Кальций и его соединения. Жесткость воды и способы ее устранения

Цель: формирование понятия о кальции и его соединениях входящих в состав природных вод.

Образовательная:

• Рассмотреть кальций как химический элемент и как простое вещество, его свойства, образуемые соединения.
• Сформировать понятие о жесткости воды, её причинах и способах устранения.
• Показать необходимость и значение устранения жесткости воды в промышленности и быту.

Развивающая:

• Продолжить формировать умения давать характеристику химическому элементу по ПСХЭ, проводить эксперимент, составлять уравнения химических реакций характеризующие химические свойства простого вещества – кальция и его соединений.
• Развитие навыков самостоятельной работы, коммуникативных способностей учащихся, находить причинно-следственные связи, аргументировать ответ, делать выводы на основе имеющихся теоретических знаний и проделанных опытов.

Воспитательная:

• Воспитывать интерес к химии как науке, через примеры связанные жизнью.

Оборудование: ПСХЭ, фотографий и иллюстраций с изображением пещер, сталактитов и сталагмитов.

На столах учащихся: Учебник Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. “Химия 9”. – М.: Просвещение, 2010 г. Образцы природных соединений кальция (сульфаты и карбонаты), пипетки, растворы HCl, H₂SO₄. Три химических стакана (1 – дистиллированная вода, 2 – жесткая вода, 3 – мыльный раствор), стеклянные палочки для перемешивания. Таблица “Жесткость воды и способы ее устранения”.

2. Актуализация знаний учащихся по изученной теме (беседа по вопросам, работа с ПСХЭ)

- Где в ПСХЭ находятся щелочные металлы? Перечислите эти элементы.

- Почему элементам I группы, главной подгруппы дано такое название?

- Что особенного в строении атомов элементов – щелочных металлов? (на внешнем энергетическом уровне по 1 e, которые находятся в сравнительно большом удалении от ядра атома)

- Кем в химических реакциях являются щелочные металлы? (восстановителями, легко теряют свой валентный e)

- Какую валентность и степень окисления проявляют щелочные металлы в соединениях? (валентность I, степень окисления +1)

- Как изменяется химическая активность элементов в подгруппе сверху в низ? (восстановительные свойства усиливаются от Li к Сs, это связано с ростом радиусов атомов, уменьшением ЭО, способностью легче терять валентные e)

- Перечислите, с какими веществами, и при каких условиях взаимодействуют щелочные металлы? (с простыми веществами – серой, хлором, водородом, кислородом (Li – образует оксид, Na, K – пероксид), а также со сложными веществами – концентрированными кислотами, водой).

3. Сообщение темы, цели урока

Сегодня, мы познакомимся с представителем II группы главной подгруппы щелочноземельным металлом - кальцием.

Цель: Рассмотреть кальций как химический элемент и как простое вещество, его свойства, образуемые соединения. Познакомиться с понятием “жесткость воды” и способами её устранения.

4. Изучение новой темы

1). Самостоятельная работа учащихся.

Задание учащимся:

- Найдите в ПСХЭ элемент кальций. Дайте характеристику этому элементу по ПСХЭ (один ученик отвечает у доски).

- Напишите электронное и электронно-графическое строение атома кальция. Укажите, валентность и степень окисления, которые проявляет кальций в химических соединениях (работа учащихся в тетрадях, с последующим заслушиванием ответов).

- Пользуясь схемой в учебнике на стр. 121, составьте уравнения реакций, характеризующие химические свойства простого вещества – кальция (один ученик работает у доски, остальные в тетрадях).

Учитель: Кальций принадлежит к числу самых распространённых в природе элементов. В земной коре его содержится приблизительно 3% (масс.). Из-за своей химической активности в чистом виде кальций в природе не встречается, встречается только в виде соединений (солей).

2). Лабораторная работа “Ознакомление с природными соединениями кальция”. Соли кальция образуют в природе большие скопления в виде карбонатов (мел, мрамор), сульфатов (гипс), фосфатов (фосфоритов).

