資源簡介

(共56張PPT)
3.5 跨學科實踐活動：
水的凈化與自制凈水器
Interdisciplinary practical activities: water purification and self-made water purifiers
匯報人 / XXXXXXXX >
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
第三章 維持生命的物質——氧氣、水
Chapter three Life-sustaining substances – oxygen, water
學習目標
01
02
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。
03
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。
教學重點
01 制作簡易凈水器并完成水的凈化
01 掌握凈化水的常用方法
教學難點
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
合作探究小組制作了一個簡易凈水器，柯柯和悅悅對凈水器展開了討論。
如何制作簡易凈水器？
問題探討
簡易凈水器與家用凈水器的構造與功能有何不同？
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
簡易凈水器
家用凈水器
新課導入
A
項目指南
B
項目任務
制作簡易凈水器并完成水的凈化
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。
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
目
錄
CONTENTS
1
認識水的凈化方法
2
設計與制作凈水器
3
測試并優化凈水器
4
展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
認識水的凈化方法
01
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動 1 認識水的凈化方法
使用目測法和顯微鏡法觀察渾濁的天然水
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
觀察活動
目的
1. 取約100mL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）。（注：使用新鮮提取或冷藏保存 6 小時內的天然水進行觀察）
渾濁的天然水
肉眼可見的雜質：
天然水中含有泥沙、腐殖質、藻類、浮渣等難溶物
新課探究
項目活動 1 認識水的凈化方法
使用目測法和顯微鏡法觀察渾濁的天然水
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
觀察活動
目的
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）
顯微鏡下渾濁的天然水（倍數 10×40）
肉眼不可見的雜質：
對人體有害的離子、色素等可溶性雜質；
以及細菌等微生物；
新課探究
項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
可溶性雜質
對人體有害的離子、色素等可溶性雜質；
難溶物
天然水中含有泥沙、腐殖質、藻類、浮渣等難溶物
微生物
細菌等微生物；
如何除去水中的雜質？
渾濁的天然水中雜質可以分為哪幾類？
常用的凈水方法有：沉淀法、過濾法和吸附法。
新課探究
項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
學習水的凈化方法
觀察活動
目的
1. 沉淀法
【實驗3-8】取一個100mL的燒杯，加入約70mL渾濁的天然水。
（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：
。
上層仍然保持渾濁狀態，底部有沉淀物積累
靜置后，上層變得相對清澈，而底部有較多的沉淀物積累
靜置沉淀
吸附沉淀
新課探究
項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
1. 沉淀法
①《科學》分離食鹽和沙、鐵屑與木屑；
利用溶解性差異
利用物質性質的差異進行混合物的分離
②《化學》第三單元 3.2從空氣中分離氧氣
利用磁性和密度的差異
利用沸點不同
③靜置沉降
利用重力作用以及物質的溶解性差異
④吸附沉淀
利用吸附劑的吸附作用來去除水中的懸浮顆粒
新課探究
項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
2. 過濾法
（1）過濾裝置的準備。
取一張圓形濾紙對折兩次，打開成圓錐形放入漏斗內，放入漏斗中；
①折紙濾紙
②使濾紙緊貼漏斗內壁
濾紙邊緣略低于漏斗口，用手壓緊，并用水潤濕，使濾紙緊貼漏斗內壁，二者之間不能存有氣泡；
防治過濾速度過慢
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項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
2. 過濾法
（2）過濾操作
濾紙緊貼在漏斗內壁上。
三靠
一貼
二低
濾紙邊緣低于漏斗口，液面低于濾紙邊緣。
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。
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。
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項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
2. 過濾法
①燒杯中得到的濾液與過濾前的水相比，有何不同？
最大的不同在于過濾后濾液更加清澈，雜質含量更低。
過濾前的水由于含有懸浮物、顆粒物等雜質，因此顯得渾濁。而經過過濾后，這些雜質被有效去除，濾液中的懸浮物和顆粒物含量大大減少，因此濾液顯得更加清澈透明。
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項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
2. 過濾法
②過濾是利用 性差異將 態和 態的混合物分離。
顆粒大小
廚房用的漏勺
利用過濾原理物品
提示信息
除濾紙外，小卵石、細沙、粗沙、棉花、紗布等也能用于過濾直徑大小不同的雜質。
飲水杯中的茶網
熬制中藥用的紗布
孔徑
小
好
效果
液
固
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項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
2. 過濾法
③如果兩次過濾后，濾液仍然渾濁，分析原因？
濾紙破損
漏斗內液面高于濾紙邊緣
承接濾液的燒杯不干凈
