資源簡介

(共102張PPT)
第三單元 維持生命的物質--氧氣、水
3.5 跨學科實踐活動:水的凈化與自制凈水器
項目任務
制作簡易凈水器并完成水的凈化。
項目指南
●學會水的凈化方法:
探究凈化水的常用方法，形成混合物分離的一般思路與方法。
●自制凈水器:
設計、制作、測試、優化簡易凈水器，完成水的凈化。
●展示交流:
展示自制凈水器及其凈水效果，小組評價。
項目活動1 認識水的凈化方法
觀察活動 >>>
目的 使用目測法和顯微鏡法觀察渾濁的天然水。
1.取約 100 mL渾濁的天然水置于燒杯中，用肉眼觀察水中存在的雜質(如圖3.5-1)。(注:使用新鮮提取或冷藏保存6小時內的天然水進行觀察 )
2.取幾滴燒杯中的天然水，制作臨時裝片并用光學顯微鏡觀察天然水中還有哪些雜質(如圖3.5-2)。
渾濁的天然水中雜質可以分為哪幾類
如何除去水中的雜質
天然水中含有泥沙、腐殖質、藻類、浮渣等難溶物，還有對人體有害的離子、色素等可溶性雜質以及細菌等微生物。
需要凈化處理后才能飲用和使用。常用的凈水方法有:
沉淀法、過濾法和吸附法。
實驗室中也常用這三種方法實現混合物的分離。
目的 學習水的凈化方法。
1.沉淀法
【實驗3-8】取一個 100 mL的燒杯，加入約 70 m渾濁的天然水。
觀察活動 >>>
(1)靜置數分鐘后觀察燒杯上層和底層的水，記錄現象________________________
____________________________________
(2)把少量硫酸鋁Al2(SO4)3或明礬加入燒杯中，攪拌后，繼續觀察變化，記錄現象:
____________________________________
____________________________________
____________________________________
2.過濾法【實驗3-9】
(1)取一張圓形濾紙對折兩次，打開成圓錐形放入漏斗內，濾紙邊緣略低于漏斗口，用手壓緊，并用水潤濕，組裝實驗儀器(如圖 3.5-3)。
2.過濾法【實驗3-9】
(2)把[實驗3-8]中經硫酸鋁或明礬沉淀后的水沿玻璃棒緩慢倒進漏斗中，用燒杯收集濾液。
一貼:濾紙緊貼在漏斗內壁上
二低:濾紙邊緣低于漏斗口，液面低于濾紙邊緣.
操作指引 >>>
三靠:盛液燒杯口緊靠在傾斜的玻璃棒中部，玻璃棒斜靠在三層濾紙一邊，漏斗下端緊靠接液燒杯內壁。
①燒杯中得到的濾液與過濾前的水相比，有何不同
②過濾是利用_________性差異將________態和________態的混合物
3.吸附法
【實驗 3-10】取[實驗 3-9]中濾液約 50 m置于燒杯中，再加入少量活性炭(或木炭)振蕩，靜置數分鐘，記錄現象:
___________________________________
【實驗 3-11】用顯微鏡分別觀察[實驗3-8、3-9、3-10]凈化后的水記錄實驗現象。
通過以上實驗可知，沉淀法使水中密度較大的顆粒物質沉降，過濾法除去_________,吸附法除去_______，剩余_______雜質未去除。
討論與交流 >>>
1.自來水的生產過程可用圖 3.5-4 表示，請完成下面表格的填寫.
