2.4 水的组成和净化 第2课时 水的净化及其综合利用 课件-2025-2026学年九年级化学沪教版(2024)上册

第 2 课时 水的净化及其综合利用 沪教版·九年级化学 第 4 节 水的组成和净化 1 1. 能运用化学方法对水进行净化，学习物质分离的实验技能； 2. 能体会化学在自来水生产过程中的重要作用，认识水资源综合利用对社会可持续发展的重要意义。 学习目标 新课导入 自然界的水 洪灾 自然界中的水往往是含有多种成分的水溶液。人们常根据生产生活的需要对水进行处理，以除去水中含有的杂质，这就是这节课要学的水的净化。 新知探究 水的净化 知识点1 交流讨论 在浙江河姆渡原始社会遗址发 现了水井遗迹，说明六七千年前我 国先民就已经开井取水了。井水滋 润孕育了无数的中华儿女，造就了 中华民族的辉煌篇章。 井水看上去比较干净，为什么？井水是否为纯水？ 中国传统的水井 自然界中并不存在完全纯净的水，只要水中的杂质对人体无害，均可以作为生活用水。对于只含固体小颗粒的浑浊的水（如泥水），有时用肉眼就可以分辨，可以采用过滤方法加以净化。 过滤 实验探究 实验步骤 1. 将一些浑浊的水倒入烧杯中，向烧杯中加入少量明矾，搅拌使明矾溶解，静止，观察现象。 【点击图片观看相关视频】 实验步骤 2. 如图所示，取一张圆形滤纸，折叠后剪成合适的大小，再展开放在漏斗中，用水湿润，作为过滤器。再按图安装好过滤装置。 实验步骤 3. 将烧杯中的上层液体倒入另一个烧杯中，余下的液体缓慢地沿着玻璃棒注入漏斗中。待液体全部过滤后，取出滤纸，观察滤液和滤纸上的物质。 实验操作中的注意事项： 思考：浑浊的水中加入明矾后发生了什么变化？明矾起什么作用？ 加入明矾后，水变澄清。明矾有一定的净水作用，可作絮凝剂（使悬浮颗粒发生凝聚而沉降的试剂）。 想一想：除实验室中用滤纸作过滤器，在生活中还有哪些可作为过滤器？ 茶壶中过滤茶叶的金属网；水塔中的沙层、活性炭等物质；家用净水器中的过滤膜、活性炭和离子交换树脂等。 调查研究 自来水的生产研究 当你使用自来水的时候，你是否知道自来水是怎样生产出来的？ 点击观看 讨论：1. 自来水生产过程中，天然水要经过沉降、过滤、杀菌消毒等净化环节，各环节的作用分别是什么？ 沉降：使液体中悬浮的固体凝聚而沉降；过滤：除去液体中的不溶性固体； 杀菌消毒：除去液体中的一些可溶性杂质。 讨论：2.天然水经处理后得到的自来水是纯净物还是混合物？为什么？ 自来水中还含有可溶性杂质，是混合物。 吸附 有些净水器利用活性炭吸附除去水中的颜色和异味，达到净水的目的。 疏松多孔 实验探究 有两瓶无色透明的液体，其中一瓶是蒸馏水，另一瓶是氯化钠溶液。通过下面的实验，能将它们区别开来吗？ 从瓶中各取少许液体，用玻璃棒分别蘸取后在酒精灯火焰上灼烧，直至水被蒸干，观察现象。 有白色固体析出的是氯化钠溶液。 外观上看起来清澈的水，也可能含有某些可溶性物质。如需制备更纯净的水，可用蒸馏等方法。实验室里，通常采用特定的蒸馏装置，加热水至沸腾，再将水蒸气冷凝，收集得到蒸馏水。 蒸馏 蒸馏实验装置及注意事项： 常用净水方法归纳： 净水 方法 原理 作用 净化程度 过滤 将液体与不溶于该液体的固体分开 除去不溶性杂质 吸附 利用活性炭等具有吸附作用的物质把水中的一些不溶性杂质滤去，同时可以吸附除去部分可溶性杂质 除去不溶性杂质、部分可溶性杂质（如色素、异味等） 蒸馏 通过加热的方法使水变成水蒸气，再冷凝成水 除去不溶性杂质和可溶性杂质 低 高 净化程度 拓展视野 用离子交换树脂净水 离子交换树脂是一种人工合成的多孔性的新型高分子材料，能够与水中的阴阳离子交换，起到净化水的作用，还可以获得去离子水。常用于处理硬水和海水。 拓展视野 用离子交换树脂净水 溶有较多含钙、镁离子的可溶性物质的天然水称为硬水；不含或仅溶有少量含钙、镁离子的可溶性物质的天然水称为软水。当硬水通过离子交换树脂时，水中的钙、镁离子被树脂交换除去，变为软水。 √ × √ √ 例1 在实验室制取蒸馏水时，下列操作不正确的是（ ） A. 在对烧瓶进行加热时，必须垫上陶土网 B. 烧瓶中加入水的体积超过了总体积的 C. 为防止加热时出现暴沸，在烧瓶中加入几粒沸石或碎瓷片 D. 