自用分析化学教案水的净化--离子交换和蒸馏法.doc

实验教案 实验十二 水的净化--离子交换和蒸馏法（循环） （电导率仪的使用） Purification of Water 实验学时： 4学时 一、目的与要求 1．了解自来水中的主要杂质离子，熟悉鉴定水中无机杂质离子的方法； 2．掌握蒸馏法和离子交换法制备去离子水的原理和方法； 3．熟悉电导仪的使用。 二、方法与原理 不溶性杂质 泥沙等 1．水中的杂质 可溶性杂质 Na＋、Mg2＋、Ca2＋、K＋、Cl－、SO42－、CO32－ 优点：利用高温可同时灭菌 蒸馏法 2．常见纯化水的方法 缺点：能耗高，水浪费大 优点：基本不消耗能源，节约用水 离子交换法 缺点：树脂再生麻烦，不能灭菌 3．离子交换法制取纯水的原理 离子交换树脂是一种高分子有机聚合物，具有稳定的网状结构。在网状骨架上有许多可以电离的、能和周围溶液中的某种离子进行交换的活性基团： 阳离子交换树脂：2RSO3－H＋（聚乙烯磺酸钠型）＋Mg2＋ (RSO3－)2Mg2＋＋2H＋ 阴离子交换树脂：R≡N＋OH－(季胺盐型) ＋Cl－ R≡N＋Cl－＋OH－ 交换的结果是 ：H＋＋OH－＝H2O 4．树脂的再生 阳离子交换树脂：(RSO3－)2Mg2＋＋2HCl 2RSO3－H＋＋Mg2＋＋2Cl－ 阴离子交换树脂：R≡N＋Cl－＋NaOH R≡N＋OH－＋Cl－＋Na＋ 树脂经再生后，又可重复使用。 5．纯度检验 （1）化学法鉴定水中主要无机杂质离子； （2）电导法检验水的导电能力，再根据电导率的大小估计水样的纯度。 三、内容提要—去离子水制备装置图 自来水 首先在柱底铺少量棉花 阳离子柱 ①柱内先加入蒸馏水 ②用角勺桡着树脂，借 阴离子柱 助柱子中的水，将树 脂注入柱子 混合离子柱 ③树脂注入高度约15cm ④树脂间不能有气泡 阳床水 阴床水 纯净水 四、 难点分析 1．交换柱中的树脂装填高度以高于柱子的1/2而低于柱子的2/3为宜，且松紧要适当，树脂间不能有间隙和气泡。因此，玻棒搅拌赶气泡的方法要掌握，否则影响纯化效率。 2．一定要按照“阳柱—阴柱—混合柱子”的顺序才能制备合格纯水。因此，自来水只能进入阳柱，阳床水才能进入阴柱，阴床水才能进入混合柱，切不可混淆。 3．柱子中的水不能中断，因此柱子的进水速度和出水速度控制要恰当。此外，出水滴速以20～30d/min比较适宜，不然也会影响水去离子的效率，从而影响纯度。 4．电导电极每次测定前要用待测定水清洗。检测水的电导率时，一定要有足量的水浸没电导电极头。此外，应根据不同纯度的水选择电导仪的量程，否则测不出来或测量精度受影响。 所以教师务必要求学生严格、规范操作，注重个别指导，发现问题及时纠正。 五、教学要点 1.课前准备：查阅电导仪的使用说明 2.预习指导：要求学生上网或利用实验教材查阅水的提纯各种方法和基本原理？制备去离子水一般包括哪些步骤？每一步的操作要点是什么？如何检验水的纯度？并通过网上预习题测试。 3.课堂提问 指名回答问题，如询问水的纯化方法有哪些新进展？去离子水和蒸馏水有何区别？什么实验情况采用什么纯水？去离子水制备法的每一步操作要点，并引导思考为什么？怎样保证去离子水的纯度？怎样检验去离子水的纯度？ 4.课堂演示 蒸馏水装置的安装：电导仪的操作 示范操作均在实验开始前进行一次，在实验过程中也可分多次个别指导时示范。 5.个别巡回指导 六、注意事项 1．蒸馏水装置的安装。 2．电导仪的操作及读数，电导电极每次测定前要用待测定水清洗。 5．电导仪的使用方法。 6．水中杂质的检测方法。 七、实验记录样式 样品名称 电导率 Mg2+ Ca2+ Cl— SO42— μs/ cm 现象 结论 现象 结论 现象 结论 现象 结论 阳离子交换柱流出液 70-110 兰 不含 兰 不含 白↓ 含 白↓ 含 阴离子交换柱流出液 30-60 兰 不含 兰 不含 无↓ 不含 无↓ 不含 阴、阳离子混合柱流出液 1.0-2.0 兰 不含 兰 不含 无↓ 不含 无↓ 不含 蒸馏水 2.0-3.0 兰 不含 兰 不含 无↓ 不含 无↓ 不含 自来水 170 兰变紫 含 变红 含 白↓ 含 白↓ 含 电导率的单位： μs/cm；μs（微西门子） 八、实验讨论样式 1、水中的主要无机杂质离子是哪些？怎样才能检查出来？ 答：水中的主要无机杂质离子是钠、镁钙的碳酸盐、硫酸盐、氯化物及某些气体，所以水中含有Na+、Mg2+、Ca2+、Cl—、SO42—、CO32—等离子。