Tự chủ và tự học: Chủ động, tích cực tìm hiểu về khái niệm nước cứng, phân loại nước cứng.
Giao tiếp và hợp tác: Sử dụng ngôn ngữ khoa học để mô tả về nước cứng.
Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Thảo luận với các thành viên trong nhóm nhằm tìm hiểu các loại nước cứng, tác hại và đề xuất các phương pháp làm mềm nước cứng.

Năng lực đặc thù:

Nhận thức hoá học:

+ Nêu được khái niệm nước cứng, phân loại nước cứng.

+ Trình bày được các tác hại của nước cứng.

+ Đề xuất được cơ sở các phương pháp làm mềm nước cứng.

3. Phẩm chất

Tham gia tích cực hoạt động nhóm phù hợp với khả năng của bản thân.
Cẩn trọng, trung thực và thực hiện các yêu cầu trong bài học.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với giáo viên

Tài liệu: SGK, SGV Hóa học 12, các hình ảnh, video, phiếu bài tập liên quan đến bài học.
Thiết bị dạy học: Máy tính, máy chiếu.

2. Đối với học sinh

Tài liệu: SGK Hóa học 12.
Tranh ảnh, tư liệu sưu tầm liên quan đến bài học theo yêu cầu của GV.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: HS có hứng thú học tập, nhu cầu tìm hiểu; dùng những kiến thức, kĩ năng cần thiết để thực hiện yêu cầu, khám phá kiến thức mới.

b. Nội dung: Quan sát hình ảnh GV cung cấp và thực hiện yêu cầu theo hướng dẫn của GV.

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS.

d. Tổ chức thực hiện

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS quan sát các hình ảnh:

BÀI MẪU

- GV nêu câu hỏi:

Việc sử dụng nước chứa nhiều cation Ca²⁺ và Mg²⁺ có thể gây tắc ống dẫn nước do tạo cặn CaCO₃ và MgCO₃. (Hình 19.1).

Theo em, làm thế nào để làm giảm nồng độ các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nguồn nước trước khi sử dụng?

Giải thích.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS làm việc cá nhân, quan sát hình và suy nghĩ trả lời câu hỏi của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời 2 – 3 HS trả lời câu hỏi theo hiểu biết và tìm hiểu của HS.

- Các HS khác lắng nghe để nhận xét câu trả lời của bạn mình.

- GV khuyến khích HS có thể có nhiều ý kiến khác nhau.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV không nhận xét đúng sai mà dẫn dắt HS vào bài học: Trong bài học hôm nay chúng ta cùng tìm hiểu loại nước chứa nhiều cation Ca²⁺ và Mg²⁺, liệu chúng có tác hại hay lợi ích gì không? . Bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng.

B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu

a. Mục tiêu:

Nêu được khái niệm nước cứng, phân loại nước cứng.
Trình bày được các tác hại của nước cứng.

b. Nội dung: HS đọc các thông tin trong SGK và thực hiện yêu cầu của GV.

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS về nước cứng, phân loại nước cứng, tác hại của nước cứng.

d. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

\- HS đọc thông tin trang 131, 132 SGK, trao đổi cặp đôi để hoàn thành các yêu cầu sau:

(1) Cho biết nước cứng là gì, nước mềm là gì.

(2) Có thể dựa vào tiêu chí nào để phân loại nước cứng? Chỉ ra đặc điểm của mỗi loại nước cứng.

+ HS trả lời Câu hỏi (SGK -tr.131)

Một loại nước có chứa nhiều CaCl₂, Ca(HCO₃)₂, MgSO₄ có tính cứng nào.

(3) Trình bày tác hại của nước cứng, kèm ví dụ minh hoạ.

+ HS thực hiện Luyện tập 1 (SGK -tr.132)

Viết phương trình hoá học của phản ứng giải thích hiện tượng tắc ống dẫn nước khi sử dụng nước cứng có chứa Mg(HCO₃)₂.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát hình, vận dụng kiến thức đã học kết hợp đọc thông tin trong SGK để trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 – 3 HS trả lời câu hỏi.

* Trả lời câu hỏi của GV:

Tương tự dự kiến sản phẩm.