为防止液体通过导管直接流到试管里，加热时不要使液体剧烈沸腾 B 水资源的综合利用 知识点2 工业上 洗涤、溶解、加热或冷却物质 农业上 灌溉农田，我国农业用水量约占用水总量的2/3 生活中 洗衣、洗澡、制作各种食物和饮料等 实验室 配制溶液、洗涤仪器、用作试剂、用排水法收集气体等 水有许多用途，人类的生产和生活离不开水。 交流讨论 请对下表数据进行多角度的分析，并借助柱状图或折线图等进行比较，你能从中得出哪些有意义的结论？各类用水所占比例发生变化的原因可能是什么？ 年份 用水总量/亿立方米 各类用水所占比例 农业用水 工业用水 生活用水 人工生态环境补水 1949 1031 97.1% 2.3% 0.6% — 1997 5566 70.4% 20.2% 9.4% — 2008 5910 62.0% 23.7% 12.3% 2.0% 2015 6103.2 63.1% 21.9% 13.0% 2.0% 2018 6015.5 61.4% 21.0% 14.3% 3.3% 2022 5998.2 63.0% 16.2% 15.1% 5.7% 我国不同年份的用水量比较 总体来看，我国不同时期的年用水总量呈现较明显的增加趋势，对于水资源总的需求量越来越大。 分析各类用水所占比例可以发现： ①农业用水比例有明显下降，进入21世纪后基本稳定； ②工业用水比例不断增加，这正是我国改革开放后工业快速发展的证明，近些年保持稳定且有下降趋势，反映了工业结构调整和用水效率的提高； ③生活用水比例持续增加反映了人民生活水平的日益提高。 ④人工生态环境补水量的比例逐渐升高，这说明我国对生态环境保护的力度逐渐加大，更重视生态环境的可持续发展。 相对于丰富的海水资源，世界上淡水资源仅占地球水量的约 2.5%。 技术设计 海水淡化的实质是将海水中的盐分与水分离，目前各国采用的方法有多种。请你从减少能源消耗和保护环境的角度，设计一种海水淡化的技术路线，画出草图并说明其工作原理。 方法 概述 冷冻法 冷冻海水使之结冰，在液态海水变成固态冰的同时盐被分离出去，从而得到淡水 蒸馏法 通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡 水的方法 离子交换法 利用离子交换树脂除去海水中的盐分，从而获得 淡水 反渗透法 使海水在高于渗透压的压力作用下从半透膜的一 侧流过，在膜的另一侧获得淡水 科学家正在探寻新方法和新技术，从海水中提取多种物质，对海水进行淡化处理（如图），以提高海水资源综合利用的价值。 海水淡化装置 缓解水资源短缺的措施： （1）探寻新方法和新技术，从海水中提取多种物质，对海水进行淡化处理，以提高海水资源综合利用的价值。 （2）运用化学方法，检测水资源受污染的程度并将其加以净化，实现水资源的重新利用。 （3）每个公民都应该树立保护水资源的意识，养成节约用水、合理用水、防止水污染的良好习惯。 例2 我国水资源非常缺乏，在生活中要注意节约用水，保护水资源。下列叙述正确的是（ ） A. 控制水中所有动植物的生长 B. 设法提高工业用水的重复利用率 C. 废水只要无色透明就可以直接排放 D. 大量开采地下水以满足社会对水的需求 B 1. 下列物质中属于纯净物的是（ ） A. 从空气中分离得到的稀有气体 B. 经过沉淀、过滤、杀菌后得到的矿泉水 C. 高锰酸钾加热完全分解后的残余物 D. 部分结冰的蒸馏水 随堂练习 【选自教材P68 练习与实践 第1题】 D 38 2. 分离下列各组混合在一起的物质，需用到过滤方法的是（ ） 氧气和二氧化碳 B. 食盐和沙子 C. 食盐和蔗糖 D. 二氧化锰和铁粉 【选自教材P68 练习与实践 第2题】 B 39 3. 为防止疾病传染，河水需经处理后方能饮用。常用的措施有：①加热煮沸；②用消毒剂杀菌消毒；③用过滤等方法净水；④自然沉降。较为合理的处理顺序是__________________ 【选自教材P68 练习与实践 第3题】 ④③②① 40 4. 某学生取少量浑浊的河水倒入烧杯中，先加入少量明矾搅拌溶解，静置一段时间后，如右图所示进行过滤。 （1）加入明矾的作用是__________________________________________________。 【选自教材P69 练习与实践 第5题】 吸附悬浮在水中的颗粒物，使其加速沉降 41 （2）过滤的方式多种多样，实验室中常用__________做过滤层。