流程 格柵 絮凝劑 過濾池 活性炭 消毒劑
作用 殺菌消毒
2.自來水廠凈化處理過的水能夠直接飲用嗎
自來水廠能除去天然水中大多數雜質，但是水體中對人體有害的離子,以及加氯消毒過程中殘留的含氯物質(余氯)是不能被完全除去的。
同時輸水管道中也難免有些不潔物質和致病細菌，因此不宜直接飲用自來水應將自來水煮沸后再飲用，或使用市售家用凈水器(如圖3.5-5)進行二次濾水。
大多數國家都有對應的生活飲用水衛生標準，只有通過水質檢測滿足生活飲用水衛生標準的水才能飲用。
生活飲用水衛生標準
2022年3月15日，國家市場監督管理總局與國家標準化管理委員會聯合發布了《生活飲用水衛生標準》( GB 5749-2022)，
知識視窗 >>>
以強制性國家標準形式對97項水質指標作出了限值規定，涉及飲用水中與人體健康相關的多種因素明確規定了我國飲用水的水質標準。水質是水體質量的簡稱。
生活飲用水的衛生要求是:感官性狀良好(無色、透明、無異味、無異臭及無肉眼可見物 )、流行病學上安全(無病原微生物和寄生蟲卵)、化學組成對人無害無有害的化學物質和放射性物質)。
常見的水質常規指標主要有渾濁度肉眼可見物、pH(酸堿度)、總硬度等。
項目活動 2 設計與制作凈水器
應急情況下，我們可以利用生活中常見的物品，使用學過的凈水方法制作簡易的凈水器，對自然界中的水進行初步凈化，滿足生活需要。
實踐活動 >>>
自制凈水器需綜合考慮各層材料的種類與厚度、填料順序、容器規格(大小、形狀)等因素，合理設置進水與出水方向，以提高凈水效率。
同時還需要根據成本調整材料厚度、填料層數、材料種類等。
1.方案設計
柯柯和悅悅等同學設計了方案一的裝置。請你利用該裝置，測試并記錄凈水效果。
實驗用品:
20mL渾濁的天然水、可進行組裝的不同規格的實驗盒石英砂、小卵石、活性炭、紗布、蓬松棉、導管。
方案一 凈水效果
凈化 20mL 水用時:_____s
回收水的體積:_______mL.
渾濁度:_____
顏色:_____
氣味:_____
討論與交流 >>>
(1)方案一與方案二______相同，
但________不同
(2)對比方案一與方案二的凈水效果的數據或描述(如時間、回收水量、渾濁度、顏色、氣味等)，你能得出什么結論
(3)你認為還有哪些措施(如串聯裝置)可以提升凈水效果
討論與交流 >>>
請你與小組成員合作，選擇下列合適材料，設計并畫出簡易凈水器方案圖。(要求:可凈化 100m 渾濁的天然水)
可選擇的材料:塑料瓶、剪刀、棉花、活性炭、細石英砂(粒徑:0.5~1 mm)、粗石英砂(粒徑:3~4mm)、小卵石(粒徑:4~8 mm)、紗布等請注明材料的種類、厚度、進水口、出水口等。 凈水器方案圖:
附參考材料成本:
2.作品制作
根據方案圖，小組合作制作凈水器。制作前，請洗凈所用材料;制作時，根據進水口的方向選擇填料先后順序，同時注意節約環保、安全使用刀具;制作后，注意桌面與周邊環境衛生，及時清理垃圾。
項目活動 3 測試并優化凈水器
實踐活動 >>>
取100 m有顏色的渾濁的天然水，慢慢注入自己小組制作的凈水器中，注意不要讓水溢出，記錄凈水效果。
(1)對比其他小組不同的凈水器，分析凈水效果存在差異的原因
凈化 100mL 水用時 回收水的體積 渾濁度 顏色 氣味
(2)根據以上凈水效果，不斷優化自己小組的凈水器并美化其外觀。
思路與方法導引 >>>
其主要步驟有:分析混合物成分、比較物質性質差異、明確分離方法。利用物質溶解性的不同進行物質分離是常用的分離思路過濾是其中常用的分離方法。
其主要步驟有:分析混合物成分、比較物質性質差異、明確分離方法。利用物質溶解性的不同進行物質分離是常用的分離思路過濾是其中常用的分離方法。
分析混合物成分
比較物質性質差異
明確分離方法
項目活動 4 展示與評價凈水器
實踐活動 >>>
1.展示凈水器:展示前請給小組凈水器產品設計名字與商標，撰寫一份說明書(如圖3.5-6)。
展示時每個小組派出一名組員，介紹并展示凈水器，特別說明凈水器設計的優點與特色。
2.評價凈水器:請各小組從凈水效果、過濾速率、制作工藝等角度進行自評與互評。根據展示的自制凈水器、撰寫的說明書及展示現場演說的效果
