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。
金刚石:
金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石,它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛,例如:工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成金刚石。
石墨: 石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。
C60:
C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯。(C60这种物质是由C60分子组成的,而不是由原子构成的。) C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。其相对分子质量约为720。
金刚石,石墨,碳60性质及用途比较
名称 |
金刚石 |
石墨 |
碳60 |
外观 |
纯净无色透明,正八 面体形状的晶体 |
深灰色,有金属光泽,不 透明的细鳞片状的固体, 质软,有滑腻感 |
分子型似足球状, 有金属光泽,其微晶 粉末呈黄色 |
结构模型 |
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导电性 |
几乎不导电 |
良好 |
几乎不导电 |
硬度 |
天然存在的最硬物质 |
质软 |
质脆 |
导热性 |
很差 |
良好 |
很差 |
熔点 |
很高 |
很高 |
较低 |
用途 |
钻头,刻刀,装饰品 |
电极,铅笔芯,润滑剂 |
制备新材料,新配 件,医学应用 |
区别与联系 |
金刚石、石墨,C60,,的物理性质有很大差异,原因是这些单质中碳原子的排列方式不同,但由于它们都是由碳元素组成的单质,故化学性质相同。金刚石与石墨通过化学反应可以相互转变。 |
人造金刚石:
20世纪80年代,人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因为计算机芯片的基体材料—硅的导热性不好,这成为进一步提高芯片性能的难题。而金刚石在导热性方而远远超过硅(甚至超过铜和银),于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。
碳纤维:
碳纤维是一种纤维状碳材料,它是将有机纤维与塑料树脂结合在一起,放在惰性气氛中,在一定压强下加强热、炭化而成的。碳纤维是一种强度比钢大,密度比铝小,比不锈钢还耐腐蚀,比耐热钢还耐高温,又能如铜那样导电,具有电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料,可以代替铝合金来制造飞机。制成的飞机,不仅轻巧,而且消耗动力少、推力大、噪音小。用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的贮存量和运算速率。用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节省大量的燃料。总之,用碳纤维或碳纤维增强的塑料、玻璃、陶瓷和金属等材料来代替钢材和合金等,在化工、机电、造船,特别是飞机制造、宇航器材等领域中有广泛的应用。
碱的定义:碱是指在溶液中电离成的阴离子全部是OH
-的化合物。碱由金属离子(或铵根离子)和氢氧根离子构成,可用通式R(OH)n表示。从元素组成来看,碱一定含有氢元素和氧元素。
常见的碱:(1)氢氧化钠、氢氧化钙都属于碱。除这两种碱外,常见的碱还有氢氧化钾(KOH)、氨水(NH
3·H
2O)、治疗胃酸过多的药物中的氢氧化铝[Al(OH)
3)。
(2)晶体(固体)吸收空气里的水分.表而潮湿而逐步溶解的现象叫做潮解。氢氧化钠、粗盐、氯化镁等物质都易潮解,应保存在密闭干燥的地方。同时称量 NaOH固体时要放在玻璃器皿中,不能放在纸上,防止 NaOH固体潮解后腐蚀天平的托盘。
(3)熟石灰可由生石灰(CaO)与水反应制得,反应的化学方程式为:CaO+H
2O==Ca(OH)
2,反应时放出大量的热。
碱的通性
碱的通性 |
反应规律 |
化学方程式 |
反应类型 |
碱溶液与指示剂的反应 |
碱溶液能使紫色石蕊试液变蓝,无色酚酞试液变红 |
—— |
—— |
碱与非金属氧化物反应 |
碱+非金属氧化物→盐+水 |