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項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
3. 吸附法
【實驗 3-10】取 [ 實驗 3-9 ] 中濾液約 50 mL 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：
濾液的顏色變為無色，活性炭顆粒在濾液中沉淀下來
提示信息
活性炭、木炭使用前要用清水進行清洗。
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項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
3. 吸附法
【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。
【實驗3-8】
【實驗3-9】
【實驗3-10】
水中較大的懸浮顆粒已經明顯減少
幾乎看不到可見的懸浮物，視野變得相對清晰
溶液變為無色，視野中也可能看不到明顯的懸浮物
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項目活動 1 認識水的凈化方法
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
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。
水中的不溶性雜質和較小的懸浮顆粒
有色、異味以及部分溶解性有機物
溶解性鹽類、礦物質、微量有機物等
提高水的清澈度
改善水的外觀和口感
改善水的清澈度
凈化效果
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測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
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。
討論與交流>>>
天然水
流程 格柵 絮凝劑 過濾池 活性炭 消毒劑
作用 殺菌消毒
格柵
絮凝劑
反應沉淀池
過濾池
活性炭吸附池
清水池
消毒劑
配水泵
用戶
初步過濾
凝聚雜質
去除雜質
吸附雜質
新課探究
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
2. 自來水廠凈化處理過的水能夠直接飲用嗎？
討論與交流>>>
自來水廠能除去天然水中大多數雜質
水體中對人體有害的離子
加氯消毒過程中殘留的含氯物質（余氯）
不宜直接飲用自來水
輸水管道中也難免有些不潔物質和致病細菌
自來水煮沸后再飲用
使用市售家用凈水器進行二次濾水
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
新課探究
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
市售家用凈水器
新課探究
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
生活飲用水衛生標準
知識視窗>>>
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），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。
新課探究
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
生活飲用水衛生標準
知識視窗>>>
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。
設計與制作凈水器
02
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動2 設計與制作凈水器
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。
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動2 設計與制作凈水器
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。
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動2 設計與制作凈水器
1. 方案設計
方案一 凈水效果
凈化 20 mL 水用時： s
回收水的體積： mL
渾濁度： .
顏色： .
氣味： .
20
18
低
清澈
無異味
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動2 設計與制作凈水器
請你思考，改變哪一種因素（如填料的厚度、順序等）可以提升方案一的凈水效果。完成方案二的設計，測試并記錄凈水效果。
填料份的順序：
小卵石 ：直徑最大，間隙大，適宜做粗濾，去除粗大雜質
石英砂 ：比卵石小，間隙也較小，進一步過濾細小雜質
活性炭 ：未經過過濾的水會快速堵塞活性炭的孔洞，喪失吸附能力
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
凈水材料填充原則：
遵循先過濾再吸附的原則
材料顆粒由上到下逐漸變小
蓬松棉 ：起支撐作用，防止活性炭隨水流下
新課探究
項目活動2 設計與制作凈水器
方案二 凈水效果
凈化 20 mL 水用時： s
回收水的體積： mL
渾濁度： .
顏色： .
氣味： .
18
19
非常低
更清澈
無異味
紗布
4cm 石英砂
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動2 設計與制作凈水器
（1）方案一與方案二 相同，但 不同。
討論與交流>>>
原理
裝置設計
（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？
方案二比方案一的凈水效果更好。
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動2 設計與制作凈水器
討論與交流>>>
（3）你認為還有哪些措施（如串聯裝置）可以提升凈水效果？
提升凈水效果措施：
串聯多個凈水裝置，增加水經過的過濾層級；
優化過濾材料的種類和排列方式；
增加活性炭的用量或采用其他吸附劑；
定期更換過濾材料并保持裝置的清潔；
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動2 設計與制作凈水器
實踐活動>>>
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 100 mL 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：3~4 mm）、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。
物品 石英砂 小卵石 紗布 活性炭 塑料瓶 ......
實物圖 ......