頒發“班級凈水器合格認證證書”“班級凈水器優秀證書”，同時為表彰創新設計，頒發“班級外觀設計專利證書”“班級發明專利證書”。
調查與交流 >>>
(1)對比自己小組的凈水器和常見家用凈水器，分析二者構造和凈水效果差異，查閱資料了解家用凈水器常使用的反滲透(RO)膜的作用
思考如何改進和提高自己小組凈水器的凈水效果
(2)調查你所在社區凈水器的使用情況，了解居民健康飲水、節約用水的情況，撰寫調查報告。
1.下圖是《天工開物》中記載的甘蔗制作紅糖的主要步驟，屬于過濾操作的是（ ）
2.凈化水的方法有:
①過濾、② 加明礬吸附沉降、③活性炭吸附、④消毒殺菌。要將混有泥沙的天然水凈化成生活用的自來水,應選用的方法和順序為（ ）
A. ①②③④ B.②④①③ C.②①③④ D.①③②④
3.我國不少地方所飲用的水來自河水。河水中常含有泥沙、懸浮物和細菌等雜質，飲用前要進行凈化處理。請根據自來水廠的凈水過程，回答以下有關凈化處理河水的問題。
(1)為了除去較大顆粒、懸浮物雜質，需要進行的操作是
____________________________________________
(2)為了殺菌消毒，自來水廠采取的措施是
____________________________________________
(3)凈化河水時加明礬的作用是
____________________________________________
(4)經處理后得到的澄清透明的水是純凈物還是混合物
其原因是_________________________________________
4.研究小組制作了兩個簡易凈水器，設計圖如下所示，請回答下列問題。
(1)二者_____________不同，使得二者凈水效果有何不同
_________________________________________________
(2)同樣凈化50 mL渾濁的天然水,從跨學科的角度( 如物理中的壓強 )思考哪個凈水器更容易操作，為什么
_________________________________________________
5.市售家用凈水器通常經過四級過濾，其原理如下所示，請為前三步選擇合適的材料，將其序號填入框中。
①反滲透(RO)膜(去除重金屬離子、細菌等)
②顆粒活性炭
④PP棉(去除泥沙、鐵銹等大顆粒)
③后置活性炭(進一步改善口感)
6.請你設計實驗方案，幫助柯柯從實驗室加熱氯酸鉀和二氧化錳混合物制取氧氣后的固體混合物中回收二氧化錳。(氯酸鉀、氯化鉀易溶于水，二氧化錳不溶于水)
反應原理
制取裝置
實驗步驟
①______________________
反應原理
制取裝置
實驗步驟
反應原理
制取裝置
實驗步驟
分解反應:可表示為________________一種生成多種
化合反應:可表示為_______________多種生成一種
物質分離的一般思路與方法
分析混合物成分
比較物質性質差異
比較物質性質差異
一、基礎性練習
1.下列敘述中，正確的是（ ）
A.氧氣不能溶于水
B.氧氣的密度比空氣小
C.氧氣在地球上的含量最高
D.液態氧是淡藍色的液體
2.下列有關氧氣的說法不正確的是（ ）
A.木炭在氧氣中能燃燒，說明氧氣具有助燃性
B.物質在氧氣中燃燒的反應一定是化合反應
C.鐵絲在氧氣中燃燒時火星四射，放出大量的熱
D.動植物的新陳代謝、金屬器皿的銹蝕等變化過程都需要氧氣的參與
3.在燒烤活動中柯柯負責生火,下列對他的做法的分析,不合理的是（ ）
A.將大塊的木炭砸成小塊--增大可燃物與空氣的接觸面積，燃燒更充分
B.用廢報紙引燃木炭--使溫度升高到木炭的著火點
C.不時向燒烤爐中扇風--加速二氧化碳擴散
D.燒烤結束后，用水澆滅炭火--降低可燃物的溫度
4.下列物質中，含有氧分子的是_________，含有氧元素的是_______，屬于混合物的是_______，屬于純凈物的是_______，屬于化合物的是_______，屬于氧化物的是_______，屬于單質的是_______ (填序號)
①二氧化碳 ②水 高錳酸鉀 ④二氧化錳 ⑤氧氣 ⑥空氣 ⑦氨氣 ⑧氯化鈉
5. 下列微觀示意圖中，“●”“●”分別代表不同元素的原子，各圖所表示的物質中屬于混合物的是_________,屬于化合物的是_________,屬于單質的是_______。(填序號)
