3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器（教学课件） 化学科粤版2024九年级上册

3.5 跨学科实践活动： 水的净化与自制净水器 Interdisciplinary practical activities: water purification and self-made water purifiers 汇报人 / XXXXXXXX > 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 第三章 维持生命的物质——氧气、水 Chapter three Life-sustaining substances – oxygen, water 学习目标 01 02 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。 03 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。 教学重点 01 制作简易净水器并完成水的净化 01 掌握净化水的常用方法 教学难点 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 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。 如何制作简易净水器？ 问题探讨 简易净水器与家用净水器的构造与功能有何不同？ 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 简易净水器 家用净水器 新课导入 A 项目指南 B 项目任务 制作简易净水器并完成水的净化 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。 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 目 录 CONTENTS 1 认识水的净化方法 2 设计与制作净水器 3 测试并优化净水器 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 认识水的净化方法 01 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 使用目测法和显微镜法观察浑浊的天然水 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 观察活动 目的 1. 取约100mL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）。（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 肉眼可见的杂质： 天然水中含有泥沙、腐殖质、藻类、浮渣等难溶物 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 使用目测法和显微镜法观察浑浊的天然水 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 观察活动 目的 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） 显微镜下浑浊的天然水（倍数 10×40） 肉眼不可见的杂质： 对人体有害的离子、色素等可溶性杂质； 以及细菌等微生物； 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 可溶性杂质 对人体有害的离子、色素等可溶性杂质； 难溶物 天然水中含有泥沙、腐殖质、藻类、浮渣等难溶物 微生物 细菌等微生物； 如何除去水中的杂质？ 浑浊的天然水中杂质可以分为哪几类？ 常用的净水方法有：沉淀法、过滤法和吸附法。 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 学习水的净化方法 观察活动 目的 1. 沉淀法 【实验3-8】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： 。 （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： 。 上层仍然保持浑浊状态，底部有沉淀物积累 静置后，上层变得相对清澈，而底部有较多的沉淀物积累 静置沉淀 吸附沉淀 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 1. 沉淀法 ①《科学》分离食盐和沙、铁屑与木屑； 利用溶解性差异 利用物质性质的差异进行混合物的分离 ②《化学》第三单元 3.2从空气中分离氧气 利用磁性和密度的差异 利用沸点不同 ③静置沉降 利用重力作用以及物质的溶解性差异 ④吸附沉淀 利用吸附剂的吸附作用来去除水中的悬浮颗粒 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 2. 过滤法 （1）过滤装置的准备。 取一张圆形滤纸对折两次，打开成圆锥形放入漏斗内，放入漏斗中； ①折纸滤纸 ②使滤纸紧贴漏斗内壁 滤纸边缘略低于漏斗口，用手压紧，并用水润湿，使滤纸紧贴漏斗内壁，二者之间不能存有气泡； 防治过滤速度过慢 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 2. 过滤法 （2）过滤操作 滤纸紧贴在漏斗内壁上。 三靠 一贴 二低 滤纸边缘低于漏斗口，液面低于滤纸边缘。 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。 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。 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 2. 过滤法 ①烧杯中得到的滤液与过滤前的水相比，有何不同？ 最大的不同在于过滤后滤液更加清澈，杂质含量更低。 过滤前的水由于含有悬浮物、颗粒物等杂质，因此显得浑浊。而经过过滤后，这些杂质被有效去除，滤液中的悬浮物和颗粒物含量大大减少，因此滤液显得更加清澈透明。 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 2. 过滤法 ②过滤是利用 性差异将 态和 态的混合物分离。 颗粒大小 厨房用的漏勺 利用过滤原理物品 提示信息 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。 饮水杯中的茶网 熬制中药用的纱布 孔径 小 好 效果 液 固 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 2. 过滤法 ③如果两次过滤后，滤液仍然浑浊，分析原因？ 滤纸破损 漏斗内液面高于滤纸边缘 承接滤液的烧杯不干净 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 3. 吸附法 【实验 3-10】取 [ 实验 3-9 ] 中滤液约 50 mL 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： 滤液的颜色变为无色，活性炭颗粒在滤液中沉淀下来 提示信息 活性炭、木炭使用前要用清水进行清洗。 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 3. 吸附法 【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。 【实验3-8】 【实验3-9】 【实验3-10】 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 新课探究 项目活动 1 认识水的净化方法 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 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。 水中的不溶性杂质和较小的悬浮颗粒 有色、异味以及部分溶解性有机物 溶解性盐类、矿物质、微量有机物等 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 新课探究 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 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。 讨论与交流>>> 天然水 流程 格栅 絮凝剂 过滤池 活性炭 消毒剂 作用 杀菌消毒 格栅 絮凝剂 反应沉淀池 过滤池 活性炭吸附池 清水池 消毒剂 配水泵 用户 初步过滤 凝聚杂质 去除杂质 吸附杂质 新课探究 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 2. 自来水厂净化处理过的水能够直接饮用吗？ 讨论与交流>>> 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） 不宜直接饮用自来水 输水管道中也难免有些不洁物质和致病细菌 自来水煮沸后再饮用 使用市售家用净水器进行二次滤水 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 新课探究 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 市售家用净水器 新课探究 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 生活饮用水卫生标准 知识视窗>>> 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。 新课探究 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 生活饮用水卫生标准 知识视窗>>> 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。 设计与制作净水器 02 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动2 设计与制作净水器 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。 