大家看中学化学中的两种硬度

2020年12月19日发(作者：虞纂)
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中学化学中的两种硬度

作者：石其俊

来源：《中学化学》2017年第06期

化学是一门使人类生活更 加美好的基础学科，在课程改革的推动下，新的化学教材增加了
化学与生活、化学与可持续发展、化学与 环境保护的内容。例如人教版九年级化学教材就新增
加硬水、软水、水的硬度等概念，解释了用自来水洗 衣物为什么既浪费肥皂又洗不干净。此
外，在介绍碳单质时较为详实地讲到了金刚石是天然存在的最硬的 物质，而石墨很软有滑腻感
等知识，目的是使学生建立微观结构决定性质，性质又决定用途的理念。在高 中化学教材中讲
到金属的物理性质时，直接列表给出了14种金属的硬度值，使固体硬度的概念由定性比 较上
升到定量量度。下面我们对化学中的两种硬度做进一步深讨，以期对教学工作有所帮助。
一、水的硬度
1.硬水和软水
自然界中的水都不是纯水 ，即使是经过净化的自来水蒸干后也会留下杂质的痕迹。在化学
上，把含有较多可溶性钙、镁化合物的水 叫做硬水，不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫
软水。更确切地说就是含有较多钙、镁离子的水叫硬 水，反之叫软水。如果水中的可溶性钙、
镁化合物是Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2，煮沸时 因生成CaCO3和Mg（OH）2沉淀可除
去Ca2+、Mg2+离子，这种硬水叫暂时硬水，如果含 其他可溶性钙镁的盐，煮沸时不能除去
Ca2+、Mg2+，则称为永久硬水。其实天然水中可溶物更多 的是钠盐和钾盐，那么人们为什么
唯独对Ca2+、Mg2+另眼看待呢？原因主要是在生产、生活中使 用硬水会给人们带来麻烦。例
如，用硬水烧锅炉会因生成水垢多消耗燃料，水垢出现裂缝使锅炉内管道受 热不均，轻者管道
变形损坏，重者引起锅炉爆炸。此外水中的Ca2+、Mg2+对酿造、印染、制药等 行业都是有害
的，所以工业用水常常要除掉Ca2+、Mg2+，在北方，如果有机会去居民小区烧暖气 的锅炉房
参观一下，就会对硬水的软化有更深的体会。
2.硬度的标准
为了定量表示水的硬度，将所测得的钙、镁折算成CaO的质量，通常把1L水中含有10
mg CaO称为1度，在这一规定中CaO和MgO的质量为什么不同呢？由n（CaO）=10 mg56
g·mol-1=0.179 m mol，n（MgO）=7.14 mg40 g·mol-1=0.179 m mol可知，10 mg CaO和7.14
mg MgO中Ca 2+和Mg2+的物质的量相同，又因Ca2+、Mg2+都是+2价阳离子，在用化学方法
除去Ca2 +、Mg2+时必然消耗等量的软化剂，可以说10 mg CaO与7.14 mg MgO是等效的，彼此相当的。在计算时，水的硬度是Ca2+产生的硬度和Mg2+产生的硬度之和。例如，经测定
1 L某水样中含100 mg CaO和35.7 mg MgO，则水的总硬度等于10010+35.77.1 4=15（度）。从
另一角度来看，水的总硬度又等于暂时硬度和永久硬度之和，一般来说，自然界的水 硬度不超