探究水垢的形成

1、探究水垢的形成探究性質(zhì)：通過對日常生活中水垢的產(chǎn)生，轉(zhuǎn)為對物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的研究。探究對象：通過研究家中水壺中水垢的形成，引出本次的探究課題。探究地點：我們當(dāng)?shù)鼐幼〉沫h(huán)境附近。探究目標(biāo)：探究水垢的形成，查找去除和避免水垢產(chǎn)生的辦法。摘要：借用課堂所學(xué)知識和通過上網(wǎng)專題查詢，發(fā)現(xiàn)我國是水垢污染大國，無論是生產(chǎn)工作中，還是日常生活，水垢對我們都有嚴(yán)重的影響，例如生產(chǎn)中，換熱器、輸送管道、泵閥等設(shè)備的結(jié)垢現(xiàn)象十分普遍，生活中，保溫瓶、燒水壺中，都有大量水垢的存在。通過課堂學(xué)習(xí)與平時了解，熟悉了水垢的形成機理和存在的化學(xué)反應(yīng)，在此我想通過調(diào)查研究我們當(dāng)?shù)鼐幼〉纳瞽h(huán)境，來驗證水垢的形成和探究如何有效的避免

2、水垢的出現(xiàn)。1、引言相信很多人都會有這樣的經(jīng)歷，經(jīng)常用來燒開水的水壺在使用一段時間后會出現(xiàn)一層厚厚的黃色的水垢，又硬又難看。這究竟是怎么回事呢常用于貯存水或燒水的器皿（如暖水壺、熱水壺）壁上常結(jié)有一層水垢（主要成分是CaCO3）不易清洗，運用所學(xué)的化學(xué)知識能否輕松洗掉呢偶爾看電視廣告了解到：貝殼放在酸性物質(zhì)中浸泡過后，變得非常容易碎，是不是也可以用這種方法來除過水垢呢下面通過我們課堂所學(xué)的知識和實驗探究來解決以上提出的問題。2、水垢的形成2.1 閱讀資料解釋據(jù)查閱資料顯示，水垢是具有反常溶解度的難溶或微溶鹽，易在器壁尤其是金屬表面處析出沉積。 其形成過程為：微細(xì)結(jié)晶在過飽和溶液中處于溶解-結(jié)晶

3、的亞穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)晶在器壁聚集黏附并有序長大，結(jié)成水垢。水垢是否形成主要取決于鹽類是否過飽和及其結(jié)晶的生長過程，與成垢離子、水質(zhì)情況、器壁形態(tài)等密切相關(guān)。系統(tǒng)中的成垢離子越飽和、水的硬度越高，結(jié)垢傾向越嚴(yán)重；粗糙的金屬表面和雜質(zhì)對結(jié)晶過程也有催化作用，會促進水垢析出。大部分水垢外觀呈白色或灰白色，質(zhì)硬且致密，以碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鈣鹽和硅酸鹽的鈣鎂鹽為主，其中最典型的是碳酸鈣垢，此外工業(yè)鍋爐中還可能產(chǎn)生鐵垢和銅垢等。2.2 課堂所學(xué)知識解釋在課堂學(xué)習(xí)和平時閱讀中了解，水垢的形成主要有兩個因素。 從物理性質(zhì)來講，在硬水質(zhì)地區(qū)，PH值的變化會引起水垢的形成：PH值越低，水中的酸性越強，所能溶解的礦物

4、質(zhì)成分也就越多；PH值越高，水中的堿性越強，所能溶解的礦物質(zhì)成分也就越少。如對水加熱、水壓降低、在水中添加化學(xué)品劑等都會導(dǎo)致PH值升高。隨著PH值升高，礦物質(zhì)成分在水中溶解的能力減弱，這些礦物質(zhì)成分（碳酸鈣為主）就會沉淀下來，成了水垢。從化學(xué)反應(yīng)來講，自來水是由河水、湖水或者井水經(jīng)過沉降，除去泥沙，消毒殺菌后得到的，其中溶解了許多的礦物質(zhì)。當(dāng)水燒開后，一部分水蒸發(fā)了，原來溶解在水中的碳酸氫鈣和碳酸氫鎂，在沸騰的水里分解， 產(chǎn)生碳酸鈣和氫氧化鎂等難溶物沉淀下來，有時也會生成碳酸鎂，就這樣也形成了水垢。具體的反應(yīng)過程：MgCO 3 + H 2O = = Mg（OH） 2 J+CO 2 T（煮沸）（

5、注：在煮沸的時候氫氧化鎂的溶解度比碳酸鎂?。?.3 所得結(jié)論飲用水中一般都含有少量的鈣離子和鎂離子，還含有少量碳酸氫根離子。 將飲用的水加熱煮沸，由于碳酸氫鈣和碳酸氫鎂熱分解溫度低于100攝氏度，碳酸氫鈣會分解成碳酸鈣、二氧化碳和水，碳酸氫鎂也會分解成碳酸鎂、二氧化碳和水。但是，長時間煮沸，碳酸鎂會跟水反應(yīng)，部分或全部轉(zhuǎn)化成氫氧化鎂。這是因為，氫氧化鎂比碳酸鎂的溶解度更小，不斷加熱，生成更難溶的氫氧化鎂，有利于碳酸鎂的水解。碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂都是溶解度很小的物質(zhì)，會從水中析出，形成沉淀。形成的沉淀通常帶有部分結(jié)晶水，還含有少量其他金屬離子。綜上所述，水垢的主要成分是碳酸鈣和氫氧化鎂，還可

