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化学ⅱ人教新资料2化学与资源开发利用教学资源

教学资源

1.水的硬度和人体健康

水的硬度最初是指水溶解肥皂的程度，现在主要用以指示水中含有钙、镁、锰、铁等盐

类的浓度。国际上对水的硬度的表示方法和计算单位很不一致，我国目前习惯上以“德国度”

来表示。如果1升水中含有10毫克氧化钙，这种水的硬度就是1度。一般将0~4度的水称

为很软水，4~8度的水称为软水，8~16度的水称为中等硬水，16~30度的水称为硬水，30

度以上的水称为最硬水。自然界中的饮用水中，雨水属软水，江、河、湖、塘等普通地面水

的硬度大都不高，而地下水的硬度往往偏高。

水的硬度的高低与人体健康的关系极大。高硬度水中的钙、镁离子能与硫酸根结合，使

水产生苦涩味，还会使人的胃肠功能紊乱，出现暂时性的腹胀、排气多、腹泻等现象。我国

北方不少地方饮用硬度较高的地下水，所以久居南方的人初到北方，开始一段时间会出现所

谓“水土不服”现象，时间长了，胃肠逐渐适应后，这种现象就会随之消失。

那么硬水是否毫无益处呢？情况恰恰相反，美、英等国家的一些科学家、医学家根据调

查发现，人类的某些心血管疾病，如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率，与饮水的硬度成

反比关系，即饮水硬度较高，心血管病的死亡率就低，水质硬度低，死亡率反而高。这是为

什么呢？实验证明，缺镁可引起大白鼠的心肌坏死和心血管内膜钙盐沉着，而摄入较多量的

镁可预防胆固醇所引起的动脉粥样硬化。生活在山区的人一般比较健康长寿，除了其他各种

因素以外，与他们长期饮用矿物质含量比较高的山泉水有重要的关系。当然，生活用水的硬

度也并非越高越好，硬度太高的水除了水味不好、对人体健康不利之外，还会使肥皂大大降

低去污能力，会使水壶内生成水垢，而增加燃料的消耗等。硬度高的水对人毕竟是弊多利少，

因此世界各国制定的饮用水质标准中，都对硬度作了明确的规定。我国目前对饮用水的硬度

规定为“不超过25度”。

2.水垢的形成、危害和除去的方法

一般水垢的主要成分是碳酸钙、碳酸镁和硫酸钙，此外也还有硅酸钙、硅酸镁和氢氧化

镁等物质。水垢大都坚硬如石，但也有松软如泥的，这要看水中杂质的性质而定。

通常，水垢的形成是因为水受热蒸发时，水中所含各种盐类发生物理、化学变化的结果。

主要有以下几个方面：

〔1〕最主要的原因是由于水在锅炉里不断蒸发，水中所含各种盐类不断浓缩，当达到

饱和后即析出结晶。

〔2〕水中所含碳酸氢盐由于受热分解，生成难溶的碳酸盐沉淀。

〔3〕另一个重要原因是形成水垢的某些盐类〔如CaSO〕的溶解度，随温度的升高而下降。

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在加热锅炉时，热量必须经炉壁传入水中，所以炉壁的温度常高于炉内的水温，这些盐类在

炉壁附近溶解度显著下降，于是析出结晶，聚结在炉壁主要受热面上。炉温越高的地方，水

垢也聚结得越厚、越坚固。

水垢是热的不良导体，它的导热能力比一般钢铁小30~50倍。锅炉内结有水垢后，就会

严重影响热的传导，大量的热从烟道排出而散失。根据实验得知，锅炉内壁产生1毫米厚的

水垢，就要多消耗煤炭3%~5%。

当锅炉内结成坚厚水垢后，锅炉中的水不能直接跟炉壁接触，炉壁的热不能被水很快吸

收，炉壁温度就可烧至千度以上，在锅炉外表会形成一层易于脱落的氧化膜，发生严重的氧

化腐蚀。此外，贴在锅炉内壁的水垢，在高温下，其中的卤化物产生卤素离子，卤素离子最

易侵蚀钢铁，形成铁盐水垢，使锅炉内壁变脆。这种腐蚀还会不断向炉壁深处发展。以上这

些，对锅炉形成内外夹攻，致使锅炉寿命大为缩短。

另外，当水垢分解时放出大量二氧化碳气体，会使水垢局部爆裂脱落。当炉壁处在高温

状态下，一旦有水从水垢缝中渗入，炉壁骤然冷却，就会发生炸裂。

所以在生产中，锅炉内如果结了较多的水垢就要除去。除去的方法：一般是用4%~5%的

盐酸进行酸洗，酸洗时为了减少酸液对金属设备的腐蚀，常用乌洛托品作为缓蚀剂。

3.离子交换剂简介

凡具有离子交换能力的物质称为离子交换剂。离子交换剂分无机和有机两大类：

〔1〕无机离子交换剂无机离子交换剂有天然沸石和合成沸石等。这些离子交换剂使用

历史最久，但只有阳离子交换剂，而且由于颗粒核心为致密结构，一般地说交换能力较低。

现在工厂里已很少使用。

〔2〕有机离子交换剂有机离子交换剂又可分碳质离子交换剂和有机合成离子交