Giáo án Hóa học 12 Cánh diều bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng

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 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.