2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O |
—— |
碱与酸反应 |
碱+酸→盐+水 |
NaOH+HCl==NaCl+H2O 2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O |
复分解反应 |
碱与某些盐反应 |
碱1+盐1→碱2+盐2 |
2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4 Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH |
复分解反应 |
碱+铵盐→氨气+水+盐 |
NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O |
复分解反应 |
常见的碱有NaOH、KOH、Ca(OH)2、氨水的特性:①
氢氧化钠(NaOH)俗名苛性钠、火碱、烧碱,这是因为它有强腐蚀性。NaOH是一种可溶性强碱。白色固体,极易溶于水,暴露在空气中易潮解,可用作碱性气体(如NH3)或中性气体(如H2、O2、CO等)的干燥剂。NaOH易与空气中的CO2反应生成Na2CO3固体。NaOH溶液可以腐蚀玻璃,盛NaOH溶液的试剂瓶不能用磨口的玻璃塞,只能用橡胶塞。
②
氢氧化钙[Ca(OH)2]是白色粉末,微溶于水,俗称熟石灰或消石灰,其水溶液称为石灰水。Ca(OH)2也有腐蚀作用。Ca(OH)2与CO2反应生成白色沉淀CaCO3,常用于检验CO2。 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O Ca(OH)2能跟Na2CO3反应生成NaOH,用于制取NaOH。反应方程式为: Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
③
氨水(NH3·H2O)是一种可溶性弱碱,NH3溶于水可得氨水。有刺激性气味,有挥发性。将氨气通过盛放氧化铜的玻璃管,生成氮气、水和铜,其反应方程式为: 2NH3+3CuO=(加热)=3Cu+N2↑+3H2O,说明氨气具有还原性。
此外,KOH、Ba(OH)2也是常见的可溶性强碱。不溶的碱大多是弱碱,如:Fe(OH)3、Cu(OH)2等。他们的共同性质是热稳定性差,受热易分解生成对应的金属氧化物和水。
氢氧化钠、氢氧化钙的物理性质和用途比较
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俗名 |
苛性钠,火碱,烧碱 |
熟石灰,消石灰 |
颜色、状态 |
白色,片状固体 |
白色,粉末状固体 |
腐蚀性 |
强烈腐蚀性 |
较强腐蚀性 |
溶解性 |
易溶于水,易潮解,溶解时放热 |
微溶于水,其水溶液俗称石灰水 |
用途 |
化工原料,用于肥皂、石油、纺织、印染工业等;生活中用于除油污 |
用于建筑工业,制漂自粉,改良土壤,配制农药等 |
氢氧化钠、氢氧化钙化学性质的比较
氢氧化钠 |
氢氧化钙 |
跟指示剂作用.使紫色石蕊试液变成蓝色,使无色酚酞试液变成红色 |
跟指示剂作用,使紫色石蕊试液变成蓝色,使无色酚酞试液变成红色 |
跟某些非金属氧化物反应 2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O 2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O 2NaOH+SO3==Na2SO4+H2O |
跟某些非金属氧化物反应 Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O Ca(OH)2+SO3==CaSO4+H2O |
跟酸发生中和反应 2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O |
跟酸发生中和反应 Ca(OH)2+H2SO4==CaSO4+2H2O |
跟某些盐反应 2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4 |
跟某些盐反应 Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH |
几种碱的颜色和溶解度
碱 |
颜色 |
溶解性 |
NaOH、KOH、Ba(OH)2 |
白色 |
易溶 |
Ca(OH)2 |
白色 |
