硬水软化 的 教学设计

王叶思 严西平

（苏州立达学校 江苏 苏州 215002）

水是人类的生命之源，因为水的重要性，所以在初中化学的学习中会给学生介绍关于水的相关知识。教材从水的组成出发，逐步使学生认识水，了解水的净化过程及其利用。对于硬水和软水，上教版的教材中做了介绍，但是没有提及硬水软化的具体方法。本文通过对教材及学生的分析，在硬水软化方法方面对教材做了适当的补充。

一、教材分析

水是学生熟悉的物质之一，我们每时每刻都离不开水，所以上教版的初中化学教材在第二章第四节就为同学们介绍自然界中的水。通过电解水的实验，让学生们了解了水的组成，通过自来水生产过程的介绍，让学生们知道了常用的净化水的方法，通过学生实验——蒸发和过滤两个基本操作，让学生们亲自动手实现了对水的处理。其中有一个知识点是关于硬水与软水的问题，教材中提及了硬水的概念及危害，但对于具体的硬水软化的方法没有提及，只是告诉学生硬水经过处理，可以消除其不利的影响。在教学过程中，如能适当补充一些关于硬水软化方面的知识，不仅丰富了课堂教学，开阔了学生的视野，也能使学生更好地了解蒸馏操作。

二、学生分析

对于每天都能接触到的水，同学们学习的兴趣比较浓厚。通过前面的学习，他们已经知道了水的组成，知道了如何变浑水为清水，知道了如何使用化学仪器来实现对水的处理，对于现实生活中接触到的水，他们可能更想多知道些内容，比如硬水和软水的相关知识。人们喝什么样的水更有利于身体健康，怎样使硬水和软水之间相互转换，这些可能都是他们感兴趣的内容。关于水的有些实验，在家庭中能通过自制简易器材或者利用一些生活中的用品直接进行化学实验，这也大大激发了学生们的学习热情。

三、教学目标

1．知识与技能

使学生掌握硬水和软水的概念，了解硬水对生活、生产的危害。认识硬水软化的意义，掌握硬水软化的基本原理和常用的方法。

2．过程与方法

通过指导学生阅读课外资料，培养学生的自学能力；通过理论联系实际，提高学生的学习兴趣；通过演示实验，培养学生的观察能力；教师做好必要的指导后，可让学生在家里做一些小实验，提高学生实验能力的同时也激发他们的积极性。

3．情感态度与价值观

通过对 “硬水、软水区别标准的划分是相对的”、“硬水可转化为软水，软水可转化为硬水”等知识的介绍，对学生进行“矛盾的对立统一”、“矛盾在一定条件下可以相互转化”等辩证唯物主义思想教育。

本节内容与生产和生活息息相关，而这些知识点比抽象的理论内容更能吸引学生，在教学中应立足教材，巧妙而又适度地穿插一些科普知识，以激发学生的兴趣。同时，水的硬度是天然水的固有特征，硬水的功过是辩证的，不必“谈硬色变”，要通过知识的渗透，培养学生的科学意识。

四、教学流程

1．课前研究型学习的安排

请学生课前先查找关于硬水软化方法的介绍，整理资料。

2．联系实际生活，复习并引入新课

【师】展示采样的河水与雨水样品，请学生帮忙鉴定两个水样是硬水还是软水？

【生】实验并回答相关问题。

【通过学生实验，复习了硬水和软水的概念和区分方法，并考查了实验能力】

3．教授新课，硬水软化的方法

【师生讨论】硬水软化的原理

【从硬水与软水的概念出发，教师引导学生寻找出硬水软化的基本原理，并进行归纳总结】

【学生讨论结果】降低水中钙、镁物质的含量。

【师提问】如何降低？

【从所得结论中引出新的问题，使学生对化学研究的过程有所了解】

【学生交流】学生汇报课前查资料所得结果，分组讨论，教师进行适当总结。

【师讲述】硬水软化的方法

（1）蒸馏法

【师介绍】左上图为实验室制取蒸馏水的装置图。

进行蒸馏时，一般选择烧瓶作为蒸馏瓶，烧瓶中液体加入量一般为烧瓶容积的三分之一左右，再加入几粒沸石或者碎瓷片，防止加热时液体暴沸。烧瓶瓶口处加装支管或者也可直接选用带支管的烧瓶，连接冷凝装置，并在支管口插入温度计，用以测定蒸气温度。水蒸气经冷凝后流入锥形瓶中，收集锥形瓶中的液体即为蒸馏水。