图示实验缺少的一种仪器是用是__________，其作用是______。 圆形滤纸 玻璃棒 引流 42 （3）过滤后得到的澄清的液体是纯水吗？_______（填“是”或“不是”），理由是________________________________________________。 不是 过滤只能除去难溶性杂质，水中仍有可溶性杂质 43 5. 地球上的水资源虽然丰富，但许多国家与地区的淡水资源却非常缺乏。我们在生活中要注意节约用水，保护水资源。请根据水费单估算一下你家每年的用水量和产生的生活污水量，并提出节约用水和净化生活污水的设想。 【选自教材P69 练习与实践 第6题】 44 提示：节约用水的设想： （1）定期检查家庭水管和用水设备，修复漏水问题，减少不必要的浪费； （2）使用节水型洗衣机等家电，减少用水量； （3）一水多用，如洗菜的水用于浇花、冲厕所等。 净化生活污水的设想： （1）建设家庭污水处理系统，如使用生物降解池或小型污水处理设备； （2）使用环保洗涤剂，减少污水中的有害物质含量。 课堂小结 水的净化 自来水的净化过程 净化方法 沉降 天然水→加絮凝剂→沉降→过滤→消毒杀菌→生活用水 过滤 吸附 一贴、二低、三靠 海水淡化的方法 水资源的综合利用 缓解水资源短缺的措施 蒸馏 $$让我们先来了解一下自来水厂是如何将浑浊的天然水变成清澈的自来水的。天然水加入絮凝剂后，水中的悬浮物会聚集成大颗粒，从而能更快更彻底的在沉淀池中沉降下来。随后通过过滤池除去未沉降的固体颗粒，此时水中还有一些不溶性的物质，但当经过活性炭吸附池时，由于活性炭具有吸附作用，不仅可以滤去其中的不溶性物质，还可以吸附掉一些溶解的杂质，除去臭味。最后通过如二氧化氯等氧化剂消毒，使微生物失活，经过一系列的处理，得到的水通过管道送往千家万户。上述过程中的沉淀、过滤和吸附不仅在工业中常用，同时也是实验室分离混合物常用的方法。 明矾净水实验。首先，大家要了解本次实验所需要的实验用品、实验仪器有。烧杯、药匙、玻璃棒。实验药品有。天然水明矾。这两个烧杯中分别盛放着大半烧杯浑浊的天然水，向其中一个烧杯中加入三药匙明矾粉末。用玻璃棒搅拌溶解。将烧杯静置，观察现象。可以看到，静置一段时间后，加过明矾的浑浊水漾比未加明矾的浑浊水样要澄清。由实验可知，明矾具有一定的净水能力。 实验室制取蒸馏水。实验。首先，大家要了解本次实验所需要的实验用品、实验仪器有。铁架台，蒸馏烧瓶，单孔橡胶塞，胶皮管，冷凝管，尾接管，十年网，镊子。酒精灯锥形瓶上被。实验药品有。自来水费时。其他实验用品有。温度计、木块、火柴、废液缸。首先，连接仪器，组装实验装置。将温度计塞入橡胶塞。接着把蒸馏烧瓶的支管塞入橡胶塞。将带温度计的橡胶塞塞进蒸馏烧瓶的瓶口。用水润湿冷凝管的两端接口。先用一根胶皮管连接冷凝管的出水口。再用另一根胶皮管连接冷凝管的进水口。将连接出水口的胶皮管放入水槽。将连接进水口的胶皮管接上水龙头。把冷凝管的末端塞进橡胶塞。接上尾接管。调整铁架台，根据酒精灯外焰高度调整铁圈。用铁夹夹住蒸馏烧瓶，调整铁夹，直到烧瓶底部接触到石棉网。用另一个铁架台的铁夹轻轻夹住冷凝管。调整铁架高度。将冷凝管一端与蒸馏烧瓶支管对接。同时让尾接管的尾端对准锥形瓶，瓶口调整完毕。准备制取蒸馏水。在烧瓶中加入约3分之1体积的自来水。再加入几粒，费时。连接好装置。加热前先向冷凝管通入冷却水，确保蒸汽能够及时冷却。冷却水从下口进、上口出，可以使流出物充分冷却。点燃酒精灯。加热。一段时间后，烧瓶中的水开始沸腾。产生的水蒸气在冷凝管中冷凝成液态水。经过尾接管，流进锥形瓶。气区开始流出的部分液体。继续加热。用另一个锥形瓶收集约10毫升液体。停止加热。实验结束。可以看到，加热烧瓶中的水温升高到93摄氏度左右后沸腾，在锥形瓶中收集到蒸馏水。由实验可知，通过蒸馏自来水可以得到蒸馏水。 我们来回顾一下这个实验中一些关键的地方。首先滤纸紧贴漏斗，如果中间留有气泡的话，过滤速度会变慢。其次滤纸边缘低于漏斗边缘，如果高的话液体容易洒出来，液面低于滤纸边缘，如果高出滤纸，液体就会从滤纸和漏斗的缝隙流下去，从而失去过滤的效果。还有，烧杯要靠近玻璃棒，防止液体洒出来。玻璃棒要靠三层，滤纸靠在这边容易戳破，那就又白干了。漏斗下端要紧靠烧杯内壁，这是为了防止液体飞溅。总结一下就是一贴二滴三抗以及玻璃棒的作用是引流。