硬水軟化的教學設計

摘要:根據對上教版初中化學教材的分析，本文增加了硬水軟化方法的介紹，使知識系統更加完善，擴充學生知識面的同時，增強學生學習化學的興趣，同時也培養學生查找資料及觀察實驗的能力。

關鍵詞:硬水軟化;方法

文章編號:1008-0546(2010)01-0041-03中圖分類號:G633.8文獻標識碼:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2010.01.016

水是人類的生命之源，因為水的重要性，所以在初中化學的學習中會給學生介紹關于水的相關知識。教材從水的組成出發，逐步使學生認識水，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生的分析，在硬水軟化方法方面對教材做了適當的補充。

一、 教材分析

水是學生熟悉的物質之一， 我們每時每刻都離不開水，所以上教版的初中化學教材在第二章第四節就為同學們介紹自然界中的水。通過電解水的實驗，讓學生們了解了水的組成，通過自來水生產過程的介紹，讓學生們知道了常用的凈化水的方法，通過學生實驗——蒸發和過濾兩個基本操作，讓學生們親自動手實現了對水的處理。其中有一個知識點是關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，只是告訴學生硬水經過處理，可以消除其不利的影響。在教學過程中，如能適當補充一些關于硬水軟化方面的知識，不僅豐富了課堂教學，開闊了學生的視野，也能使學生更好地了解蒸餾操作。

二、 學生分析

對于每天都能接觸到的水，同學們學習的興趣比較濃厚。通過前面的學習，他們已經知道了水的組成，知道了如何變渾水為清水，知道了如何使用化學儀器來實現對水的處理，對于現實生活中接觸到的水，他們可能更想多知道些內容，比如硬水和軟水的相關知識。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換，這些可能都是他們感興趣的內容。關于水的有些實驗，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行化學實驗，這也大大激發了學生們的學習熱情。

三、 教學目標

1.知識與技能

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

2. 過程與方法

通過指導學生閱讀課外資料，培養學生的自學能力;通過理論聯系實際，提高學生的學習興趣;通過演示實驗，培養學生的觀察能力;教師做好必要的指導后，可讓學生在家里做一些小實驗，提高學生實驗能力的同時也激發他們的積極性。

3. 情感態度與價值觀

通過對“硬水、軟水區別標準的劃分是相對的”、“硬水可轉化為軟水，軟水可轉化為硬水”等知識的介紹，對學生進行“矛盾的對立統一”、“矛盾在一定條件下可以相互轉化”等辯證唯物主義思想教育。

本節內容與生產和生活息息相關，而這些知識點比抽象的理論內容更能吸引學生，在教學中應立足教材，巧妙而又適度地穿插一些科普知識，以激發學生的興趣。同時，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，培養學生的科學意識。

四、 教學流程

1.課前研究型學習的安排

請學生課前先查找關于硬水軟化方法的介紹，整理資料。

2.聯系實際生活，復習并引入新課

【師】展示采樣的河水與雨水樣品，請學生幫忙鑒定兩個水樣是硬水還是軟水?

【生】實驗并回答相關問題。

【通過學生實驗，復習了硬水和軟水的概念和區分方法，并考查了實驗能力】

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，教師引導學生尋找出硬水軟化的基本原理，并進行歸納總結】

【學生討論結果】降低水中鈣、鎂物質的含量。

【師提問】如何降低?

【從所得結論中引出新的問題，使學生對化學研究的過程有所了解】

【學生交流】學生匯報課前查資料所得結果，分組討論，教師進行適當總結。

【師講述】硬水軟化的方法

(1)蒸餾法

【師介紹】左上圖為實驗室制取蒸餾水的裝置圖。

進行蒸餾時，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，用以測定蒸氣溫度。水蒸氣經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，直接用一根導管代替冷凝裝置，盛接蒸餾水的部分則用試管來取代。

【師實驗】根據簡易裝置圖進行蒸餾實驗。

【生實驗】用肥皂水比較蒸餾前后水的硬度變化。(發現通過蒸餾操作可使硬水軟化)

【教師進行演示實驗，邊操作邊講解，使學生通過直觀實驗了解蒸餾操作，并與蒸發區別】

【師講述】(2)加熱煮沸

對于暫時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常使用的硬水軟化的方法。

原理:Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+ H2O

Mg(HCO3)2MgCO3↓+CO2↑+ H2O

CaCO3不溶于水，MgCO3微溶于水，且MgCO3在進一步加熱條件下還可以與水反應。通過加熱煮沸的方法，使溶于水中的鈣、鎂物質轉化為沉淀而除去，從而降低水的硬度。

【聯系生活】水壺經常燒水以后，內壁會結有一層水垢，試推想水垢的主要成分?

【生回答】CaCO3(聯系前面的知識介紹，學會知識的靈活運用)

【師提問】生活中如何除去水垢?實驗室中呢?

【生討論并回答】生活中可用熱食醋浸泡一段時間來除去水垢，實驗室中可以選擇稀鹽酸。

【豐富課余生活】同學可以通過家庭小實驗動手試一試加熱煮沸法，并用肥皂水驗證。

【拓展視野】工業中對硬水又是如何處理的呢?

【對于工業中使用的硬水軟化的方法，只需做簡單介紹，以此來充實同學們的知識庫，有興趣的同學可以課外自學。】

a.藥劑軟化法:

通過向水中加入生石灰、碳酸鈉等化學藥劑，使溶于水中的鈣、鎂物質通過化學反應沉淀，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行處理。(可向學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)。當硬水通過時，硬水里的鈣、鎂物質與磺化煤發生交換，生成CaR2和 MgR2，從而使硬水軟化;失效后的磺化煤用質量分數為8%～10%的氯化鈉溶液浸泡，CaR2和MgR2會再次發生交換作用，重新生成NaR。這種方法簡單易行，經濟實用，在工業生產中應用廣泛。

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、鎂物質達到水軟化的新方法。這種軟水新方法將電滲析與離子交換有機地結合在一起，使水部分脫鹽，并達到深度軟化。

【總結】小結硬水軟化的方法，了解軟化的基本原理，學生評價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，使學生在理解的基礎上了解硬水軟化的相關方法，豐富學生化學知識的同時增強了他們學習化學的興趣，也使學生所學的化學知識與生活相聯系。其中對蒸餾操作做詳細介紹，有助于學生更好的區分蒸餾與蒸發操作。對教材的補充設計使結構更完整，內容更豐富，同時也有助于學生能力的培養。