【新教材新课标】科粤版化学九上3.5《跨学科实践活动：水的净化与自制净水器》课件+教案+分层作业

课题5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器新知导入本节聚焦 水的净化；自制净水器；混合物分离的一般思路与方法；合作探究；化学与健康。 问题探讨新知导入简易净水器与家用净水器的构造与功能有何不同？如何制作简易净水器？合作探究小组制作了一个简易净水器，柯柯和悦悦对净水器展开了讨论。简易净水器 家用净水器新知导入◆ 学会水的净化方法：探究净化水的常用方法，形成混合物分离的一般思路与方法。◆ 自制净水器：设计、制作、测试、优化简易净水器，完成水的净化。◆ 展示交流：展示自制净水器及其净水效果，小组评价。项目活动一 认识水的净化方法任务二认识水的净化方法探究新知观察活动目的 使用目测法和显微镜法观察浑浊的天然水。 1. 取约100 mL 浑浊的天然水置于烧杯中，用肉眼观察水中存在的杂质。（注：使用新鲜提取或冷藏保存 6 小时内的天然水进行观察）。浑浊的天然水任务二认识水的净化方法探究新知观察活动目的 使用目测法和显微镜法观察浑浊的天然水。 2. 取几滴烧杯中的天然水，制作临时装片并用光学显微镜观察天然水中还有哪些杂质。显微镜下浑浊的天然水（倍数10×40）任务二认识水的净化方法探究新知浑浊的天然水中杂质可以分为哪几类？如何除去水中的杂质？ 难溶物：天然水中含有泥沙、腐殖质、藻类、浮渣等难溶物；可溶性杂质：对人体有害的离子、色素等可溶性杂质微生物：细菌等微生物，需要净化处理后才能饮用和使用。常用的净水方法有：沉淀法、过滤法和吸附法。实验室中也常用这三种方法实现混合物的分离。任务二认识水的净化方法探究新知观察活动 任务二认识水的净化方法探究新知◆ ①《科学》分离食盐和沙、铁屑与木屑；②《化学》第三单元3.2从空气中分离氧气，利用物质性质的差异进行混合物的分离。链 接任务二认识水的净化方法探究新知观察活动 2. 过滤法实验2（1）取一张圆形滤纸对折两次，打开成圆锥形放入漏斗内，滤纸边缘略低于漏斗口，用手压紧，并用水润湿，组装实验仪器。（2）把实验1中经硫酸铝或明矾沉淀后的水沿玻璃棒缓慢倒进漏斗中，用烧杯收集滤液。过滤装置的安装和过滤任务二认识水的净化方法探究新知操作指引一贴：滤纸紧贴在漏斗内壁上。二低：滤纸边缘低于漏斗口，液面低于滤纸边缘。三靠：盛液烧杯口紧靠在倾斜的玻璃棒中部，玻璃棒斜靠在三层滤纸一边，漏斗下端紧靠接液烧杯内壁。①烧杯中得到的滤液与过滤前的水相比，有何不同？答案：烧杯中得到的滤液与过滤前的水相比，滤液更为澄清，不溶性杂质被去除 。②过滤是利用溶解性差异将固态和液态的混合物分离。除滤纸外，小卵石、细沙、粗沙、棉花、纱布等也能用于过滤直径大小不同的杂质提示任务二认识水的净化方法探究新知观察活动3. 吸附法实验3 取实验2中滤液约50mL置于烧杯中，再加入少量活性炭（或木炭）振荡，静置数分钟，记录现象：滤液颜色变浅（或滤液中的异味消失）。实验4 用显微镜分别观察实验123净化后的水，记录实验现象。实验1实验2实验3提示信息活性炭、木炭使用前要用清水进行清洗。水中较大的悬浮颗粒已经明显减少几乎看不到可见的悬浮物，视野变得相对清晰溶液变为无色，视野中也可能看不到明显的悬浮物任务二认识水的净化方法探究新知观察活动通过以上实验可知：沉淀法使水中密度较大的颗粒物质沉降过滤法除去不溶性固体杂质 ，吸附法除去色素和异味 ，剩余可溶性杂质未去除。提高水的清澈度改善水的外观和口感改善水的清澈度净化效果任务二认识水的净化方法探究新知讨论与交流1. 自来水的生产过程可用下图表示，请完成下面表格的填写。自来水生产过程示意图任务二认识水的净化方法探究新知任务二认识水的净化方法探究新知讨论与交流2. 