3.5 跨学科实践活动水的净化与自制净水器 课件(共102张PPT)

(共102张PPT)
第三单元 维持生命的物质--氧气、水
3.5 跨学科实践活动:水的净化与自制净水器
项目任务
制作简易净水器并完成水的净化。
项目指南
●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1 认识水的净化方法
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(如图3.5-1)。(注:使用新鲜提取或冷藏保存6小时内的天然水进行观察 )
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(如图3.5-2)。
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
天然水中含有泥沙、腐殖质、藻类、浮渣等难溶物，还有对人体有害的离子、色素等可溶性杂质以及细菌等微生物。
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。
目的 学习水的净化方法。
1.沉淀法
【实验3-8】取一个 100 mL的烧杯，加入约 70 m浑浊的天然水。
观察活动 >>>
(1)静置数分钟后观察烧杯上层和底层的水，记录现象________________________
____________________________________
(2)把少量硫酸铝Al2(SO4)3或明矾加入烧杯中，搅拌后，继续观察变化，记录现象:
____________________________________
____________________________________
____________________________________
2.过滤法【实验3-9】
(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(如图 3.5-3)。
2.过滤法【实验3-9】
(2)把[实验3-8]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。
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.
操作指引 >>>
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
②过滤是利用_________性差异将________态和________态的混合物
3.吸附法
【实验 3-10】取[实验 3-9]中滤液约 50 m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:
___________________________________
【实验 3-11】用显微镜分别观察[实验3-8、3-9、3-10]净化后的水记录实验现象。
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_________,吸附法除去_______，剩余_______杂质未去除。
讨论与交流 >>>
1.自来水的生产过程可用图 3.5-4 表示，请完成下面表格的填写.
流程 格栅 絮凝剂 过滤池 活性炭 消毒剂
作用 杀菌消毒
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，但是水体中对人体有害的离子,以及加氯消毒过程中残留的含氯物质(余氯)是不能被完全除去的。
同时输水管道中也难免有些不洁物质和致病细菌，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。
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)，
知识视窗 >>>
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。
项目活动 2 设计与制作净水器
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。
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。
方案一 净水效果
净化 20mL 水用时:_____s
回收水的体积:_______mL.
浑浊度:_____
颜色:_____
气味:_____
讨论与交流 >>>
(1)方案一与方案二______相同，
但________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
(3)你认为还有哪些措施(如串联装置)可以提升净水效果
讨论与交流 >>>
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 100m 浑浊的天然水)
可选择的材料:塑料瓶、剪刀、棉花、活性炭、细石英砂(粒径:0.5~1 mm)、粗石英砂(粒径:3~4mm)、小卵石(粒径:4~8 mm)、纱布等请注明材料的种类、厚度、进水口、出水口等。 净水器方案图:
附参考材料成本:
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。
项目活动 3 测试并优化净水器
实践活动 >>>
取100 m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。
(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
净化 100mL 水用时 回收水的体积 浑浊度 颜色 气味
(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。
思路与方法导引 >>>
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。
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。
分析混合物成分
比较物质性质差异
明确分离方法
项目活动 4 展示与评价净水器
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(如图3.5-6)。
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。
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”。
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
(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。
1.下图是《天工开物》中记载的甘蔗制作红糖的主要步骤，属于过滤操作的是（ ）
2.净化水的方法有:
①过滤、② 加明矾吸附沉降、③活性炭吸附、④消毒杀菌。要将混有泥沙的天然水净化成生活用的自来水,应选用的方法和顺序为（ ）
A. ①②③④ B.②④①③ C.②①③④ D.①③②④
3.我国不少地方所饮用的水来自河水。河水中常含有泥沙、悬浮物和细菌等杂质，饮用前要进行净化处理。请根据自来水厂的净水过程，回答以下有关净化处理河水的问题。