6.下圖是有關氧氣的知識網絡圖(反應條件部分省略)，用化學用語回答下列問題。
(1)物質①是一種紫黑色固體，該物質是_____________
(2)物質分解生成氧氣反應的文字表達式是_________
(3)生成物質③的反應屬于_________ (填基本反應類型)。
(4)生成物質4的反應現象是__________________
7.實驗室中，利用下列裝置可以制取某些氣體，請回答下列問題。
(1)寫出帶標號的儀器的名稱:①_________ ①_________
(2)向氣體發生裝置內加人試劑前，應該進行的操作是
________________________________________________
(3)實驗室若用高錳酸鉀制取氧氣，選擇的發生裝置是排空氣法收集氧氣，檢驗氧氣是否集滿的方法是若用
________________________________________________
8.水是人類賴以生存的自然資源。
(1)下列有關保護水資源的說法正確的是( )
A.生活污水可直接排放
B.工業上對污染的水體進行處理，使之符合排放標準后再排放
C.農藥、化肥的施用會造成水體污染，應該禁止施用
(2)如圖是水廠利用水庫中的水生產自來水的主要流程，請回答下列問題
①A池中通過_________(填操作名稱)除去水中的固體雜質，實驗室進行此操作時，下列做法錯誤的是________ (填序號)。
A.玻璃棒下端要靠在三層濾紙處
B.漏斗下端要緊靠燒杯內壁
C.液面高于濾紙邊緣
②吸附池中利用_________(填物質名稱)除去水體中的色素和異味.
③把清水池中的水進一步凈化，得到自來水的方法是___________
(3)如果地震災區大范圍停水，為防止災區疾病傳染，須對臨時水源的水進行如下處理后才能飲用。
下列凈水步驟合理的順序為_______________
①加熱煮沸(填序號) ②投藥消毒 ③過濾 ④沉淀
二、拓展性練習
9.火柴是化學實驗室的必備用品，常見的火柴頭中含有以下4種物質:氯酸鉀、二氧化錳、紅磷、硫黃
(1)點燃火柴時，能聞到一股刺激性氣味，還有白煙生成，并放出熱量。請根據這些現象寫出相應的化學反應文字表達式。
（2）火柴頭中的氯酸鉀和二氧化錳有什么作用
序號 現象 文字表達式
① 聞到一股刺激性氣味
②
(3)點燃火柴時，需要將火柴頭在火柴盒的涂層上摩擦，這樣做的原因是什么
(4)從環保的角度說說，火柴的生產和使用存在哪些不足，提出你的改進建議。
10.“江河湖海”是地球上水資源的重要組成部分。
(1)許多海域的海水都遭受到了不同程度的污染，下列行為會造成海水污染的有( )。(多選題)
A.工業廢水的直接排放
B.沿海居民生活污水的任意排放
C.海輪原油的泄漏
(2)海水淡化可緩解淡水資源匱乏的問題。如右圖是一種太陽能海水淡化裝置的示意圖。水變成水蒸氣的過程中，不發生變化的是____________(填序號)。(多選題)
A.分子質量
B.分子種類
C.分子間隔
(3)電解水實驗揭示了水的組成。如右圖實驗中得到氫氣的試管是_________________(填“A”或“B”)。
三、實踐性練習
11.請任選一項，開展調查與交流實踐活動。
(1)你家的節約用水狀況看看你家的自來水收費單，注意其收費項目及階梯水價的計算方式，記錄每個月的用水總量，估算一下每月每人用多少自來水，提出可能的節約用水措施，
并評估其效果，撰寫“我家的節約用水狀況”調查報告并進行交流。
(2)你的家鄉存在缺水問題嗎 查閱當地資料，或向有關政府部門咨詢，了解你家鄉的水資源狀況
(3)你知道我國正在興建的“南水北調”工程嗎 請你收集資料，就這一工程的意義、方案及其對有關地區生態環境的影響等撰寫報告
(4)調查本校教學樓內滅火設備的配置情況，如滅火器的數量、類型放置地點、有效期限、維護等;
了解滅火器的使用方法，并在老師指導下進行一次使用滅火器滅火的實踐練習，將搜集到的相關信息記錄下來，在課后以調查報告(格式可參考下文)圖片、視頻、展板、公眾號、網頁等形式展示，與更多的人分享。

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