跨学科实践活动2 自制净水器（同步讲义） 化学沪教版2024九年级上册

第2章 空气与水资源 跨学科实践活动2 自制净水器 实验目的 1.进一步巩固水净化的原理和方法； 2.学会设计和制作简单的净水器； 3.综合运用化学、技术、工程及跨学科知识，并对自制净水器进行评价、改进和优化，培养创新意识及敢于质疑、严谨求实的科学态度。 重点和难点 重点：利用水净化的原理和方法设计和制作简单的净水器。 难点：自制简易净水器。 ◆活动任务一 自制净水器并交流互评 1. 巩固水净化的原理和方法 净水方法 作用 变化类型 净水程度 沉降 除去颗粒较大的不溶性杂质 物理变化 ________________________________ 过滤 除去颗粒较小的不溶性杂质 吸附 除去有颜色或有气味的杂质 蒸馏 除去可溶性杂质，得到蒸馏水（纯净物） 2. 净水器设计时应考虑的问题 （1）净水器的净水材料及其作用 沉淀:可用明矾使悬浮颗粒发生凝聚而沉降; 过滤：滤纸、石子、纱布、棉花等； 吸附：常用活性炭、木炭等吸附水中色素、异味等。 （2）填充顺序：遵循过滤杂质由大到小顺序摆放 （3）水流方式： 依靠重力：由上往下倒入;依靠压力：由下往上挤入、推入 （4） 外壳材质：塑料材质、玻璃材质、木材等 注意事项: 1.按照净化程度从低到高的顺序使用净水方法； 2.按照从大到小的顺序依次去除水中的杂质； 3.根据杂质种类选择相应的净水方法和材料。 3.设计并制作一款简易的净水器 利用生活中的材料：矿泉水瓶、纱布、鹅卵石、沙子、活性炭、蓬松棉等自制净水器，分组展示净水器。 物品 石英砂 小卵石 纱布 活性炭 废弃塑料瓶 …… 单价(元/kg) 2.5 7 3元/卷 50 0.1元/个 …… 数量 100g 80g 2卷 200g 2个 （1）画出简易净水器的简图，分析各种材料的作用，并检验净化效果。 （2）净化效果的分析与评价:从净水装置的原理、选用材料、成本、使用效果等方面，对各小组制作的净水器进行评价，把评价结果填入下表中。 序号 评价维度 净水原理 选用材料 成本/单价(元/kg) 使用效果 1 过滤大颗粒 小卵石 7 净化速度快，水样浑浊，仍有颜色 2 过滤小颗粒 石英砂 2.5 净化速度较慢，水样较澄清，仍有颜色 3 吸附色素或异味 活性炭 50 净化速度很慢，水样澄清，一段时间后变为无色 4 作支撑或隔离物 纱布 3元/卷 5 作容器 塑料瓶 1元/个 即学即练 1．如图为活性炭净水器示意图，下列有关说法错误的是 A．为提高净水效果，a为入水口，b为出水口 B．活性炭不仅可以滤去不溶性物质，还可以除去异味 C．通过该装置得到的水中可能含有一些可溶性钙、镁化合物 D．该净水原理体现了“结构决定性质，性质决定用途”的化学观念 【答案】A 【详解】A、为提高净水效果，b为入水口，a为出水口，这样可使水与活性炭充分接触，净化的比较充分，符合题意； B、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，活性炭不仅可以滤去不溶性物质，还可以吸附水中的色素和异味，不符合题意； C、通过该装置只能除去一些难溶性杂质，水中的色素和异味，不能除去可溶性杂质，故通过该装置得到的水中可能含有一些可溶性钙、镁化合物，不符合题意； D、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，故可用于净水，故该净水原理体现了“结构决定性质，性质决定用途”的化学观念，不符合题意。 故选A。 2.某学校开展了“水质检测及自制净水器”的跨学科实践活动，下列说法错误的是（　　） A．该净化过程与自来水生产过程原理不同 B．塑料膜的作用是使水蒸气冷凝聚集流下 C．该净水过程中水分子的间隔会发生变化 D．玻璃杯中收集到的液态水是混合物 【答案】D 【解析】A、该净化过程类似于水的蒸馏，与自来水生产过程原理不同，故A说法正确； B、塑料膜的作用是使水蒸气冷凝聚集流下，故B说法正确； C、在水的蒸馏与液化过程中，水分子的间隔会发生变化，故C说法正确； D、图中玻璃杯中收集到的液态水中只含水这一种物质，属于纯净物，故D说法错误。 故选：D。 ◆活动任务二 探究净水效率的影响因素 1. 