+2H
2O=2KOH+H
2↑
(6)植物以水和二氧化碳为原料进行光合作用
CO
2+H
2O
有机物+O
2(7)水能参与金属的锈蚀反应,如铁生锈,铜生锈的过程都需要氧气。
水的用途:(1)生活用水:洗脸、刷牙、洗澡、做饭等
(2)农业用水:灌溉庄稼、稀释农药等
(3)工业用水:冷却、洗涤、制造、加工等
(4)动植物的生命活动离不开水,成人每天平均需要补充2.5升左右的水。
(5)在实验室:①溶解物质配成溶液(水为常见的容积)②洗涤仪器③用作试剂④用排水法收集气体。
易错点:
天然水一般不是纯水,蒸馏水一般为纯净的水。海水,江水,地下水,池塘中的水都是溶解了矿物质的溶液,自来水也不是纯水。
饱和溶液和不饱和溶液的概念:①饱和溶液:在一定温度下,在一定量的溶剂里,不能再溶解某种溶质的溶液,
叫做这种溶质的饱和溶液
②不饱和溶液:在一定温度下,在一定量的溶剂里,还能再继续溶解某种溶质的溶液,
叫做这种溶质的不饱和溶液
饱和溶液与不饱和溶液的相互转化方法:(1)对于大多数固体:在一定量的水中溶解的最大量随温度升高而增大
饱和溶液
不饱和溶液
(2)对于Ca(OH)
2:在一定量的水中溶解的最大量随温度升高而减少
饱和石灰水
不饱和石灰水
概念的理解:(1)溶液的饱和与不饱和跟温度和溶质的量的多少有关系。因此在谈饱和溶液与不饱和溶液时,一定要强调“在一定温度下”和“一定量的溶剂里”,否则就无意义。
(2)一种溶质的饱和溶液仍然可以溶解其他溶质。如氯化钠的饱和溶液中仍可溶解蔗糖。
(3)有些物质能与水以任意比例互溶,不能形成饱和溶液,如:酒精没有饱和溶液。
饱和溶液和不饱和溶液的相互转化:一般,对饱和溶液与不饱和溶液相互转化过程中溶液组成的分析:
①饱和溶液
不饱和溶液(或不饱和溶液
饱和溶液。不发生结晶的前提下)
溶液中溶质、溶剂、溶液的质量不变,溶质质量分数不变。
②不饱和溶液
饱和溶液
溶液的溶剂质量不变,溶质、溶液、溶质质量分数均增大。
③不饱和溶液
饱和溶液(不发生结晶的前提下)
溶质质量不变,溶剂、溶液质量变小,溶质质量分数变大。
④饱和溶液
不饱和溶液
溶剂、溶液质量增大,溶质质量不变,溶质质量分数变小
判断溶液是否饱和的方法:
①观察法:当溶液底部有剩余溶质存在,且溶质的量不再减少时,表明溶液已饱和。
②实验法:当溶液底部无剩余溶质存在时,可向该溶液中加入少量该溶质,搅拌后,若能溶解或溶解一部分,表明该溶液不饱和;若不能溶解,则表明该溶液已饱和。
浓溶液,稀溶液与饱和溶液,不饱和溶液的关系: 为粗略地表示溶液中溶质含量的多少,常把溶液分为浓溶液和稀溶液。在一定量的溶液里含溶质的量相对较多的是浓溶液,含溶质的量相对较少的是稀溶液。它们与饱和溶液、不饱和溶液的关系如下图所示:
A. 饱和浓溶液B.饱和稀溶液C.不饱和浓溶液D.不饱和稀溶液
(1)溶液的饱和与不饱和与溶液的浓和稀没有必然关系。
(2)饱和溶液不一定是浓溶液,不饱和溶液不一定是稀溶液;浓溶液不一定是饱和溶液,稀溶液不一定是不饱和溶液。
(3)在一定温度下,同种溶剂、同种溶质的饱和溶液要比其不饱和溶液浓度大。
溶质质量分数:
1.
概念:溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。
2.
表达式:溶质质量分数=
=
3.
