题目

能否用纯碱检验硬水和软水

提问时间：2020-08-12

答案

可以,因为硬水中含有大量的钙镁化合物,碳酸钠中的碳酸根离子会与钙离子结合生成碳酸钙沉淀,而软水则含有较少的钙离子或没有.
水的硬度是指水中钙、镁离子的浓度,硬度单位是ppm,1ppm代表水中碳酸钙含量1毫克/升（mg/L）.
软水与硬水
水分为软水、硬水,凡不含或含有少量钙、镁离子的水称为软水,反之称为硬水.水的硬度成份,如果是由碳酸氢钠或碳酸氢镁引起的,系暂时性硬水（煮沸暂时性硬水,分解的碳酸氢钠,生成的不溶性碳酸盐而沉淀,水由硬水变成软水）；如果是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的,系永久性硬水,经煮沸后不能去除.以上两种硬度合称为总硬度.依照水的总硬度值大致划分,总硬度0-30ppm称为软水,总硬度60ppm以上称为硬水,高品质的饮用水不超过25ppm,高品质的软水总硬度在10ppm以下.在天然水中,远离城市未受污染的雨水、雪水属于软水；泉水、溪水、江河水、水库水,多属于暂时性硬水,部分地下水属于高硬度水.
当水滴在大气中凝聚时,会溶解空气中的二氧化碳形成碳酸.碳酸最终随雨水落到地面上,然后渗过土壤到达岩石层,溶解石灰（碳酸钙和碳酸镁）产生暂时硬水.一些地区的溶洞和溶洞附近的硬水就是这样形成的.
硬水的利弊
硬水有许多缺点：1.和肥皂反应时产生不溶性的沉淀,降低洗涤效果.（利用这点也可以区分硬水和软水）2.工业上,钙盐镁盐的沉淀会造成锅垢,妨碍热传导,严重时还会导致锅炉爆炸.由于硬水问题,工业上每年因设备、管线的维修和更换要耗资数千万元.3.硬水的饮用还会对人体健康与日常生活造成一定的影响.没有经常饮硬水的人偶尔饮硬水,会造成肠胃功能紊乱,即所谓的“水土不服”；用硬水烹调鱼肉、蔬菜,会因不易煮熟而破坏或降低食物的营养价值；用硬水泡茶会改变茶的色香味而降低其饮用价值；用硬水做豆腐不仅会使产量降低、而且影响豆腐的营养成分.
那么硬水毫无是处了吗?不对,否则怎么会有那么多的人买矿泉水喝呢 .原来钙和镁都是生命必需元素中的宏量金属元素.科学家和医学家们调查发现,人的某些心血管疾病,如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率,与饮水的硬度成反比,水质硬度低,死亡率反而高.其实,长期饮用过硬或者过软的水都不利与人体健康.我国规定：饮用水的硬度不得超过25度 .
降低水中钙离子和镁离子含量使硬水变成软水的处理叫作水的软化.其主要方法如下：
1、煮沸法（只适用于暂时硬水）
煮沸暂时硬水时的反应：
Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑
由于CaCO3不溶,MgCO3 微溶,所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁：
MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑
由此可见水垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2
2、药剂软化法
工业上的经典水质处理方法是药剂软化法,如加入石灰(CaO)、磷酸钠等.加入石灰,可使水中的二氧化碳、碳酸氢钙和碳酸氢镁生成碳酸钙和氢氧化镁的沉淀,对永久硬度大的硬水,可再加适量纯碱.软化时石灰添加量,根据经验,每降低一千升水中暂时硬度一度,需加纯氧化钙10克.
反应过程中,镁都是以氢氧化镁的形式沉淀,而钙都是以碳酸钙的形式沉淀.
Ca2+(aq) --石灰-苏打法--> CaCO3(s)
Mg2+(aq)--石灰-苏打法--> Mg(OH)2(s)
3、离子交换法
它是利用离子交换剂,把水中的离子与离子交换剂中可扩散的离子进行交换作用,使水得到软化的方法.饮料用水大都采用有机合成离子交换树脂作离子交换剂.
在处理水时,先让水从阳柱自上而下通过,使水中的金属离子被阳离子交换树脂吸附,阳离子交换树脂中的氢离子被交换到水中去；然后再通过阴柱,使水中的阴离子被阴离子树脂吸附,阴离子树脂将氢氧根离子交换到水中,和氢离子化合成水,使水得到净化.
4、电渗析和超滤技术
电渗析法是在外加直流电场的作用下,利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择透过性,使水中阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极移动,从而达到净化作用.这项技术常用于将自来水制备初级纯水.
反渗透法（超滤技术）是以压力为驱动力,提高水的压力来克服渗透压,使水穿过功能性的半透膜而除盐净化.反渗透法也能除去胶体物质,对水的利用率可达75％以上；反渗透法产水能力大,操作简便,能有效使水净化到符合国家标准.