简易装置如右上图所示。装置中省去了温度计，直接用一根导管代替冷凝装置，盛接蒸馏水的部分则用试管来取代。

【师实验】根据简易装置图进行蒸馏实验。

【生实验】用肥皂水比较蒸馏前后水的硬度变化。（发现通过蒸馏操作可使硬水软化）

【教师进行演示实验，边操作边讲解，使学生通过直观实验了解蒸馏操作，并与蒸发区别】

【师讲述】（2）加热煮沸

对于暂时硬度的水可以用加热煮沸的方法降低硬度。这也是日常生活中经常使用的硬水软化的方法。

原理：Ca（HCO3）2Δ=CaCO3↓+CO2↑+H2O

Mg（HCO3）2Δ=MgCO3↓+CO2↑+H2O CaCO3不溶于水，MgCO3微溶于水，且MgCO3在进一步加热条件下还可以与水反应。通过加热煮沸的方法，使溶于水中的钙、镁物质转化为沉淀而除去，从而降低水的硬度。

【联系生活】水壶经常烧水以后，内壁会结有一层水垢，试推想水垢的主要成分？

【生回答】CaCO3（联系前面的知识介绍，学会知识的灵活运用）

【师提问】生活中如何除去水垢？实验室中呢？

【生讨论并回答】生活中可用热食醋浸泡一段时间来除去水垢，实验室中可以选择稀盐酸。

【丰富课余生活】同学可以通过家庭小实验动手试一试加热煮沸法，并用肥皂水验证。

【拓展视野】工业中对硬水又是如何处理的呢？

【对于工业中使用的硬水软化的方法，只需做简单介绍，以此来充实同学们的知识库，有兴趣的同学可以课外自学。】

a．药剂软化法：

通过向水中加入生石灰、碳酸钠等化学药剂，使溶于水中的钙、镁物质通过化学反应沉淀，从而降低水的硬度。该方法虽然起到了一定的软化效果，但是也会带来一些其他方面的问题，在工业中常使用离子交换法来软化硬水。

b．离子交换法：

使用离子交换剂对水进行处理。（可向学生展示离子交换柱模型图，更形象直观）

原理：离子交换法中使用阳离子交换树脂，如磺化煤（NaR）。当硬水通过时，硬水里的钙、镁物质与磺化煤发生交换，生成CaR2和 MgR2，从而使硬水软化；失效后的磺化煤用质量分数为8%～10%的氯化钠溶液浸泡，CaR2和MgR2会再次发生交换作用，重新生成NaR。这种方法简单易行，经济实用，在工业生产中应用广泛。

c．电去离子软水法：

该方法是一种利用电来除去水中部分钙、镁物质达到水软化的新方法。这种软水新方法将电渗析与离子交换有机地结合在一起，使水部分脱盐，并达到深度软化。

【总结】小结硬水软化的方法，了解软化的基本原理，学生评价自己的课前资料查找工作。

通过对教材中硬水软化原理及具体方法的介绍，使学生在理解的基础上了解硬水软化的相关方法，丰富学生化学知识的同时增强了他们学习化学的兴趣，也使学生所学的化学知识与生活相联系。其中对蒸馏操作做详细介绍，有助于学生更好的区分蒸馏与蒸发操作。对教材的补充设计使结构更完整，内容更丰富，同时也有助于学生能力的培养。