含义:溶质质量分数的含义是指每100份质量的溶液中含有溶质的质份为多少。如100g10%的NaCl溶液中含有10gNaCl.。不要误认为是100g水中含有10gNaCl。
应用溶质质量分数公式的注意事项: ①溶质的质量是指形成溶液的那部分溶质,没有进入溶液的溶质不在考虑范围之内。如在20℃时,100g水中最多能溶解36gNaCl,则20gNaCl放入50g 水中溶解后,溶质的质量只能是18g。
②溶液的质量是该溶液中溶解的全部溶质的质量与溶剂的质量之和(可以是一种或几种溶质)。
③计算时质量单位应统一。
④由于溶液的组成是指溶液中各成分在质量方面的关系,因此,对溶液组成的变化来说,某物质的质量分数只有在不超过其最大溶解范围时才有意义。
例如在20℃时,NaCl溶液中溶质的质量分数最大为26.5%,此时为该温度下氯化钠的饱和溶液,再向溶液中加入溶质也不会再溶解,浓度也不会再增大。因此离开实际去讨论溶质质量分数更大的NaCl溶液是没有意义的。
⑤运用溶质质量分数表示溶液时,必须分清溶质的质量、溶剂的质量和溶液的质量。
a.结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。如CuSO
4·5H
2O溶于水时,溶质是CuSO
4。
溶质质量分数=
×100%
b.当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na
2O溶于水时发生如下反应:Na
2O+H
2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
溶液的溶质质量分数=
。
c.若两种物质能发生反应,有沉淀或气体生成,此时溶液中的溶质质量分数=
影响溶质质量分数的因素:
(1)影响溶质质量分数的因素是溶质、溶剂的质录,与温度、是否饱和无关。在改变温度的过程中若引起溶液中溶质、溶剂质量改变,溶质的质量分数也会改变,但归根结底,变温时必须考虑溶质、溶剂的质量是否改变。因而,影响溶质的质量分数的因素还是溶质、溶剂的质量。例如:
①将饱和的NaNO
3溶液降低温度,由于析出品体,溶液中溶质的质缺减少,溶剂的质量不变,所以溶液中溶质的质量分数变小。
②将饱和的NaNO
3溶液升高温度,只是溶液变成了不饱和溶液,溶液中溶质、溶剂的质量不变,因而溶液中溶质的质量分数不变。
(2)不要认为饱和溶液变成不饱和溶液,溶质的质量分数就变小;也不要认为不饱和溶液变成饱和溶液,溶质的质量分数就变大;要具体问题具体分析。
有关溶质质量分数计算的类型(1)
利用公式的基本计算 ①已知溶质、溶剂的质量,求溶质的质量分数。
直接利用公式:溶质的质量分数=
×100%
②已知溶液、溶质的质量分数,求溶质、溶剂的质量。
利用公式:溶质的质量=溶液的质量×溶质的质量分数
溶剂的质量=溶液的质量一溶质的质量
③已知溶质的质量、溶质的质量分数,求溶液的质量。
利用公式:溶液的质量=溶质的质量÷溶质的质量分数
④质量、体积、密度与溶质质量分数的换算
当溶液的量用体积表示时,计算时应首先将溶液的体积换算成质量后再进行相关计算。因为计算溶质的质量分数的公式中各种量都是以质量来表示的,不能以体积的数据来代替。
利用公式:溶液的质量=溶液的体积×溶液的密度
(2)
溶液的稀释与浓缩
|
方法 |
计算依据 |
计算公式 |
溶液的稀释 |
①加水稀释 ②加稀溶液稀释 |
①加水稀释前后,溶液中溶质的质量不变 ②用稀溶液稀释浓溶液时。稀溶液中溶质的质量与浓溶液中溶质的质量之和等于混合后溶液中溶质的质量 |
加水稀释:稀释前后溶液中溶质的质量不变 m浓×ω浓%=(m浓+m水)×ω稀% |
溶液的浓缩 |
①添加溶质 ②蒸发溶剂 ③加入浓溶液 |
①原溶液中的溶质与后加入的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量 ②蒸发溶剂前后溶液中溶质的质量不变(没有溶质析出) ③原溶液中的溶质与后加入浓溶液中的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量 |
蒸发浓缩:浓缩前后溶液中溶质的质量不变(m稀-m水)×ω浓%=m稀×ω稀% |
注意:
a.几种溶液混合,溶液的体积不能简单相加,即V
总≠V
A+V
Bb.混合后溶液的质量、溶质的质量可以相加,即m
总=m
A+m
B
c. 要求混合后溶液的总体积,必须依据公式V=m/ρ,所以要知道混合溶液的密度才能求出总体积。
(3)
饱和溶液中溶质质量分数的计算a. 固体溶解度的计算公式
根据固体溶解度的计算公式[溶解度(S)=
×100g]可推导出:
,
b. 溶解度与溶质质量分数的关系
|
溶解度 |
溶质质量分数 |
意义 |
物质溶解性的量度,受外界温度的影响 |
表示溶液中溶质质量的多少,不受外界条件影响 |
容积要求 |
100g |
无要求 |
温度要求 |
与温度有关 |
一般与温度无关 |
溶液是否饱和 |
一定达到饱和 |
不一定饱和 |
计算公式 |
×100g |
|
单位 |
克 |
无单位 |
联系 |
饱和溶液中溶质的质量分数= |
特殊的溶质质量分数的计算:(1)
结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。
如CuSO
4·5H
2O溶于水时,溶质是CuSO
4。
溶质质量分数=
×100%
(2)
溶质只能是已溶解的那一部分,没有溶解的不能做溶质计算
如20℃时,20gNaCl投入到50g中水中(20℃时,NaCl的溶解度为36g)。20℃时50g水最多只能溶解18gNaCl,如溶质的质量为18g,而不是20g,所以该NaCl溶液的质量分数=18g/(50g+18g)×100%=26.5%。
(3)
当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na
2O溶于水时发生如下反应:Na
2O+H
2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
溶液的溶质质量分数=
。
(4)
某混合物溶于水,要计算某一溶质的质量分数,溶液的质量包括混合物与水的质量如5gNaCl和1gKNO3的混合物溶于100g水,计算NaCl的溶质质量分数:
ω(NaCl)=5g/(5g+1g+100g)×100%=4.7%。
(5)
利用元素的质量分数进行计算
溶液中溶质的质量分数与溶质中某元素的质量分数之间有着联系。溶液的溶质质量分数×溶质中某元素的质量分数=溶液中某元素的质量分数。
溶质质量分数的不变规律:(1)从一瓶溶液中不论取出多少溶液,取出溶液及剩余溶液的溶质质量分数与原来溶液中溶质质量分数相同。
(2)溶质、溶质质量分数均相同的两种溶液混合,所得溶液的质量分数保持不变。
(3)一定温度时,向某饱和溶液中加入该溶质,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
(4)一定温度时,对某饱和溶液恒温蒸发溶剂,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
(5)对于溶解度随温度升高而增大的物质来说,将其饱和溶液(底部没有固体时)升高温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。而对于溶解度随温度升高而减小的物质(熟石灰)来说,降低温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。