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正在进行安全检测...
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发布时间:2023-11-16 11:43:00 来源:
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探究水垢的形成
探究性质:通过对日常生活中水垢的产生,转为对物质化学反应的研究。
探究对象:通过研究家中水壶中水垢的形成,引出本次的探究课题。
探究地点:我们当地居住的环境附近。
探究目标:探究水垢的形成,查找去除和避免水垢产生的办法。
摘要:
借用课堂所学知识和通过上网专题查询,
发现我国是水垢污染大国,
无论是生产
工作中,还是日常生活,水垢对我们都有严重的影响,例如生产中,换热器、输送管道、泵
阀等设备的结垢现象十分普遍,生活中,保温瓶、烧水壶中,都有大量水垢的存在。通过课
堂学习与平时了解,
熟悉了水垢的形成机理和存在的化学反应,
在此我想通过调查研究我们
当地居住的生活环境,来验证水垢的形成和探究如何有效的避免水垢的出现。
1
、引言
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>
>
相信很多人都会有这样的经历,
>
>
>
>
经常用来烧开水的水壶在使用一段时间后会出现一层厚
厚的黄色的水垢,
又硬又难看。
这究竟是怎么回事呢?常用于贮存水或烧水的器皿
>
>
>
>
(如暖水
壶、热水壶)壁上常结有一层水垢(主要成分是
CaCO
>
>
>
>
3
)不易清洗,运用所学的化学知识
能否轻松洗掉呢?偶尔看电视广告了解到:
贝壳放在酸性物质中浸泡过后,
>
>
>
>
变得非常容易碎,
>
>
>
>
是不是也可以用这种方法来除过水垢呢?下面通过我们课堂所学的知识和实验探究来解决
以上提出的问题。
2
、水垢的形成
2.1
阅读资料解释
据查阅资料显示,
水垢是具有反常溶解度的难溶或微溶盐,
易在器壁尤其是金属表面处
析出沉积。
其形成过程为:微细结晶在过饱和溶液中处于溶解
-
结晶的亚稳定状态,结晶在
器壁聚集黏附并有序长大,
结成水垢。
水垢是否形成主要取决于盐类是否过饱和及其结晶的
生长过程,与成垢离子、水质情况、器壁形态等密切相关。系统中的成垢离子越饱和、水的
硬度越高,
结垢倾向越严重;
粗糙的金属表面和杂质对结晶过程也有催化作用,
会促进水垢
析出。大部分水垢外观呈白色或灰白色,质硬且致密,以碳酸盐、硫酸盐、磷酸钙盐和硅酸
盐的钙镁盐为主,其中最典型的是碳酸钙垢,此外工业锅炉中还可能产生铁垢和铜垢等。
2.2
课堂所学知识解释
在课堂学习和平时阅读中了解,
水垢的形成主要有两个因素。
从物理性质来讲,
在硬水
质地区,
PH
值的变化会引起水垢的形成:
PH
值越低,水中的酸性越强,所能溶解的矿物
质成分也就越多;
PH
值越高,水中的碱性越强,所能溶解的矿物质成分也就越少。如对水
加热、水压降低、在水中添加化学品剂等都会导致
PH
值升高。随着
PH
值升高,矿物质成
分在水中溶解的能力减弱,这些矿物质成分(碳酸钙为主)就会沉淀下来,成了水垢。
从化学反应来讲,自来水是由河水、
湖水或者井水经过沉降,
除去泥沙,消毒杀菌后得
到的,
其中溶解了许多的矿物质。当水烧开后,一部分水蒸发了,
原来溶解在水中的碳酸氢
钙和碳酸氢镁,
在沸腾的水里分解,
产生碳酸钙和氢氧化镁等难溶物沉淀下来,
有时也会生
成碳酸镁,就这样也形成了水垢。具体的反应过程:
Ca(HCO
2
=
Δ
=
CaCO
3
↓
+H
2
O
+
CO
2
↑
Mg(HCO
3
2
=
Δ
=
MgCO
3
↓
+H
2
O
+
CO
2
↑
(
煮沸)
MgCO
3
+
H
2
O
=
Δ
=
Mg(OH
2
↓
+CO
2
↑
(注:在煮沸的时候氢氧化镁的溶解度比碳酸镁小)
2.3
所得结论
饮用水中一般都含有少量的钙离子和镁离子,
还含有少量碳酸氢根离子。
将饮用的水加
热煮沸,由于碳酸氢钙和碳酸氢镁热分解温度低于
100
摄氏度,碳酸氢钙会分解成碳酸钙、
二氧化碳和水,碳酸氢镁也会分解成碳酸镁、二氧化碳和水。但是,长时间煮沸,碳酸镁会
跟水反应,
部分或全部转化成氢氧化镁。
这是因为,氢氧化镁比碳酸镁的溶解度更小,
不断
加热,生成更难溶的氢氧化镁,有利于碳酸镁的水解。碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁都是溶解
度很小的物质,
会从水中析出,
形成沉淀。形成的沉淀通常带有部分结晶水,还含有少量其
他金属离子。
综上所述,
水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁,
还可能含有一定量的碳酸氢
镁。
既然我们已经得出水垢的形成方式,我们可以从此入手,寻找去除水垢的方式。
3
去除水垢的研究步骤
3.1
做出假设
根据自己所学的知识猜想:用高浓度醋、肥皂水、白酒哪种物质除水垢较好呢?
3.2
探究方法
实验:
从家中烧水壶取三块大小大致相同的水垢分别放在三个干净水杯中,
分别加入高
浓度醋、肥皂水、白酒观察现象有何不同,并在下表记录实验现象。
本文来源:
https://www.2haoxitong.net/k/doc/8766d43a302b3169a45177232f60ddccdb38e647.html
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