自来水厂净化处理过的水能够直接饮用吗？自来水厂能除去天然水中大多数杂质；水体中对人体有害的离子；加氯消毒过程中残留的含氯物质（余氯）；输水管道中也难免有些不洁物质和致病细菌，结论：因此不宜直接饮用自来水。应将自来水煮沸后再饮用，或使用市售家用净水器（如图 3.5-5）进行二次滤水。大多数国家都有对应的生活饮用水卫生标准，只有通过水质检测，满足生活饮用水卫生标准的水才能饮用。任务二认识水的净化方法探究新知a. 横向过滤家用净水器b. 横向过滤（由外到内）c. 纵向过滤（由上到下）任务二认识水的净化方法探究新知知识视窗生活饮用水卫生标准2022年3月15日，国家市场监督管理总局与国家标准化管理委员会联合发布了《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)，以强制性国家标准形式对97 项水质指标作出了限值规定，涉及饮用水中与人体健康相关的多种因素，明确规定了我国饮用水的水质标准。水质是水体质量的简称。生活饮用水的卫生要求是：感官性状良好(无色、透明、无异味、无异臭及无肉眼可见物)、流行病学上安全(无病原微生物和寄生虫卵)、化学组成对人无害(无有害的化学物质和放射性物质)。常见的水质常规指标主要有浑浊度、肉眼可见物、pH(酸碱度)、总硬度等。例1、下列属于水的净化方法的是（ ）A. 沉淀法B. 电解法C. 置换法D. 氧化法课堂典例【答案】A【解析】水的净化常用方法包括沉淀法、过滤法、吸附法，而电解法用于分解水，置换法和氧化法不属于净水的常规方法。沉淀法可使水中大颗粒杂质沉降，是净化水的第一步。故选A。项目活动2 设计与制作净水器任务三设计与制作净水器探究新知应急情况下，我们可以利用生活中常见的物品，使用学过的净水方法， 制作简易的净水器，对自然界中的水进行初步净化，满足生活需要。任务三设计与制作净水器探究新知实践活动自制净水器需综合考虑各层材料的种类与厚度、填料顺序、容器规格（大小、形状）等因素，合理设置进水与出水方向，以提高净水效率；同时还需要根据成本调整材料厚度、填料层数、材料种类等。1. 方案设计柯柯和悦悦等同学设计了方案一的装置。请你利用该装置，测试并记录净水效果。实验用品:20mL 浑浊的天然水、可进行组装的不同规格的实验盒、石英砂、小卵石、活性炭、纱布、蓬松棉、导管。任务三设计与制作净水器探究新知任务三设计与制作净水器探究新知请你思考，改变哪一种因素（如填料的厚度、顺序等）可以提升方案一的净水效果。完成方案二的设计，测试并记录净水效果。任务三设计与制作净水器探究新知讨论与交流（1）方案一与方案二使用的材料相同，但材料顺序与厚度不同。（2）对比方案一与方案二的净水效果的数据或描述（如时间、回收水量、浑浊度、颜色、气味等），你能得出什么结论？方案二在颜色变浅和异味减轻方面效果更明显，而净化时间和回收水量与方案一相近或差异不大，可得出调整填料顺序与厚度能更好地发挥活性炭吸附色素和异味的作用，提升净水效果中对颜色和气味的改善能力，但对过滤不溶性杂质以及整体净化效率影响较小。（3）你认为还有哪些措施（如串联装置）可以提升净水效果？加过滤层数、使用更精细的过滤材料、多次重复净化、添加其他净水剂：在装置前端适当添加絮凝剂，使水中悬浮杂质凝聚沉降，辅助后续过滤和吸附，提升整体净水效果。任务三设计与制作净水器探究新知实践活动请你与小组成员合作，选择下列合适材料，设计并画出简易净水器方案图。(要求：可净化100mL浑浊的天然水)任务三设计与制作净水器探究新知附参考材料成本：任务三设计与制作净水器探究新知实践活动2. 作品制作根据方案图，小组合作制作净水器。制作前，请洗净所用材料；制作时，根据进水口的方向选择填料先后顺序，同时注意节约环保、安全使用刀具；制作后，注意桌面与周边环境卫生，及时清理垃圾。例2、下列物质中，可用于吸附水中色素和异味的是（ ）A. 石英砂B. 小卵石C. 活性炭D. 蓬松棉课堂典例【答案】C【解析】活性炭具有疏松多孔的结构，吸附能力强，能吸附水中的色素和异味；石英砂和小卵石主要用于过滤较大颗粒杂质，蓬松棉用于初步过滤悬浮物。本题答案为：C。例3、下列属于纯净物的是（ ）A. 自来水B. 蒸馏水C. 矿泉水D. 河水课堂典例【答案】B【解析】蒸馏水是通过蒸馏得到的纯水，属于纯净物；自来水、矿泉水、河水中均含有可溶性杂质或悬浮物，属于混合物。故本题答案为：B。项目活动3 测试并优化净水器任务四测试并优化净水器探究新知实践活动取100mL有颜色的浑浊的天然水，慢慢注入自己小组制作的净水器中，注意不要让水溢出，记录净水效果。任务四测试并优化净水器探究新知实践活动（1）对比其他小组不同的净水器，分析净水效果存在差异的原因。材料种类及质量差异：若有的小组使用的活性炭吸附性强（如优质椰壳活性炭 ），能更好吸附色素和异味，其净水后颜色和气味改善就更明显；而使用普通活性炭的小组效果相对较差。材料厚度和层数不同：材料层数多、厚度大的净水器，水与过滤、吸附材料接触更充分，净化效果往往更好。装置结构差异：进水口和出水口设计不合理，可能导致水流速度不均匀，影响水与材料接触时间和效果。任务四测试并优化净水器探究新知实践活动（2）根据以上净水效果，不断优化自己小组的净水器并美化其外观。材料调整：若发现颜色和气味净化效果不佳，增加活性炭的厚度或更换为吸附性能更好的活性炭；若浑浊度改善不明显，适当增加小卵石和石英砂层数或厚度，或更换为粒径更合适的材料。结构改进：调整进水口和出水口位置及口径大小，让水流更平缓、均匀通过过滤层；也可在装置内添加导流结构（如小挡板 ），优化水流路径，增加水与材料接触时间。外观美化：用彩色贴纸、颜料等装饰塑料瓶外壳；或用彩带、麻绳等缠绕在塑料瓶上进行美化；还可以在塑料瓶上绘制与环保、净水相关的图案。任务四测试并优化净水器探究新知思路与方法导引 混合物分离的一般思路与方法混合物分离是利用混合物中不同组分的性质差异，选择合适的方法将杂质分离。其主要步骤有：分析混合物成分、比较物质性质差异、明确分离方法。利用物质溶解性的不同进行物质分离是常用的分离思路，过滤是其中常用的分离方法。例4、河水净化的主要步骤如图所示，步骤③的作用是（ ）①沉淀→②过滤→③吸附→④消毒A. 除去较大颗粒杂质B. 除去不溶性杂质C. 除去色素和异味D. 杀菌消毒课堂典例【答案】C【解析】步骤③为吸附，利用活性炭等吸附剂除去水中的色素和异味；步骤①沉淀除去大颗粒杂质，步骤②过滤除去不溶性杂质，步骤④消毒杀菌。故答案为：C。项目活动4 展示与评价净水器任务五展示与评价净水器探究新知实践活动1. 展示净水器：展示前请给小组净水器产品设计名字与商标，撰写一份说明书。展示时每个小组派出一名组员，介绍并展示净水器，特别说明净水器设计的优点与特色。任务五展示与评价净水器探究新知净水器说明书任务五展示与评价净水器探究新知实践活动2. 评价净水器：请各小组从净水效果、过滤速率、制作工艺等角度进行自评与互评。根据展示的自制净水器、撰写的说明书及展示现场演说的效果，颁发“班级净水器合格认证证书”“班级净水器优秀证书”，同时为表彰创新设计，颁发“班级外观设计专利证书”“班级发明专利证书”。3. 改进净水器：对比其他小组的产品，分析自己小组产品的问题，进一步改进净水器。任务五展示与评价净水器探究新知调查与交流（1）对比自己小组的净水器和常见家用净水器，分析二者构造和净水效果差异，查阅资料了解家用净水器常使用的反渗透（RO）膜的作用，思考如何改进和提高自己小组净水器的净水效果。