家用热水瓶水垢的去除

家用热水瓶水垢的去除 上海市 建平中学 高二(1)班 戴维恩 化学 指导教师 李依娜 准考证号码 0201350060 联系电话 021-56666899 摘要 水垢对人体有巨大的危害，提出四种去除家用热水瓶水垢的方式，通过实验比较四种方法的利弊和效率。在资料普遍说法水垢成分为碳酸盐和氢氧化物时，想通过加入食醋去水垢，但发现样品在食醋中不完全溶解。于是在查找资料时，发现了为硫酸钙的可能性，于是提出用小苏打除水垢。在查资料时还了解到摩擦法去水垢、热胀冷缩去水垢两种物理方法。 关键词 水垢 去除 化学方式 物理方式 【问提出】 在倒凉开水时，我发现瓶底有淡黄色片状固体，而倒出的水中也有沉淀，在察看热水瓶后发现黄色固体是瓶底的水垢。我通过资料了解，水垢胶结时，常常会附着大量重金属离子，如果该容器用于盛装饮用水，会有重金属离子过多溶于饮水的风险。水垢碎片能导致肾结石、尿道结石发病率的提高，增加人体消化系统、泌尿系统的疾病的发病几率。因此，水垢的危害是显而易见的。所以我们要经常处理热水瓶中的水垢。 【实验目的】 这是许多家庭遇到的问题，而热水瓶三口之家中大多只有一个。所以，我希望通过实验找出有效、简便、快速的、利用家中的材料去除水垢方法。 我在做实验 【实验过程】 实验一：食醋去水垢 通过查找资料，我了解到热水瓶的水垢成分主要为碳酸镁、碳酸钙等碳酸盐和氢氧化物，于是我试图用实验检验资料内容，这样我们就可以用食醋来去除水垢了。因为是检验方法的可行性，所以可以忽略一些操作。但因为要比较效率，仍要时间。 反应原理：CO32-+2CH3COOH=CO2+2CH3COOOH-+CH3COOH=H2O+CH3COO-而且除醋酸银和醋酸铅外，其他醋酸盐都溶于水。 一、实验设计 1、​ 取水垢样品 2、​ 加入过量食醋，充分搅拌，观察现象，记录反应时间 3、​ 察看是否水垢全部溶解 A）​ 全部溶解，说明方案可行 B）​ 仍有不溶物，说明水垢含有其他物质，需要进行实际操作，检验方法可行性 二、实验过程 我把水垢碎片取出，分成等体积的几部分，取一部分放入碗中，加入足量的食醋。 现象：一段时间搅拌后，溶液冒出小气泡，待气泡不再产生后，继续搅拌，发现仍有约三分之二体积不溶物。 三、实验结论 实际情况与资料不符。水垢成分不完全是氢氧化物和碳酸盐，还有其他物质是水垢的重要成分，这一物质不溶于酸和水。 四、追加实验 虽然实验结果超出原来预料，但一部分可溶于酸的碳酸盐与氢氧化物十分有能力使得水垢接触食醋后结构发生改变，使其从热水瓶内壁脱离，达到清洗的效果呢？于是，我用食醋进行了对热水瓶的实际操作。 我把食醋倒入空的热水瓶中，浸没其水垢。每隔一小时观察现象。在5小时观察后，发现水垢几乎没有脱落。一天后再观察，只去除一些部分水垢。说明此方法不够有效。 实验二：小苏打除水垢 虽然大多数资料上说水垢成分为碳酸盐和氢氧化物，但后来我在百度文库《水垢类型判断》看到工厂锅炉水垢的种类，硫酸钙让我恍然大悟。对，不溶的是硫酸钙，因为它是唯一可能变淡黄色的盐并成片状。所以我可以用食碱（小苏打）来去除硫酸钙。 反应原理： NaHCO3=Na++HCO3- HCO3=H++ CO32- Ca2SO4+CO32-=CaCO3↓+SO42- 根据勒夏特列原理，碳酸氢根向正反应方向移动，产生碳酸钙。 一、实验过程 因为是可逆反应，所以最好实际操作。 溶解小苏打2g，倒入热水瓶，淹没水垢。每隔一小时观察现象。在5小时观察后，发现水垢大部分溶解。 二、实验结果 推断水垢还有一大部分为硫酸钙，放碱可以有效去除。 (水在牛皮纸上留下白色粉末) 前面两种都是化学方法，下面我再尝试比较两种物理方法的效率。 实验三：摩擦法去水垢 我家里有一种叫洗石的东西，很小粒的石子，倒入瓶中。不停摇晃，促使水垢掉落。二十分钟后，打开水瓶，发现水垢基本脱落。如果家里没有洗石，也可以用碎鸡蛋壳代替。虽然时间看上去较短，可是这需要人工，比较麻烦。 实验四：热胀冷缩去水垢 既然我喝的凉开水中会有热水瓶中脱落的水垢，那么这些水垢是如何脱落的呢？由固体的受热膨胀程度不同，去水壶水垢的启发，我想到有事我家会在倒完开水后，可能倒入不开的水。水垢因为温度差，一张一缩，从而导致脱落。所以，我们可以在倒完开水的热水瓶中，倒入凉水。很快，我们发现有水垢脱落。 (去垢前后对比) 【实验】 1、​ 大致可以判断热水瓶中水垢成分为碳酸盐和硫酸钙。 2、​ 通过实验，我们可以了解到，实验一，想必来说，不是很可行；实验二有效果，但速度慢；实验三时间不长，但需要人工，比较麻烦；实验四立竿见影，但操作不当有使瓶胆破裂的风险。 3、​ 但这些实验只是基于我家的水垢做的实验，不同地区水质不同，水垢组成也会有不同，我们可以多尝试各种方法来去除水垢。 参考文献 1.​ 刘洁 袁建军《硫酸钙结垢及其防治技术应用进展》 天津化工2010.3第24卷第2期 2.​ 《水垢的形成，危害及其清除》 百度文库 3.​  《清除热水瓶中的水垢》 百度文库 4.​ 水垢 百度百科