(1)为了除去较大颗粒、悬浮物杂质，需要进行的操作是
____________________________________________
(2)为了杀菌消毒，自来水厂采取的措施是
____________________________________________
(3)净化河水时加明矾的作用是
____________________________________________
(4)经处理后得到的澄清透明的水是纯净物还是混合物
其原因是_________________________________________
4.研究小组制作了两个简易净水器，设计图如下所示，请回答下列问题。
(1)二者_____________不同，使得二者净水效果有何不同
_________________________________________________
(2)同样净化50 mL浑浊的天然水,从跨学科的角度( 如物理中的压强 )思考哪个净水器更容易操作，为什么
_________________________________________________
5.市售家用净水器通常经过四级过滤，其原理如下所示，请为前三步选择合适的材料，将其序号填入框中。
①反渗透(RO)膜(去除重金属离子、细菌等)
②颗粒活性炭
④PP棉(去除泥沙、铁锈等大颗粒)
③后置活性炭(进一步改善口感)
6.请你设计实验方案，帮助柯柯从实验室加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气后的固体混合物中回收二氧化锰。(氯酸钾、氯化钾易溶于水，二氧化锰不溶于水)
反应原理
制取装置
实验步骤
①______________________
反应原理
制取装置
实验步骤
反应原理
制取装置
实验步骤
分解反应:可表示为________________一种生成多种
化合反应:可表示为_______________多种生成一种
物质分离的一般思路与方法
分析混合物成分
比较物质性质差异
比较物质性质差异
一、基础性练习
1.下列叙述中，正确的是（ ）
A.氧气不能溶于水
B.氧气的密度比空气小
C.氧气在地球上的含量最高
D.液态氧是淡蓝色的液体
2.下列有关氧气的说法不正确的是（ ）
A.木炭在氧气中能燃烧，说明氧气具有助燃性
B.物质在氧气中燃烧的反应一定是化合反应
C.铁丝在氧气中燃烧时火星四射，放出大量的热
D.动植物的新陈代谢、金属器皿的锈蚀等变化过程都需要氧气的参与
3.在烧烤活动中柯柯负责生火,下列对他的做法的分析,不合理的是（ ）
A.将大块的木炭砸成小块--增大可燃物与空气的接触面积，燃烧更充分
B.用废报纸引燃木炭--使温度升高到木炭的着火点
C.不时向烧烤炉中扇风--加速二氧化碳扩散
D.烧烤结束后，用水浇灭炭火--降低可燃物的温度
4.下列物质中，含有氧分子的是_________，含有氧元素的是_______，属于混合物的是_______，属于纯净物的是_______，属于化合物的是_______，属于氧化物的是_______，属于单质的是_______ (填序号)
①二氧化碳 ②水 高锰酸钾 ④二氧化锰 ⑤氧气 ⑥空气 ⑦氨气 ⑧氯化钠
5. 下列微观示意图中，“●”“●”分别代表不同元素的原子，各图所表示的物质中属于混合物的是_________,属于化合物的是_________,属于单质的是_______。(填序号)
6.下图是有关氧气的知识网络图(反应条件部分省略)，用化学用语回答下列问题。
(1)物质①是一种紫黑色固体，该物质是_____________
(2)物质分解生成氧气反应的文字表达式是_________
(3)生成物质③的反应属于_________ (填基本反应类型)。
(4)生成物质4的反应现象是__________________
7.实验室中，利用下列装置可以制取某些气体，请回答下列问题。
(1)写出带标号的仪器的名称:①_________ ①_________
(2)向气体发生装置内加人试剂前，应该进行的操作是
________________________________________________
(3)实验室若用高锰酸钾制取氧气，选择的发生装置是排空气法收集氧气，检验氧气是否集满的方法是若用
________________________________________________
8.水是人类赖以生存的自然资源。
(1)下列有关保护水资源的说法正确的是( )
A.生活污水可直接排放
B.工业上对污染的水体进行处理，使之符合排放标准后再排放
C.农药、化肥的施用会造成水体污染，应该禁止施用
(2)如图是水厂利用水库中的水生产自来水的主要流程，请回答下列问题
①A池中通过_________(填操作名称)除去水中的固体杂质，实验室进行此操作时，下列做法错误的是________ (填序号)。
A.玻璃棒下端要靠在三层滤纸处
B.漏斗下端要紧靠烧杯内壁
C.液面高于滤纸边缘
②吸附池中利用_________(填物质名称)除去水体中的色素和异味.
③把清水池中的水进一步净化，得到自来水的方法是___________
(3)如果地震灾区大范围停水，为防止灾区疾病传染，须对临时水源的水进行如下处理后才能饮用。
下列净水步骤合理的顺序为_______________
①加热煮沸(填序号) ②投药消毒 ③过滤 ④沉淀
二、拓展性练习
9.火柴是化学实验室的必备用品，常见的火柴头中含有以下4种物质:氯酸钾、二氧化锰、红磷、硫黄
(1)点燃火柴时，能闻到一股刺激性气味，还有白烟生成，并放出热量。请根据这些现象写出相应的化学反应文字表达式。
（2）火柴头中的氯酸钾和二氧化锰有什么作用
序号 现象 文字表达式
① 闻到一股刺激性气味
②
(3)点燃火柴时，需要将火柴头在火柴盒的涂层上摩擦，这样做的原因是什么
(4)从环保的角度说说，火柴的生产和使用存在哪些不足，提出你的改进建议。
10.“江河湖海”是地球上水资源的重要组成部分。
(1)许多海域的海水都遭受到了不同程度的污染，下列行为会造成海水污染的有( )。(多选题)
A.工业废水的直接排放
B.沿海居民生活污水的任意排放
C.海轮原油的泄漏
(2)海水淡化可缓解淡水资源匮乏的问题。如右图是一种太阳能海水淡化装置的示意图。水变成水蒸气的过程中，不发生变化的是____________(填序号)。(多选题)
A.分子质量
B.分子种类
C.分子间隔
(3)电解水实验揭示了水的组成。如右图实验中得到氢气的试管是_________________(填“A”或“B”)。
三、实践性练习
11.请任选一项，开展调查与交流实践活动。
(1)你家的节约用水状况看看你家的自来水收费单，注意其收费项目及阶梯水价的计算方式，记录每个月的用水总量，估算一下每月每人用多少自来水，提出可能的节约用水措施，
并评估其效果，撰写“我家的节约用水状况”调查报告并进行交流。
(2)你的家乡存在缺水问题吗 查阅当地资料，或向有关政府部门咨询，了解你家乡的水资源状况
(3)你知道我国正在兴建的“南水北调”工程吗 请你收集资料，就这一工程的意义、方案及其对有关地区生态环境的影响等撰写报告
(4)调查本校教学楼内灭火设备的配置情况，如灭火器的数量、类型放置地点、有效期限、维护等;
了解灭火器的使用方法，并在老师指导下进行一次使用灭火器灭火的实践练习，将搜集到的相关信息记录下来，在课后以调查报告(格式可参考下文)图片、视频、展板、公众号、网页等形式展示，与更多的人分享。