6、能含有一定量的碳酸氫鎂。既然我們已經(jīng)得出水垢的形成方式，我們可以從此入手，尋找去除水垢的方式。2.4 水垢的研究步驟3.1 做出假設(shè)根據(jù)自己所學(xué)的知識猜想：用高濃度醋、肥皂水、白酒哪種物質(zhì)除水垢較好呢3.2 探究方法實驗：從家中燒水壺取三塊大小大致相同的水垢分別放在三個干凈水杯中，分別加入高濃度醋、肥皂水、白酒觀察現(xiàn)象有何不同，并在下表記錄實驗現(xiàn)象。3.3 探究現(xiàn)象高濃度醋肥皂水白酒觀察現(xiàn)象迅速產(chǎn)生大量氣泡無現(xiàn)象無現(xiàn)象3.4探究結(jié)果根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，比較生活中用哪種物質(zhì)除水垢較好為什么現(xiàn)象解釋 ： 根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)得到： 碳酸鈣與醋酸反應(yīng)生成溶于水的醋酸鈣、 二氧化碳和水；碳酸鈣與堿不反應(yīng)；酒精

7、與碳酸鈣不反應(yīng)。結(jié)論 ：用醋酸除水垢較好，因為醋酸能充分與水垢反應(yīng)注： 食用的醋是一種酸的溶液， 也可以與碳酸鈣可以發(fā)生反應(yīng)， 并且對水壺不會有很大的腐蝕性。4 分析與討論水垢對人體健康也是有危害的， 其最大組成部分是， 而我們飲水中如果過多的攝入碳酸鈣就容易在體內(nèi)形成沉淀物，這也是當(dāng)下社會為什么那么多人患結(jié)石病的原因、大多也是由水垢引起的，同時水垢更容易吸附一些微量金屬元素，包括鉛、鋅、砷等，長期攝入對健康有不利的影響！那么，如何有效的避免和去除水垢呢在工業(yè)生產(chǎn)上， 水垢通常膠結(jié)于容器或管道表面， 使水管道變得阻塞， 造成水流不暢并最終導(dǎo)致必須更換水管道。 從而使這些用水器材的效率減低和運行

8、費用增加， 導(dǎo)致能源費用增加達(dá)3 0 %甚至更多。如工廠供暖供汽用的大鍋爐， 每天都要燒干數(shù)十噸的水提供水蒸汽。 大鍋爐里結(jié)了大量的水垢， 好比鍋爐壁的鋼板和水之間筑起一座隔熱的石墻。 鍋爐鋼鐵挨不著水， 爐膛的火一個勁地把鋼板燒得通紅。 這時候，如果水垢出現(xiàn)裂縫，水立即滲漏到高溫的鋼板上，急劇蒸發(fā)，造成鍋爐內(nèi)壓力猛增，就要發(fā)生爆炸。不亞于一顆重磅炸彈！可見水垢的危害，決不能等閑視之。水垢， 以前沒有被人們重視，現(xiàn)有關(guān)資料表明，水垢中含有重金屬污染的潛在危險。通過對水垢的化學(xué)分析，所含重金屬有鎘、鉛、鐵、砷等，雖是微量，但是長期小量地把重金屬攝入體內(nèi)，可以引起神經(jīng)、消化、泌尿和造血系統(tǒng)的病變和

9、功能障礙，不可忽視，應(yīng)經(jīng)常消除燒水壺和熱水壺內(nèi)的水垢。5 水垢的去除和預(yù)防對付水垢， 人們也想了很多種解決方法。 如將蘋果皮、 山楂切開或土豆加水煮沸一兩小時去垢效果更快。 還有用電水壺煮山芋、 煮雞蛋、 在壺中放入一塊磁鐵再燒水等多種方法除水垢。 （但千萬不要用醋精或白醋， 因為醋中含有吸附水堿的物質(zhì)，表面上燒開的水中沒有水堿，但是人在喝水時，會喝進醋中所含的水堿，反而增加水堿的危害。）而在工廠里，往往在水里加入適量的碳酸鈉（俗名蘇打），使水中的鈣鎂鹽類變?成沉 淀除去。 還有用離子交換樹脂、 軟化劑、 機械式軟化裝置、 過濾裝置、 磁性水處理器等方法， 在使用前得到軟水。注意： 1、在家電

10、中除水垢，要用食品級除垢劑，因為工業(yè)級除垢劑含有雜質(zhì)，甚至有毒，喝了對人體有害；2、水家電除水垢，用強酸除垢，有腐蝕性，對家電對人體都有害。水堿，但是人在喝水時，會喝進醋中所含的水堿，反而增加水堿的危害。）另外飲用水不宜久存，不管是自來水、井水還是開水，都不宜長期儲存，因為久存的水會被細(xì)菌污染，產(chǎn)生大量的劇毒 世界上公認(rèn)的致癌物質(zhì)亞硝酸鹽。亞硝酸鹽在人體內(nèi)與有機胺結(jié)合形成亞硝胺，亞硝胺可促發(fā)癌癥。6 收獲和感觸從平常生活中， 見到水垢是再平常不過的事， 只知道水垢呈白色， 而且在燒水壺內(nèi)不易除去。在中學(xué)時，只是在課本上了解了一些關(guān)于水垢的知識，但一直沒有通過實驗驗證過。剛剛聽說有個化學(xué)探究活動，瞬時興奮，隨