硬水软化实验

初中化学家庭小实验
1. 脱氧洋葱头：将洋葱头切开并放置在晶体皿中，倒入足够的盐水，待数小时后观察洋葱头变色，说明盐水会使洋葱头脱水变软。

2. 制作酸碱指示剂：将红莓果汁或紫甘蓝水分别与醋或碱溶液混合，观察颜色的变化。

红莓果汁在醋中变红，紫甘蓝水在碱溶液中变绿，说明红莓果汁为酸性指示剂，紫甘蓝水为碱性指示剂。

3. 铁钉生锈：将一根铁钉放置在一杯含水的晶体皿中，观察数天后铁钉表面的变化。

铁钉表面会逐渐出现红棕色的物质，说明铁与氧气反应生成了铁锈。

4. 硬水软化：将一些硬水与肥皂溶液混合并搅拌，观察肥皂是否能成功起泡。

硬水中的钙和镁离子会与肥皂中的石碱离子反应生成不溶于水的肥皂垢，导致起泡困难。

5. 酵母发酵：将一些酵母放置在含有糖的水中，观察一段时间后发酵产生的气泡和液体的变化。

酵母通过分解糖产生二氧化碳气体，并将液体变成泡沫状，说明发酵产生了气体以及改变了液体的性质。

这些家庭小实验可以帮助初中生理解化学中的一些基本概念和反应。

第一部分：水的硬度一、硬水的定义水的硬度是指溶解在水中的盐类物质的含量，即钙盐与镁盐含量的多少。

含量多的硬度大，反之则小。

硬度又分为暂时性硬度和永久性硬度。

由于水中含有重碳酸钙与重碳酸镁而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为暂时性硬度，又叫碳酸盐硬度，水中含硫酸钙和硫酸镁等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后不能去除的硬度，称为永久性硬度。

以上两种硬度合称为总硬度。

二、硬水的由来当水在大气中凝聚时，它溶解了空气中的二氧化碳，形成了叫做碳酸的弱酸。

该酸最终随雨落到地上，然后流过土壤上部到达岩石层，碳酸溶解了石灰（碳酸钙和碳酸镁），中和，并同时变硬。

硬水有暂时性及永久性之分，暂时硬水通常关系到钙和镁的碳酸盐和碳酸氢盐，这类结晶可长期存在水中，直到气压或温度出现变化，使水份变成超饱和，造成沉淀物，附在热表面或粗糙表面上，例如管道和热交换器内，即形成硬水垢；永久性硬水主要关系到硫酸钙及硫酸镁，是不会受到热和气压变化影响，但如水份被蒸发，依然会留下并形成硬水垢。

三、软硬水的判断1、判断方法软水和硬水的判断，通常必须使用化学分析方法才能决定，无法用肉眼直接判断。

由于硬度离子的碳酸盐都是沉淀的，所以在传统化学上的定量分析中，只有使用碳酸盐法才能使所有的硬度离子都被沉淀出来。

硬度也因此通常以碳酸盐表示，又因钙硬度占总硬度中绝大部分，因此在国际上特别以碳酸钙（CaCO3）的量来表示硬度。

但使用碳酸钙（CaCO3）的量来表示硬度，在传统化学上的定量分析中，其结果可能会有一些操作上的误差，如果能再经过进一步的焙烧处理，让碳酸钙（CaCO3）变成氧化钙（CaO），就可以更准确获得分析结果。

2、表示方法（1）GH：是指水体中所有硬度离子，即钙、镁、铁、锰、铜离子等的浓度，主要考虑的是金属阳离子。

（2）KH：是指酸式碳酸根（HCO3－）的浓度值。

因为碳酸氢根是水质中最主要的缓冲物质，它可以中和水质中任何增加或减少的游离CO2，以及亦能抑制氢离子的波动，以维持恒定的pH值，因此KH的控制被视为水质管理不可缺的手续。

实验室中软化硬水的方法
软化水的方法有：①石灰-苏打法。

先测定水的硬度，然后加入定量的氢氧化钙和碳酸钠，硬水中的钙、镁离子便沉淀析出：Ca(HCO3)2＋
Ca(OH)22CaCO3↓＋2H2O Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2 Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋
2H2O CaSO4＋Na2CO3CaCO3↓＋Na2SO4
②磷酸盐软水法。