* Trả lời câu hỏi SGK – tr.131

Loại nước có chứa nhiều CaCl₂, Ca(HCO₃)₂, MgSO₄ có tính cứng toàn phần.

* Trả lời Luyện tập 1:

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận.

- GV định hướng nhiệm vụ học tập của hoạt động học tiếp theo: Tìm hiểu tính chất hoá học của kim loại nhóm IIA.

I. NƯỚC CỨNG

1. Khái niệm

- Nước cứng là nước chứa nhiều cation Ca²⁺ và Mg²⁺.

- Nước chứa ít hoặc không chứa cation Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.

2. Phân loại

Căn cứ vào thành phần anion gốc acid trong nước, nước cứng được chia thành ba loại: nước có tính cứng tạm thời, nước có tính cứng vĩnh cửu và nước có tính cứng toàn phần.

+ Tính cứng tạm thời là tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂.

+ Tính cứng vĩnh cửu là tính cứng gây nên bởi các muối sulfate, chloride của calcium và magnesium.

+ Tính cứng toàn phần gồm tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

3. Tác hại của nước cứng

• Ống dẫn nước cứng, nồi hơi sử dụng nước cứng lâu ngày sẽ bị đóng cặn

Lớp cặn này làm giảm lưu lượng nước trong ống dẫn, làm hỏng thiết bị, làm tiêu hao thêm nhiên liệu khi đun nóng nồi hơi, thậm chí có thể gây nổ nồi hơi.

• Nước cứng làm giảm tác dụng của xà phòng; làm hại quần áo.

• Nước cứng làm giảm hương vị của trà khi pha và của thực phẩm khi nấu.

Hoạt động 2. Tìm hiểu về làm mềm nước cứng

a. Mục tiêu: HS sẽ

- Đề xuất được cơ sở các phương pháp làm mềm nước cứng.

b. Nội dung: HS quan sát hình ảnh GV cung cấp, đọc thông tin trong SGK và trả lời các câu hỏi của GV.

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS về phương pháp làm mềm nước cứng.

d. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1 : GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin trang 132, 133 SGK, trao đổi cặp đôi để cho biết:

(1) Có những phương pháp nào để làm mềm nước cứng?

(2) Việc lựa chọn phương pháp làm mềm nước cứng thường được căn cứ và đặc điểm nào của nước cứng?

(3) Đề xuất phương pháp làm mềm một loại nước cứng gây nên bởi các ion Ca²⁺, và Cl^- trong nước.

- HS trả lời câu hỏi Luyện tập 2 (SGK -tr.133)

Cho dung dịch nước cứng chứa Ca²⁺ và . Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi làm mềm nước cứng bằng cách cho dung dịch soda vào dung dịch nước cứng trên.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát hình ảnh, đọc thông tin trong bài, thảo luận nhóm để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời:

* Trả lời Luyện tập 2

Dung dịch soda (Na₂CO₃)

Phương trình hoá học của phản ứng xảy:

CaSO₄(aq) + Na₂CO₃(aq) ⟶ CaCO₃(s) + Na₂SO₄(aq)

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về phương pháp làm mềm nước cứng.

- GV chuyển sang nội dung mới.

II. LÀM MỀM NƯỚC CỨNG

Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm giảm nồng độ của các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước cứng.

1. Phương pháp kết tủa

- Cơ sở của phương pháp: chuyển cation Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước về dạng chất không tan, có thể dễ dàng tách ra khỏi nước bằng cách lắng, lọc,...

- Khi đun sôi nước cứng, muối Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂ bị phân huỷ tạo ra muối không tan, làm mất tính cứng tạm thời của nước.

Ví dụ (SGK)

2. Phương pháp trao đổi ion

- Cơ sở của phương pháp: thay thế cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước bằng cation khác ít gây tác hại hơn.

- Cách thực hiện: cho nước cứng đi qua lớp vật liệu hay màng vật liệu trao đổi ion. Các vật liệu này có chứa cation kim loại, ví dụ Na⁺.

Khi đó, các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ đẩy cation Na⁺ ra khỏi vật liệu. Các cation Ca²⁺, Mg²⁺ bị giữ lại trên vật liệu.