微溶 |
Mg(OH)2、Al(OH )3、Fe(OH )2 |
白色 |
难溶 |
Fe(OH )3 |
红褐色 |
难溶 |
Cu(OH)2 |
蓝色 |
难溶 |
概念性质的理解
①氢氧化钠有强烈的腐蚀性,使用时必须十分小心,要防止沽到皮肤.上或洒在衣服上。如果不慎将碱液沽到皮肤上,应立即用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液。
②浓硫酸、氢氧化钠固体溶于水放热,属于物理变化;而氧化钙溶于水放热是氧化钙与水反应放出大量的热,属于化学变化;生石灰具有强烈的吸水性,可以作某些气体的干燥剂。
③由于NaOH易潮解,同时吸收空气中的CO
2发生变质,所以NaOH必须密封保存。
④保存碱溶液的试剂瓶应用橡胶塞、不能用玻璃塞,以防止长期不用碱溶液,碱溶液腐蚀玻璃造成打不开的情况。
⑤只有可溶性碱溶液才能使指示剂变色,如NaOH溶液能使无色酚酞变红;但不溶性碱不能使指示剂变色,如Mg(OH)
2中滴加无色酚酞,酚酞不变色。
⑥盐和碱的反应,反应物中的盐和碱必须溶于水,生成物中至少有一种难溶物、气体或H
2O。铵盐与碱反应生成的碱不稳定,分解为NH
3和H
2O。
⑦碱与酸的反应中碱可以是不溶性碱,如 Cu(OH)
2+H
2SO
4==CuSO
4+2H
2O。
氢氧化钠和氢氧化钙的鉴别:NaOH与Ca(OH)
2的水溶液都能使酚酞变红,故鉴别NaOH和Ca(OH)
2不能用指示剂,通常情况下,可采用以下两种方法来鉴别NaOH和Ca(OH)
2 方法一:通入CO
2气体,NaOH溶液与CO
2气体反应后无明显现象,但Ca(OH)
2溶液即澄清石灰水与 CO
2反应生成白色沉淀。
方法二:滴加Na
2CO
3溶液或K
2CO
3溶液,NaOH溶液与K
2CO
3,Na
2CO
3溶液不反应,但Ca(OH)
2溶液与 Na
2CO
3、K
2CO
3溶液反应均生成白色沉淀。Ca(OH)
2+ Na
2CO
3==CaCO
3↓+2NaOH,Ca(OH)
2+K
2CO
3 ==Na
2CO
3+2KOH。
检验二氧化碳气体是否与氢氧化钠溶液反应的方法通常情况下,将二氧化碳气体直接通人装有氢氧化钠溶液的试管中,很难直接判断二氧化碳气体是否与氢氧化钠溶液反应。因此,要判断二氧化碳气体确实能与氢氧化钠反应,可以采取如下两种方法:
(1)检验产物的方法:验证通入二氧化碳气体后的溶液中是否含有碳酸钠,检验碳酸根离子是否存在。通常检验碳酸根离子的方法是:
方法1:取样,加入稀盐酸,并将产生的气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则证明溶液中存在碳酸根离子。
方法2:取样,加入氢氧化钙溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中存在碳酸根离子。上述两种方法其实也可以检验氢氧化钠溶液是否变质.而且方法I还可以用于除去变质后的氢氧化钠溶液中的碳酸钠。
(2)改进实验装置,通过一些明显的实验现象间接证明二氧化碳气体能与氢氧化钠反应。如:
所选装置 |
操作方法 |
实验现象 |
A |
将充满二氧化碳的试管倒扣在水中 |
试管内的液面略有上升 |
B |
将充满二氧化碳的试管倒扣在氢氧化钠溶液中 |
试管内的液面明显上升 |
C |
将氢氧化钠溶液滴入烧瓶 |
水槽中的水倒吸入烧瓶内 |
D |
将氢氧化钠溶液滴入锥形瓶 |
集气瓶中,NaOH溶液中的长导管下端产生气泡 |
E |
将胶头滴管中氢氧化钠溶液挤入烧瓶 |
烧瓶内产生“喷泉” 现象 |
F |
将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤入软塑料瓶 |
塑料瓶变瘪 |
G |
将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤入锥形瓶中 |
小气球胀大 |
碱的命名:一般读作氢氧化某,如:NaOH读作氢氧化钠。变价金属元素形成的碱,高价金属碱读作氢氧化某,如Fe(OH)
3读作氢氧化铁,低价金属碱读作氢氧化亚某,如Fe(OH)
2读作氢氧化亚铁。
氨水:氨气的水溶液俗称氨水,主要成分是NH3·H2O,通常状况下是无色液体,具有挥发性。浓氨水能挥发出具有刺激性气味的氨气NH3。
氨水显碱性,能使指示剂变色。
氨水的组成中含有N元素,因此可通过与酸反应生成铵盐来制氮肥,其本身也是一种氮肥。在化学实验中一般可用浓氨水做分子运动的探究实验。