对于锅炉用水，可以加入亚磷酸钠（NaPO3)作为软水剂，它与钙、镁离子形成络合物，在水煮沸时钙、镁不会以沉淀形式析出，从而不会形成水垢。

此法不适合于饮用水的软化。

③离子交换法。

沸石和离子交换剂虽然都不溶于水，但其中的钠离子和氢离子可与硬水中的钙、镁离子发生交换反应，使钙、镁离子被沸石、人造沸石、离子交换剂吸附而被除去。

长期使用后失效的沸石和离子交换剂可以通过再生而重复使用，故此法是既经济又先进的软水法。

硬水软化的方法
首先，最常见的硬水软化方法是使用离子交换树脂。

这种方法通过离子交换的原理，将水中的钙和镁离子与树脂中的钠离子进行交换，从而软化水质。

这种方法操作简单，效果明显，可以有效去除水垢，改善洗涤效果。

但是需要定期对树脂进行再生，成本也较高。

其次，可以使用化学软化剂来软化硬水。

化学软化剂通常含有EDTA等成分，可以与水中的钙和镁离子结合形成稳定的络合物，从而达到软化水质的效果。

这种方法操作简单，不需要定期更换或再生，但需要注意使用量的控制，过量使用会对环境造成负面影响。

另外，通过反渗透技术也可以实现硬水软化。

反渗透技术是利用高压将水通过半透膜，将水中的离子和杂质截留在膜外，从而获得软化的水。

这种方法可以彻底去除水中的钙和镁离子，获得高纯度的软化水，适用于对水质要求较高的场合，如实验室、医疗机构等。

最后，还可以通过磁化处理来软化硬水。

磁化软化是利用磁场改变水中离子的结构，使其不易形成水垢，从而达到软化水质的效
果。

这种方法无需添加化学剂，不会改变水的化学成分，对环境友好，但效果相对较弱，适用于水质不是特别硬的情况。

总的来说，硬水软化的方法有多种选择，可以根据实际情况选择合适的方法。

在选择硬水软化设备时，需要考虑水质硬度、使用场合、成本等因素，综合考虑选择最适合的软化方法。

希望本文介绍的内容对您有所帮助，谢谢阅读。

硬水软化的方法实验室
在实验室中，可以使用以下方法来软化硬水：
1. 离子交换法：在实验室中，可以使用离子交换树脂来软化硬水。

将硬水通过离子交换柱，树脂中的阴离子（如氯离子）与硬水中的阳离子（如钙离子、镁离子）发生交换，实现软水的制备。

2. 反渗透法：反渗透法是一种通过半透膜来去除水中的离子和杂质的方法。

在实验室中，可以使用反渗透设备将硬水通过半透膜，使得其中的钙离子、镁离子等离子被去除，从而得到软化的水。

3. 蒸馏法：蒸馏法可以通过水的沸腾和冷凝来去除水中的离子和杂质。

在实验室中，可以将硬水加热至沸腾，然后将蒸气冷凝成液态水，从而得到软化的水。

4. 添加络合剂：络合剂是一种可以与水中的金属离子形成稳定的络合物的化合物。

在实验室中，可以向硬水中加入适量的络合剂，使其中的金属离子与络合剂形成络合物，从而降低硬度。

需要注意的是，不同实验室的硬水硬度程度可能有所不同，因此具体选择哪种方法软化硬水需要根据实际情况来确定。

通过持续煮沸对高硬度自来水软化效果的研究曾龙浩【摘要】对比贵阳市自来水与市售瓶装矿泉水、瓶装纯净水的硬度值(以CaCO3计),分别为:189 mg/L、42.6 mg/L和<0.026 mg/L.并研究持续煮沸高硬度自来水作为一种简单和无污染的软化方法的效率.持续煮沸本地自来水10 min,水中钙元素的含量逐渐降低,但降低趋势为递减凹函数的二次曲线关系(R=0.995)并趋于平缓,镁元素含量无明显改变.在持续煮沸3 min时,硬度降低至155 mg/L并具有18.0%的软化效率,此后煮沸至6 min和9 min时软化效率分别为24.3%和28.0%.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)013【总页数】3页(P82-84)【关键词】贵阳;硬度;煮沸;软化【作者】曾龙浩【作者单位】贵州省环境监测中心站, 贵州贵阳 550081【正文语种】中文【中图分类】X824贵州位于典型的喀斯特地貌地区，有超过70%的土地是喀斯特地貌[1]。