- Hạn chế cơ bản của phương pháp: sau một thời gian sử dụng, khả năng giữ các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ của vật liệu bị giảm. Khi đó, vật liệu cần được tái chế hoặc thay mới.

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a. Mục tiêu: Củng cố kiến thức đã được học trong bài.

b. Nội dung: HS trả lời các câu hỏi liên quan đến nội dung bài học.

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS.

d. Tổ chức thực hiện

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS dựa vào kiến thức đã học để trả lời các câu hỏi trắc nghiệm:

Nhiệm vụ 1: Trả lời câu hỏi trắc nghiệm.

Câu 1. Đặc điểm nào sau đây là điểm chung của nước có tính cứng vĩnh cửu và

nước có tính cứng toàn phần?

A. Đều có thể làm mềm bằng Na₃PO₄.

B. Đều không chứa anion

C. Đều bị mất một phần tính cứng khi đun sôi nước.

D. Thành phần anion giống nhau.

Câu 2. Loại nước nào sau đây không phải là nước cứng?

A. Nước có chứa nhiều ion Ca²⁺

B. Nước có chứa nhiều ion Ca²⁺, M g²⁺, .

C. Nước có chứa ít ion Ca²⁺ nhưng chứa nhiều ion Mg²⁺ và Cl^-_.

D. Nước chỉ chứa nhiều ion Na⁺ , Cu²⁺, .

Câu 3. Hai chất nào sau đây được dùng để làm mềm nước có tính cứng vĩnh cửu?

A. NaCl và Ca(OH)₂.

B. Na₂CO₃ và Na₃PO₄.

C. Na₂CO₃ và Ca(OH)₂

D. Na₂CO₃ và HCl.

Câu 4. Nhận xét nào sau đây không đúng khi nói về nước có tính cứng vĩnh cửu.

A. Gây đóng cặn nồi hơi, làm quần áo mau mục nát, giảm hương vị thực phẩm

B. Loại bỏ được một phần hoặc hoàn toàn tính cứng khi đun sôi nước.

C. Có thể làm mềm bằng Na₂CO₃, Na₃PO₄.

D. Có thể làm mềm bằng phương pháp trao đổi ion.

Câu 5. Trong các mẫu nước cứng sau đây, nước cứng tạm thời là

A. dung dịch

B. dung dịch

C. dung dịch

D. dung dịch

Câu 6. Trong cốc nước chứa 0,01 mol Na⁺; 0,02 mol Ca²⁺, 0,01 mol Mg²⁺; 0,05 mol và 0,02 mol . Đun sôi cốc nước hồi lâu, nước thu được là

A. nước cứng tạm thời.

B. nước cứng vĩnh cửu.

C. nước mềm.

D. nước cứng toàn.

Nhiệm vụ 2: Trả lời trắc nghiệm đúng - sai

Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Câu 1. Căn cứ vào thành phần anion gốc acid trong nước, ta có thể chia nước cứng thành ba loại. Nước có tính cứng tạm thời thì:

a) Chứa nhiều ion

b) Chỉ chứa 2 loại cation Mg²⁺ và Ca²⁺.

c) Có thể loại bỏ tính cứng tạm thời của nước bằng cách dùng lượng vừa Ca(OH)₂ đủ hoặc Na₂CO₃.

d) Không gây nhiều tác hại như nước có tính cứng vĩnh cửu hay nước cứng toàn phần.

Câu 2. Nước cứng là nước chứa nhiều cation và

a) Nước có chứa nhiều ion được gọi là nước có tính cứng tạm thời.

b) Có thể làm mềm nước có tính cứng tạm thời bằng cách đun sôi nước.

c) Không thể dùng cách đun sôi để loại bỏ hoàn toàn tính cứng của nước có chứa nhiều các ion sau: .

d) Nước cứng có thể là nguyên nhân gây nổ nồi hơi.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS tiếp nhận, thực hiện làm bài tập trắc nghiệm theo yêu cầu.

- GV quan sát và hỗ trợ, hướng dẫn.