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动2 设计与制作净水器 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。 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动2 设计与制作净水器 1. 方案设计 方案一 净水效果 净化 20 mL 水用时： s 回收水的体积： mL 浑浊度： . 颜色： . 气味： . 20 18 低 清澈 无异味 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动2 设计与制作净水器 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。 填料份的顺序： ‌小卵石‌：直径最大，间隙大，适宜做粗滤，去除粗大杂质 石英砂‌：比卵石小，间隙也较小，进一步过滤细小杂质 活性炭‌：未经过过滤的水会快速堵塞活性炭的孔洞，丧失吸附能力 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 净水材料填充原则： 遵循先过滤再吸附的原则 材料颗粒由上到下逐渐变小 蓬松棉‌：起支撑作用，防止活性炭随水流下 新课探究 项目活动2 设计与制作净水器 方案二 净水效果 净化 20 mL 水用时： s 回收水的体积： mL 浑浊度： . 颜色： . 气味： . 18 19 非常低 更清澈 无异味 纱布 4cm 石英砂 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动2 设计与制作净水器 （1）方案一与方案二 相同，但 不同。 讨论与交流>>> 原理 装置设计 （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？ 方案二比方案一的净水效果更好。 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动2 设计与制作净水器 讨论与交流>>> （3）你认为还有哪些措施（如串联装置）可以提升净水效果？ 提升净水效果措施： 串联多个净水装置，增加水经过的过滤层级； 优化过滤材料的种类和排列方式； 增加活性炭的用量或采用其他吸附剂； 定期更换过滤材料并保持装置的清洁； 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动2 设计与制作净水器 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 100 mL 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。 物品 石英砂 小卵石 纱布 活性炭 塑料瓶 ...... 实物图 ...... 单价 2.76元/千克 7.6元/千克 3.5元/卷 56元/千克 1元/个 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动2 设计与制作净水器 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。 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 简易净水器图 测试并优化净水器 03 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动3 测试并优化净水器 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水用时 回收水的体积 浑浊度 颜色 气味 53s 89mL 滤液不浑浊 无颜色 无气味 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动3 测试并优化净水器 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。 材料差异‌：不同小组可能使用了不同的净化材料，如石英砂、小卵石、活性炭的种类和质量可能有所不同，导致净化效果有差异。 ‌结构差异‌：净水器的结构设计可能影响水流速度和净化效率。例如，过滤层的厚度、材料的排列顺序和紧密度等都会影响净化效果。 ‌操作差异‌：在实验过程中，不同小组的操作方法可能有所不同，如注水速度、净化时间等，这些都会影响最终的净水效果。 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动3 测试并优化净水器 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。 优化净水器‌： 调整材料的排列顺序和用量，以提高净化效率。 增加或更换更高效的净化材料， 改进净水器的结构设计， ‌美化外观‌： 美观且实用的外壳，如使用环保材料、彩色纸板或塑料等。 添加装饰元素，如绘制图案、粘贴贴纸或挂上小饰品等。 确保净水器的外观整洁、美观，同时便于携带和使用。 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动3 测试并优化净水器 思路与方法导引>>> 混合物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 明确分离方法 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。 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。 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 展示与评价净水器 04 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 新课探究 项目活动 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 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。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。 新课探究 项目活动 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 过滤、吸附 主要功能 净水成本低 主要优点 净水时间短 净水效果好 净水100mL仅需53s 净水效果 回收水量达 89 mL 滤液不浑浊、无颜色、无气味 净水器说明书 新课探究 项目活动 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 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”。 新课探究 项目活动 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 实践活动>>> 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。 新课探究 项目活动 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 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。 自己小组的净水器 构造差异 家用净水器 简易多层过滤结构，物理过滤为主，成本较低，便于携带和制作 结构复杂，物理过滤，化学吸附层、生物活性层以及反渗透（RO）膜等。 新课探究 项目活动 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 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。 主要去除水中的大颗粒杂质、部分色素和异味，对于微小颗粒和溶解性污染物的去除能力有限。 反渗透膜几乎完全去除水中的所有杂质，包括细菌、病毒和大部分溶解性固体，得到接近纯水的净化水 自己小组的净水器 净水效果差异 家用净水器 新课探究 项目活动 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 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。 反渗透膜的作用 反渗透膜是一种高精度的过滤膜，其孔径极小，能够阻挡水分子以外的几乎所有物质通过。 新课探究 项目活动 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 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 新课探究 项目活动 4 展示与评价净水器 测试并优化净水器 设计与制作净水器 认识水的净化方法 展示与评价净水器 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 课堂小结 【检测题1】李时珍《本草纲目》中“烧酒”写道：“自元时始创其法，用浓酒和糟入甑，蒸令气上，用器承取滴露。……其清如水，味极浓烈，盖酒露也”。结合上文，下列说法错误的是（　　） A．酒精的沸点比水低 B．该方法比过滤净化程度高 C．该方法与蒸馏原理相似 D．“蒸令气上”发生化学变化 课堂检测 D 【检测题2】如图所示制作过滤器时，滤纸的折叠方法正确的是（　　） A．甲→乙→丙 B．甲→乙→丁 C．乙→丙→丁 D．甲→丙→丁 A 课堂检测 【检测题3】在进行过滤操作时，不会用到的仪器是（　　） A．酒精灯 B．烧杯 C．漏斗 D．玻璃棒 A 课堂检测 【检测题4】项目式学习小组制作的简易净水器（如图），下列说法正确的是（　　） A．该装置能对水进行杀菌消毒 B．该装置能除去水中颜色和异味 C．该装置能把硬水转化为软水 D．该装置能除净水中可溶性杂质 B 课堂检测 【检测题5】如图为自来水生产过程示意图。下列说法正确的是（　　） A．自来水生产过程用到活性炭利用它的吸附性 B．过滤池中主要发生化学变化 C．消毒用的二氧化氯是混合物 D．供水系统流出的水是纯净物 A 课堂检测 谢谢您的观看 THANKS 分层作业见见同课时word文档 $$