喀斯特地貌是通过水对可溶性岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤盐岩等)以化学溶蚀作用为主，流水冲蚀、重力崩坍等作用为辅的地质作用而形成，这造成了贵州地区水质的硬度背景值相较非喀斯特地貌地区具有偏高的特点[2]。

未经常饮用硬水的人一旦长期饮用高硬度的水会出现不适症状，造成腹泻和肠胃功能紊乱，即所谓水土不服[3]。

长期饮用高硬度的水也容易造成自身的钙过量，这也会对自身健康产生一定负面的影响，容易引起高钙尿症和泌尿系统形成结石[4]。

现在越来越多的人选择使用桶装水作为日常饮用水，但大部分人仍以自来水为主要饮用来源。

作为贵州省会城市的贵阳其自来水也存在着水质硬度较高的天然特点，降低自来水硬度可以为当地居民的生活品质带来一定的改善。

烧水容器经过长时间使用后，会产生大量的水垢，我们可否利用此原理来软化具有高硬度特点的自来水，因其相较絮凝剂、离子交换、反渗透等高效水质净化方法拥有简单、无添加和无污染的优点。

硬水的软化的实验原理硬水是指含有大量溶解性钙、镁等离子的水，其主要成分为碳酸钙和硫酸钙等。

硬水将对水质和生活带来不便，如在煮水、清洗、洗涤、浇灌等方面产生不良影响。

因此，通过软化硬水可以减少其中的钙、镁离子含量，提高水质的柔软度。

下面将介绍硬水软化的实验原理。

硬水通过软化可以通过钠离子交换来实现。

软化硬水的主要方法是使用具有很强离子交换能力的树脂材料，如阴离子交换树脂。

这种树脂含有大量的阴离子交换基团，具有高度选择性地吸附和释放水中的阳离子，从而实现硬度离子的去除。

一般情况下，软化硬水的实验过程可以分为以下几个步骤：1. 准备树脂：在实验开始前，需要将阴离子交换树脂进行处理，以去除其上的杂质和离子。

常见的处理方法包括反复用去离子水、盐酸等进行反复清洗，直至排出的水质呈中性。

2. 将硬水与阴离子交换树脂接触：将预处理好的树脂装入实验容器中，然后将硬水与树脂接触。

这一过程可以通过装有树脂的漏斗或柱状容器来完成。

3. 阴离子交换：硬水中的钙、镁等离子会与树脂中的阴离子交换基团发生离子交换反应，而被弱酸树脂所吸附。

常见的交换基团包括羧基（-COOH）等。

4. 离子交换平衡：经过一段时间的接触，交换反应会到达平衡，树脂上的交换基团以吸附和释放的方式，将硬度离子吸附到树脂上，并释放相应量的钠离子到水中。

5. 洗涤树脂：交换完毕后，需要用纯净水对树脂进行洗涤，以将吸附在树脂上的余量离子冲洗掉。

这一步骤可以通过将纯净水反复流过树脂上，直至冲洗液排出时不再呈碱性。

通过上述实验原理，硬水中的钙、镁等硬度离子可以被阴离子交换树脂所吸附，从而实现硬水的软化。

这种方法具有高效、简便、经济的特点，对改善水质、减少水垢产生等有着良好的效果。

值得注意的是，树脂使用一段时间后需要进行再生或更换，以恢复其吸附能力。

硬水实验报告硬水实验报告概述：本次实验旨在研究硬水的性质和特点，以及硬水对生活和工业的影响。

通过实验方法，我们将对比硬水和软水的差异，并探讨硬水对水质的影响。

实验材料和方法：实验所需材料包括硬水和软水样品、试管、滴定管、酸碱指示剂等。

首先，我们将硬水和软水样品分别倒入不同的试管中，然后加入适量的酸碱指示剂。

接下来，我们使用滴定管逐滴加入盐酸溶液，观察溶液颜色的变化。

最后，我们记录滴加盐酸溶液的用量，以及溶液颜色变化的时间和程度。

实验结果：在滴加盐酸溶液的过程中，我们观察到硬水样品的溶液颜色变化较为缓慢，且呈现出明显的浑浊。