- Рассмотрите выданные вам образцы природных соединений кальция и обратите внимание на их внешний вид.

Учитель: Как отличить карбонатные породы от некарбонатных? (Провести качественную реакцию на карбонат-ион. Подействовать на выданный образец природного соединения кальция кислотой, наблюдается характерное “вскипание” – выделение СО₂)

- При помощи соответствующих реагентов определите, какие из выданных вам минералов являются карбонатами.

- Составьте уравнение химической реакции в молекулярном и ионном виде взаимодействия карбоната кальция с раствором соляной кислоты (один ученик работает у доски, остальные в тетрадях).

- С помощью учебника (стр. 121-123) заполните в тетрадях таблицу “Важнейшие соединения кальция, получаемые в промышленности”:

Учитель:

Под действием воды и оксида углерода (IV) природные соединения карбонаты переходят в раствор в виде гидрокарбонатов и переносятся подземными и речными водами на большие расстояния. При вымывании солей кальция могут образовываться пещеры. За счёт испарения воды или повышения температуры на новом месте могут образовываться отложения карбоната кальция. Так, например, образуются сталактиты и сталагмиты в пещерах (демонстрация фотографий и иллюстраций с изображением пещер, сталактитов и сталагмитов).

Запись на доске уравнений реакций:

СаСО₃ + Н₂О + СО₂ —> Са(НСО₃)₂

Са(НСО₃)₂ ^t° —> СаСО₃ + Н₂О + СО₂

Жёсткость воды и способы её устранения (рассказ учителя, с применением таблицы)

Растворимые соли кальция и магния присутствующие в природной воде обуславливают общую жёсткость воды. Если они присутствуют в воде в небольших количествах, то вода называется мягкой. При большом содержании этих солей (100 – 200 мг солей кальция – в 1 л в пересчёте на ионы) вода считается жёсткой. В такой воде мыло плохо пенится, так как соли кальция и магния образуют с ним нерастворимые соединения. В жёсткой воде плохо развариваются пищевые продукты, и при кипячении она даёт на стенках паровых котлов накипь. Накипь плохо проводит теплоту, вызывает увеличение расхода топлива и ускоряет изнашивание стенок котла. Жёсткость, вызванная присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, называется карбонатной или временной, так как она устраняется при кипячении. Помимо карбонатной жёсткости, различают ещё некарбонатную жёсткость, которая зависит от    содержания в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния. Эти соли не удаляются при кипячении, и поэтому некарбонатную жёсткость называют также постоянной жёсткостью. Карбонатная и некарбонатная жёсткость в сумме даёт общую жёсткость. Для устранения карбонатной жёсткости воду кипятят. Общую жёсткость устраняют или добавлением химических веществ, или при помощи так называемых катионитов. При использовании химического метода растворимые соли кальция и магния переводят в нерастворимые карбонаты, например, добавляют известковое молоко и соду.

Задание учащимся:

В 2 хим. стаканах налита вода: в одном дистиллированная, в другом жесткая. Используя мыльный раствор, определить, где какая вода. По каким признакам вы это определили?

Учитель: Таким образом, давайте подведём итог (обобщающие выводы, заслушивание ответов учащихся):

• Что можно сказать о кальции как химическом элементе?
• Какими свойствами обладает кальций как простое вещество?
• Что такое жесткость воды, чем она обусловлена?
• Какой вред может нанести жесткая вода?
• Как устранить жесткость воды?

Вывод: Жесткость воды – совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде катионов кальция Са²⁺ и магния Mg²⁺. Если концентрация ионов кальция и магния велика, то воду называют жесткой, а если мала – мягкой.

4. Закрепление

Упр. 13-14, с.125 учебник Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. “Химия 9” .

5. Итог урока, рефлексия

- Оцените, насколько удалось нам достичь поставленной цели.

- Что было самым сложным на уроке? Почему?

- Что нового вы узнали?

- Как вы считаете, где могут пригодиться вам новые знания?

6. Д/З параграф 40, упр. 12, задача 4, с.125.