單價 2.76元/千克 7.6元/千克 3.5元/卷 56元/千克 1元/個
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動2 設計與制作凈水器
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。
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
簡易凈水器圖
測試并優化凈水器
03
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動3 測試并優化凈水器
實踐活動>>>
取100mL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。
凈化100mL水用時 回收水的體積 渾濁度 顏色 氣味
53s
89mL
濾液不渾濁
無顏色
無氣味
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動3 測試并優化凈水器
實踐活動>>>
（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。
材料差異 ：不同小組可能使用了不同的凈化材料，如石英砂、小卵石、活性炭的種類和質量可能有所不同，導致凈化效果有差異。
結構差異 ：凈水器的結構設計可能影響水流速度和凈化效率。例如，過濾層的厚度、材料的排列順序和緊密度等都會影響凈化效果。
操作差異 ：在實驗過程中，不同小組的操作方法可能有所不同，如注水速度、凈化時間等，這些都會影響最終的凈水效果。
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動3 測試并優化凈水器
實踐活動>>>
（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。
優化凈水器 ：
調整材料的排列順序和用量，以提高凈化效率。
增加或更換更高效的凈化材料，
改進凈水器的結構設計，
美化外觀 ：
美觀且實用的外殼，如使用環保材料、彩色紙板或塑料等。
添加裝飾元素，如繪制圖案、粘貼貼紙或掛上小飾品等。
確保凈水器的外觀整潔、美觀，同時便于攜帶和使用。
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動3 測試并優化凈水器
思路與方法導引>>>
混合物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
明確分離方法
混合物分離是利用混合物中不同組分的性質差異，選擇合適的方法將雜質分離。
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。
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
展示與評價凈水器
04
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
新課探究
項目活動 4 展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
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。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。
新課探究
項目活動 4 展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
過濾、吸附
主要功能
凈水成本低
主要優點
凈水時間短
凈水效果好
凈水100mL僅需53s
凈水效果
回收水量達 89 mL
濾液不渾濁、無顏色、無氣味
凈水器說明書
新課探究
項目活動 4 展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
實踐活動>>>
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”。
新課探究
項目活動 4 展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
實踐活動>>>
3. 改進凈水器：對比其他小組的產品，分析自己小組產品的問題，進一步改進凈水器。
新課探究
項目活動 4 展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
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。
自己小組的凈水器
構造差異
家用凈水器
簡易多層過濾結構，物理過濾為主，成本較低，便于攜帶和制作
結構復雜，物理過濾，化學吸附層、生物活性層以及反滲透（RO）膜等。
新課探究
項目活動 4 展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
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。
主要去除水中的大顆粒雜質、部分色素和異味，對于微小顆粒和溶解性污染物的去除能力有限。
反滲透膜幾乎完全去除水中的所有雜質，包括細菌、病毒和大部分溶解性固體，得到接近純水的凈化水
自己小組的凈水器
凈水效果差異
家用凈水器
新課探究
項目活動 4 展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
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。
反滲透膜的作用
反滲透膜是一種高精度的過濾膜，其孔徑極小，能夠阻擋水分子以外的幾乎所有物質通過。
新課探究
項目活動 4 展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
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。
改進和提高凈水效果的思考
引入反滲透膜技術
增加過濾層級
優化過濾材料
加強維護和管理
新課探究
項目活動 4 展示與評價凈水器
測試并優化凈水器
設計與制作凈水器
認識水的凈化方法
展示與評價凈水器
調查與交流>>>
（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。
設計問卷，涵蓋凈水器的使用情況、滿意度、維護情況等方面
調查報告：
實地觀察 ：對社區內的凈水器進行實地觀察，記錄其安裝位置、使用狀態等信息
訪談交流 ：與部分居民進行深入訪談，了解他們對凈水器的看法和使用體驗。
使用現狀
建議與措施
課堂小結
【檢測題1】李時珍《本草綱目》中“燒酒”寫道：“自元時始創其法，用濃酒和糟入甑，蒸令氣上，用器承取滴露。……其清如水，味極濃烈，蓋酒露也”。結合上文，下列說法錯誤的是（　　）
A．酒精的沸點比水低
B．該方法比過濾凈化程度高
C．該方法與蒸餾原理相似
D．“蒸令氣上”發生化學變化
課堂檢測
D
【檢測題2】如圖所示制作過濾器時，濾紙的折疊方法正確的是（　　）
A．甲→乙→丙 B．甲→乙→丁
C．乙→丙→丁 D．甲→丙→丁
A
課堂檢測
【檢測題3】在進行過濾操作時，不會用到的儀器是（　　）
A．酒精燈 B．燒杯 C．漏斗 D．玻璃棒
A
課堂檢測
【檢測題4】項目式學習小組制作的簡易凈水器（如圖），下列說法正確的是（　　）
A．該裝置能對水進行殺菌消毒
B．該裝置能除去水中顏色和異味
C．該裝置能把硬水轉化為軟水
D．該裝置能除凈水中可溶性雜質
B
課堂檢測
【檢測題5】如圖為自來水生產過程示意圖。下列說法正確的是（　　）
A．自來水生產過程用到活性炭利用它的吸附性
B．過濾池中主要發生化學變化
C．消毒用的二氧化氯是混合物
D．供水系統流出的水是純凈物
A
課堂檢測
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