Bước 3 : Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 – 3 HS trình bày kết quả:

Câu Trắc nghiệm

Câu 1	Câu 2	Câu 3	Câu 4	Câu 5	Câu 6
A	D	B	B	A	B

Câu trắc nghiệm đúng – sai

Câu 1

Câu 2

a) Đ

b) S

c) Đ

d) S

a) S

b) Đ

c) Đ

d) Đ

- GV yêu cầu các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét, đánh giá và chốt đáp án.

- GV chuyển sang nội dung mới.

D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

a. Mục tiêu: HS vận dụng được kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề được nêu.

b. Nội dung: HS tìm hiểu, vận dụng kiến thức đã học vào làm các bài tập GV giao.

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS.

d. Tổ chức thực hiện

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

GV yêu cầu HS dựa vào kiến thức đã học để trả lời các Bài tập (SGK – tr.134) và thực hiện Vận dụng (SGK)

Bài 1.

Mỗi phát biểu dưới đây đúng hay sai?

(1) Nước cứng là nước chứa nhiều cation Ca²⁺ và Mg²⁺.

(2) Nước chứa ít hoặc không chứa các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.

(3) Soda, nước vôi trong, sodium phosphate có tác dụng làm mềm nước cứng.

(4) Phương pháp trao đổi ion làm giảm được cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu của nước.

(5) Sự đóng cặn calcium carbonate trong dụng cụ đun nước hay trong đường ống dẫn nước là một dấu hiệu của việc sử dụng nước cứng.

Bài 2.

Sử dụng lượng soda phù hợp có thể làm mất tính cứng toàn phần của nước không? Giải thích và minh hoạ bằng phương trình hoá học của phản ứng (nếu có).

Bài 3.

Sau một thời gian sử dụng, bạn Hà phát hiện đáy của ấm đun nước trong nhà có đóng lớp cặn màu trắng, Hà cho rằng đó là calcium carbonate.

a) Đề xuất thí nghiệm để kiểm chứng dự đoán của Hà.

b) Nếu lớp cặn là calcium carbonate, hãy:

• Đề xuất cách tiến hành để loại bớt cation Ca²⁺ có trong nguồn nước sinh hoạt của nhà bạn Hà trước khi nấu.

• Đề xuất cách tiến hành để làm sạch lớp cặn calcium carbonate ở đáy của ấm đun nước.

Bài 4.

Hoàn thành các phương trình hoá học dưới đây:

a) MgSO₄(aq) + Na₃PO₄(aq) ⟶ ?

b) MgSO₄(aq) + Ca(OH)₂(aq) ⟶ ?

c) Ca(HCO₃)₂(aq) t°→→t°

d) Ca(OH)₂(aq) + HCl(aq) ⟶ ?

Cho biết phản ứng nào có thể được sử dụng để làm mềm nước cứng.

Vận dụng 1 (SGK -tr.132).

Có thể quan sát dấu hiệu của việc sử dụng nước cứng như trong hình dưới đây.

Hình ảnh bộ phận làm nóng của máy giặt sau khi tiếp xúc với nước cứng trong một thời gian dài

Em hãy đề xuất cách kiểm tra nguồn nước đang được sử dụng tại gia đình hoặc địa phương của em có phải nước cứng hay không. Nếu nước có tính cứng, hãy đưa ra biện pháp phù hợp để làm mềm nước.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS tiếp nhận, làm bài tập theo yêu cầu.

- GV quan sát và hỗ trợ, hướng dẫn.

Bước 3 : Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 – 3 HS trình bày kết quả:

- GV yêu cầu các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét, đánh giá và chốt đáp án.

- GV giao về nhà cho HS thực hiện nốt các bài tập còn lại.

Gợi ý đáp án

Bài 1.

a) Đúng

b) Đúng

c) Sai

d) Đúng

e) Đúng

Bài 2.

Sử dụng lượng soda phù hợp có thể làm mất tính cứng toàn phần của nước.

Vì nước cứng toàn phần chứa các chất như: Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, MgSO₄, CaSO₄, MgCl₂, CaCl₂. Mà soda (Na₂CO₃) có thể tạo kết tủa với các cation Ca²⁺ và Mg²⁺để loại bỏ các cation này ra khỏi nước theo phương trình hóa học: