資源簡介

課題2 水的凈化
一、教材分析
本課題將認識水的角度從社會方面轉入化學學科，主要是分離混合物的一些化學實驗操作方法的介紹，并以自來水廠水的凈化過程為例將沉淀、過濾、吸附和蒸餾等凈化水的方法有序地聯系起來，其間也穿插著純水、軟水、硬水等概念知識。
二、學情分析
對于本課題相關的知識，學生都有所了解或聽聞，但并不深入或學科關聯性不強。如知道天然水是混合物，水中有不溶性雜質和細菌，但不太清楚水中有可溶性雜質；知道生活用水來自自來水廠，但不了解自來水廠的具體生產過程；聽說過軟水、硬水，但對軟、硬水的區別和軟化水的過程與方法不太了解；接觸過生活中的過濾，但并不太清楚實驗室中過濾的具體操作和注意事項等。本課緊密聯系學生日常生活，所以在學習過程中，應調動學生的已有認知，加強學生的參與感，使學生對自然界的水、純水、硬水、軟水等有關水的認識不斷深化，逐步清晰。
三、教學目標
1.了解純水和自然水的區別，認識凈化水在生產和生活中的意義。
2.能熟練進行過濾操作，會用沉淀、吸附、過濾、蒸餾等凈化水的方法分析解決有關水的凈化問題。
3.知道硬水的危害，會用肥皂水區分硬水和軟水，能用具體方法將硬水軟化。
四、教學重難點
重點：1.水的凈化方法；2.硬水和軟水的檢驗。
難點：過濾操作的注意事項。
五、教學過程
【引入】上節課我們從愛護水資源的角度學習了水資源的狀況和愛水方法與措施。本節課我們繼續探究水，了解水的凈化方法和分類。
【講解】日常生活中提到水，一般都是指自來水、礦泉水、飲用水、河水等各種類型的水資源，而化學上提到的水是純水，屬于純凈物，可以用化學式H2O表示，是一種無色、無臭、清澈透明的液體。長江、黃河中的天然水中含有很多雜質，有異味或雜色，屬于混合物。
【學生活動】交流討論：分析天然水中含有哪些雜質？
【總結】天然水中有落葉、泥沙等不溶性雜質，還會存在色素、雜質離子等可溶性雜質，另外還有很多細菌、病毒等微生物。
【過渡】我們日常生活中使用的自來水就是天然水經處理后送達千家萬戶的，那么天然水需要經過哪些處理方法將這些雜質去除呢？
【板書】一、水的凈化方法
【討論】根據你的生活經驗，說一說天然水中的大顆粒狀不溶性雜質如何去除？
【總結】大顆粒狀的不溶性雜質依靠自身重力作用，經靜置后沉淀。
【講解】除了大顆粒狀的不溶性雜質，水中還會存在一些絮狀或質量較輕的雜質，無法依靠自身重力下沉，可以通過加入絮凝劑明礬吸附沉淀。明礬是一種絮凝劑，溶于水后生成的膠狀物對難溶性雜質有吸附作用，使雜質沉降。
【學生活動】交流討論：結合生活經驗，沉淀后的雜質該如何除去？
【圖片展示】生活中的過濾器具，如漏勺、濾網等。
【總結】在凈化水的過程中，可以利用過濾的方法將沉降的不溶性雜質去除，在化學上將液體和固體分離的方法稱為過濾。
【演示并講解】過濾器、過濾裝置和過濾操作。
1.過濾器：濾紙的孔徑是1 m，可以去除絕大多數的不溶性雜質，另外還需要漏斗。將濾紙對折后再對折，把疊好的濾紙，按一側三層，另一側一層打開，成漏斗狀。把漏斗狀濾紙裝入漏斗內，濾紙邊要低于漏斗邊，向漏斗口內倒一些清水，使浸濕的濾紙與漏斗內壁貼靠。
2.過濾裝置：如上圖，除濾紙和漏斗外還需要燒杯、鐵架臺和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是引流，防止液體迸濺或沖破濾紙，鐵架臺用于固定漏斗，燒杯用于盛放過濾物和濾液。
3.過濾操作要遵循：一貼、二低、三靠。
一貼：濾紙緊貼漏斗內壁。
二低：濾紙邊緣低于漏斗邊緣；濾液低于濾紙邊緣。
三靠：燒杯緊靠玻璃棒；玻璃棒緊靠在三層濾紙的地方；漏斗尖嘴端緊靠燒杯內壁。
【過渡】經過以上操作，只除去了泥沙等一些不溶性的雜質，還有一些可溶性雜質，如異味、色素等要常通過用活性炭吸附的方式除去。
【講解】活性炭、木炭等具有疏松多孔的結構，是常用的吸附劑，可以吸附異味、色素等可溶性雜質，具有吸附作用。我們生活中使用的凈水器，其中就使用了大量的活性炭。
【過渡】除了不容性雜質和可溶性雜質，水中還存在很多細菌和病毒等，需要處理掉。
【學生活動】閱讀以下資料，了解自來水消毒常用的方法和原理。
【資料】自來水消毒常用的方法氯化法：氯氣溶于水，與水反應生成次氯酸和鹽酸，在整個消毒過程中起主要作用的是次氯酸。對于有生命的天然物質如水藻、細菌而言，它能穿透細胞壁，氧化其酶系統使其失去活性，使細菌的生命活動受到障礙而死亡。
【講解】除了氯化法消毒外，常用的消毒方法還有臭氧消毒、紫外線消毒、二氧化氯消毒等，這些消毒方法涉及的物質變化屬于化學變化。
【學生活動】總結自來水廠凈水過程中涉及的凈水方法及各方法的作用。
【總結】自來水廠凈化水的大致流程：沉淀→過濾→吸附→消毒。沉淀時會加入絮凝劑，以使絮狀的不容物沉降；過濾是除去水中的不溶性雜質，活性炭吸附是除去水中的色素和異味，投藥消毒是除去水中的細菌、病毒等微生物。
【學生活動】交流討論：經過沉淀、過濾、吸附之后的自來水是純水嗎？燒水的水壺中為什么會出現水垢？
【總結】經沉淀、過濾、吸附后的水中仍含有很多的可溶性雜質，如可溶性的含鈣、鎂的物質。人們把含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水叫做硬水，不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水叫做軟水。
【板書】二、硬水和軟水
【問題】那么在日常生活中，我們怎么區別硬水和軟水呢？
【實驗】用肥皂水區分軟水和硬水：將等量的肥皂水分別滴加到盛有等量軟水、硬水的試管中，振蕩，觀察兩試管中產生泡沫的情況。
【講解】根據實驗現象我們可以發現：硬水中加入肥皂水后，不容易起泡，產生較多的浮渣。而軟水中加入肥皂水后則泡沫豐富，沒有浮渣。所以利用肥皂水可以區分軟水和硬水。
【過渡】硬水會使肥皂失效，長期飲用硬水會危害我們的身體。如果鍋爐用水硬度高了也很危險，因為結垢后不僅浪費燃料，還會使鍋爐內管道局部過熱，易引起管道變形或損壞，嚴重時還會引起爆炸。硬水有很多危害，那在生活和生產中可采取什么方法來降低水的硬度呢？
【總結】生活中常用煮沸的方法降低水的硬度，這主要是使水中的鈣、鎂離子受熱生成不溶性的鈣鎂化合物即水垢而沉淀出來，從而降低了水的硬度。這里發生的是化學變化。實驗室里需要的蒸餾水是通過蒸餾方法制取的。
【演示并講解】蒸餾實驗裝置及操作流程。
【講解】蒸餾是根據物質的沸點不同而分離混合物的方法，是一種液體與另一種液體（或固體）分離時常用的方法，發生的一般是物理變化。蒸餾的產物是蒸餾水，屬于純凈物，所以蒸餾是水凈化程度最高的凈化步驟。
【總結】播放科普視頻《如何把江河水變成自來水》，總結水的凈化過程。
【課堂小結】
六、板書設計
課題2 水的凈化
一、水的凈化方法：
沉淀（靜置、吸附：明礬）
↓
過濾（操作要點：一貼、二低、三靠）
↓
吸附（活性炭：疏松多孔）
↓
殺菌消毒
↓
蒸餾（純水）
二、硬水和軟水
1.概念
硬水：含較多可溶性鈣、鎂化合物的水。
軟水：不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水。
2.檢驗：加肥皂水
3.硬水轉化為軟水：煮沸、蒸餾

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