而软水样品的溶液颜色变化较快，且呈现出清澈透明的状态。

通过记录滴加盐酸溶液的用量，我们发现硬水样品所需的盐酸溶液量较多，而软水样品所需的盐酸溶液量较少。

讨论：根据实验结果，我们可以得出以下结论：硬水中含有较高的钙和镁离子，这些离子与盐酸反应生成难溶于水的碳酸钙和碳酸镁，导致溶液浑浊。

而软水中所含的钙和镁离子较少，因此与盐酸反应生成的碳酸钙和碳酸镁也较少，使溶液保持清澈透明。

硬水对生活和工业的影响是不可忽视的。

首先，硬水中的钙和镁离子会与洗涤剂中的阴离子发生反应，形成难溶性的肥皂垢。

这使得硬水在洗涤衣物和洗涤器具时，往往需要使用更多的洗涤剂才能达到理想的清洁效果。

此外，硬水还会在水壶、热水器等设备中形成水垢，降低设备的使用寿命。

在工业生产中，硬水也会对设备和管道产生堵塞和腐蚀的影响，增加了维护和维修的成本。

为了解决硬水带来的问题，人们常常采用水软化处理的方法。

水软化是通过去除水中的钙和镁离子，使水质变软的过程。

常见的水软化方法包括离子交换、反渗透和加热沉淀等。

这些方法可以有效地降低硬水的硬度，减少其对生活和工业的不良影响。

结论：通过本次实验，我们深入了解了硬水的性质和特点，以及其对生活和工业的影响。

我们发现硬水中的钙和镁离子会与盐酸反应生成难溶性的碳酸钙和碳酸镁，导致溶液浑浊。

硬水对洗涤和工业设备的影响不可忽视，因此水软化处理是解决硬水问题的有效方法。

一、实验目的本实验旨在探究离子交换树脂在软化水处理中的应用效果，通过实验验证树脂软化水的能力，并分析影响软化效果的因素。

二、实验原理树脂软化水处理是利用离子交换树脂对水中的钙、镁离子进行选择性吸附，从而降低水的硬度。

实验中使用的离子交换树脂为弱酸阳离子交换树脂，其软化原理如下：当水通过树脂层时，树脂上的H+离子与水中的Ca2+、Mg2+离子发生交换反应，生成不溶于水的Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2，从而达到软化水的目的。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 水样：硬度为200mg/L的模拟硬水- 树脂：弱酸阳离子交换树脂- 碳酸钠溶液：0.5mol/L- 盐酸溶液：0.5mol/L2. 实验仪器：- 水样过滤器- 树脂柱- 量筒- 烧杯- pH计- 离子色谱仪四、实验步骤1. 准备实验装置：将树脂装入树脂柱，连接好水样过滤器、量筒、烧杯等实验仪器。

2. 水样预处理：将模拟硬水通过水样过滤器，去除悬浮物和杂质。

3. 树脂预处理：将树脂用5%的碳酸钠溶液浸泡24小时，然后用去离子水冲洗至流出水无白色浑浊。

4. 装柱：将预处理好的树脂装入树脂柱，确保树脂层均匀。

5. 树脂饱和：用去离子水冲洗树脂柱，直至流出水的pH值稳定。

6. 树脂软化实验：- 将预处理好的模拟硬水通过树脂柱，流速为1.0L/h。

- 收集流出水，测定流出水的硬度。

- 计算树脂的软化效率。

7. 树脂再生实验：- 用0.5mol/L的盐酸溶液对树脂进行再生。

- 收集再生液，测定再生液的离子浓度。

- 计算树脂的再生效率。

五、实验结果与分析1. 树脂软化效果：- 实验结果表明，树脂对模拟硬水的软化效果较好，软化效率达到90%以上。

- 随着树脂使用时间的延长，软化效果逐渐降低，说明树脂存在饱和现象。

2. 影响树脂软化效果的因素：- 树脂的粒径：实验结果表明，树脂粒径越小，软化效果越好。

- 水样pH值：实验结果表明，水样pH值在6.5-8.5范围内，树脂软化效果较好。