改进和提高净水效果的思考引入反渗透膜技术增加过滤层级优化过滤材料加强维护和管理任务五展示与评价净水器探究新知调查与交流（2）调查你所在社区净水器的使用情况，了解居民健康饮水、节约用水的情况，撰写调查报告。设计问卷，涵盖净水器的使用情况、满意度、维护情况等方面调查报告：实地观察‌：对社区内的净水器进行实地观察，记录其安装位置、使用状态等信息访谈交流‌：与部分居民进行深入访谈，了解他们对净水器的看法和使用体验。使用现状建议与措施例5、下列净化水的操作中，净化程度最高的是（ ）A. 沉淀B. 过滤C. 蒸馏D. 吸附课堂典例【答案】C【解析】蒸馏可除去水中所有杂质，得到纯水，净化程度最高；沉淀、过滤、吸附只能除去部分杂质。 故选：C。例6、自制净水器时，填充材料的顺序正确的是（ ）A. 蓬松棉→石英砂→小卵石→活性炭B. 小卵石→石英砂→蓬松棉→活性炭C. 活性炭→蓬松棉→石英砂→小卵石D. 小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉课堂典例【答案】B【解析】净水器填充材料应按颗粒从大到小排列，先小卵石（过滤大颗粒），再石英砂（过滤较小颗粒），然后蓬松棉（进一步过滤），最后活性炭（吸附），B选项顺序正确。故本题答案为：B。课堂总结课堂总结一、水的净化方法沉淀法：使水中密度较大的颗粒物质沉降。过滤法：除去水中难溶性杂质。吸附法：利用活性炭等吸附色素、异味及部分杂质。二、自来水生产流程1. 格栅：除去较大颗粒悬浮物。2. 絮凝剂：使细小悬浮物聚集沉降。3. 过滤池：进一步除去难溶性杂质。4. 活性炭吸附池：吸附色素、异味。5. 消毒剂：杀菌消毒（如氯气、二氧化氯）。三、自制净水器设计与制作材料选择：小卵石、石英砂（过滤）、活性炭（吸附）、纱布（隔离）、蓬松棉（过滤）。组装顺序：按“大颗粒→小颗粒→吸附材料”分层放置（如小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉）。关键要点：进水口与出水口位置：下进上出，延长水与净化材料接触时间。材料清洗：使用前洗净，避免二次污染。跨学科实践活动：水的净化与自制净水器课堂总结四、净水效果测试与优化测试指标：过滤速度：记录净化一定体积水的时间。水质变化：观察浑浊度、颜色、气味的改善情况。优化方向：调整材料厚度：增加活性炭层厚度提升吸附效果。改进结构：分层更细密，如增加纱布层数。五、混合物分离的一般思路1. 分析成分：确定混合物中难溶物、可溶物、微生物等组成。2. 比较性质：利用溶解性、颗粒大小、吸附性等差异。3. 选择方法：沉淀、过滤、吸附、蒸馏等单一或组合方法。六、实践应用与拓展生活场景：应急净水（野外生存、自然灾害）。环保意义：理解污水处理原理，增强节水意识。跨学科联系：结合物理（过滤原理）、生物（水质与生态）知识。模块五 练习与实践1、家用净水器中，通常最后一层过滤材料是（ ）A. 活性炭B. 小卵石C. 蓬松棉D. 石英砂课堂典例【答案】A【解析】净水器中过滤材料通常按颗粒由大到小排列，小卵石、石英砂用于初步过滤，蓬松棉进一步过滤，活性炭用于吸附异味和色素，一般作为最后一层。故本题答案为：A。2、下列方法中，能降低水的硬度的是（ ）A. 过滤B. 吸附C. 煮沸D. 静置沉淀【答案】C【解析】硬水含较多钙、镁离子，煮沸可使钙、镁离子转化为沉淀，降低水的硬度；过滤、吸附、沉淀只能除去不溶性杂质，无法去除可溶性钙、镁离子。C正确。分层作业3、下列关于水的净化的说法错误的是（ ）A. 活性炭可除去水中的异味B. 过滤能除去水中所有杂质C. 煮沸可降低水的硬度D. 蒸馏可得到纯净的水课堂典例【答案】B【解析】过滤只能除去水中的不溶性杂质，无法除去可溶性杂质，B选项说法错误。故本题答案为：B。