【大单元教学】3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器 课件--科粤版（2024）化学九年级上册

(共56张PPT)
第二单元 维持生命的物质——氧气、水
课题5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器
（科粤版）九年级
上
01
教学目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
04
课堂练习
05
课堂总结
06
板书设计
教学目标
能准确描述沉淀、过滤、吸附等净水方法的原理，识别常见净水操作的适用场景，掌握混合物分离的基本思路。
01
02
学会组装简易过滤装置，规范使用漏斗、玻璃棒等仪器完成过滤操作，能通过实验对比不同净水方法的效果差异。
03
能根据水质特点选择合适的净水材料，设计并绘制简易净水器的结构示意图，用化学符号记录净水前后物质成分的变化。
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
制作简易净水器并完成水的净化。
项目任务
项目任务
◆ 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
目的 学习水的净化方法。
1. 沉淀法
实验1 取一个100mL 的烧杯，加入约70mL浑浊的天然水。
（1）静置数分钟后观察烧杯上层和底层的水，记录现象：静置数分钟后，烧杯上层的水相对变清，底层有少量沉淀物 。
（2）把少量硫酸铝 [] 或明矾加入烧杯中，搅拌后，继续观察变化，记录现象：加入硫酸铝或明矾并搅拌后，会观察到水中的浑浊物逐渐聚集形成较大颗粒，加速沉淀过程，一段时间后，上层水变得更澄清，底层沉淀物增多。
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
流程 格栅 絮凝剂 过滤池 活性炭 消毒剂
作用 除不溶性固体杂质 沉降 除不溶性固体杂质 吸附色素和异味 杀菌消毒
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
方案一 净水效果
净化20mL水用时：约120s
回收水的体积：接近20mL
浑浊度：明显降低，变得较为澄清
颜色：变浅
气味：异味减轻
任务三
设计与制作净水器
探究新知
方案一 净水效果
净化20mL水用时：约150s
回收水的体积：接近20mL
浑浊度：明显降低，变得较为澄清
颜色：比方案一更浅
气味：异味减轻程度优于方案一
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。
4cm
6cm
4cm
进水口
出水口
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)
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：3~4 mm）、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。
任务三
设计与制作净水器
探究新知
附参考材料成本：
物品 石英砂 小卵石 纱布 活性炭 塑料瓶 ……
实物图
单价 2.76元 / kg 7.6元 / kg 3.5元 / 卷 56元 / kg 1元 / 个 ……
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。
净化100mL水 回收水的体积 浑浊度 颜色 气味
180S 95ml 明显降低，较为澄清 变浅 异味减轻
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。
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