思路：从净水方法、装置结构、材料堆叠顺序、水流速度等方面探讨净水效率的影响因素，通过实验进行探究并得出结论。 2. 注意：实验过程中要控制单一变量，以排除其他因素对结果的干扰。 3. 设计实验（一）探究水流速度对净水效率的影响 明确问题 探究水流速度的快慢是否对净水效率有影响 提出假设 水流速度越快，净化效率越低 设计实验 （1）制作两个相同的净水器，向一个净水器快速倒入待净化后的河水水样，向另一个净水器中用注射器缓慢加入相同体积的待净化后的河水水样 （2）分别使用观测法（或TDS笔检测法）对净化水的水质进行检测评分，判断不同水流速度的净水效果 实验探究 分别将等量不同材料装入如图装置，对100 mL河水（预先滴入1滴红墨水）进行净化。 收集证据 实验序号 净水材料 净水效果 1－1 鹅卵石 净化速度快，水样浑浊，仍为红色 1－2 沙子 净化速度较慢，水样较澄清，仍为红色 1－3 活性炭 净化速度很慢，水样澄清，一段时间后，出现浅红色 4. 设计实验（二）不同水流方式对净水效率的影响 实验序号 2－1 2－2 实验装置 河水通过活性炭层的方式 自上而下 自下而上 净水效果 实验2－2净化后的水比实验2－1的更清澈 即学即练 1.化学需氧量(COD)是评价水溶液体系中有机质污染程度的指数。运用硅藻土负载纳米NiO在光催化下可处理废水COD，改善水质。相同条件下，光照越强，污水的COD降解率越高。探究不同NiO负载量对污水中COD降解率的影响，实验结果如下表。 实验编号 材料/g 污水体积/mL 污水中COD降解率 硅藻土 NiO 第1组 0.5 0 50 2% 第2组 0.5 0.1 b 10% 第3组 a 0.3 50 40% 第4组 0.5 0.5 50 80% 第5组 0.5 1.0 50 70% 下列说法不正确的是 A．实验中，a=0.5，b=50 B．实验不能说明硅藻土对污水中COD降解起作用 C．以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比是1：1 D．实验中，若NiO负载量过大，易使污水的浑浊程度增强，由此导致污水的COD降解率降低 【答案】B 【详解】A、该实验是探究不同NiO负载量对污水中COD降解率的影响，需要控制硅藻土的质量一样以及污水体积相同，故a=0.5，b=50，A正确； B、第一组实验中只有硅藻土没有NiO，对污水中COD降解也有作用，B错误； C、根据实验数据可知当硅藻土和NiO的质量均为0.5g时，污水中COD降解率最高，故硅藻土和NiO的最佳质量比是1：1，C正确； D、实验中，若NiO负载量过大，易使污水的浑浊程度增强，污水的COD降解率反而会降低，D正确。 故选B。 2.某便携式户外净水器能够除去河水、溪水中的铅离子、汞离子等有害金属离子和软化水质。下图是该便携式户外净水器的结构示意图，下列有关分析正确的是 A．将出水和入水位置互换后，净水效果更好 B．该装置利用了活性炭的吸附性 C．净化后，水中铅离子、汞离子含量升高 D．向净化后的水中加入肥皂水，产生较多浮渣 【答案】B 【详解】A、出水和入水的位置互换，水自上而下速度加快，净水时间变短，减弱了净水效果，不符合题意； B、活性炭具有疏松多孔的结构，其具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，达到净水的目的，符合题意； C、净水装置能除去水中的铅离子、汞离子，净化后，水中铅离子、汞离子含量降低，不符合题意； D、净水装置能软化水质，故向净化后的水中加入肥皂水，产生较多泡沫，不符合题意； 故选B。 2．自来水生产过程如图所示。下列说法正确的是 A．过滤过程属于物理变化 B．供水系统提供的水为纯净水 C．液氯可以除去水中的悬浮颗粒 D．可直接取用该自来水喂养金鱼 【答案】A 【详解】A、过滤过程中只是将固体与液体分离了，没有新物质生成，属于物理变化，正确； B、自来水中含有可溶性杂质，供水系统提供的水为混合物，不是纯净水，错误； C、液氯能够杀灭水中的病菌、微生物，不能除去其中的悬浮杂质，错误； D、自来水中含有液氯残留，不能直接用于喂养金鱼，应将该自来水在阳光下放置一段时间除去其中可能的液氯残留，错误。 故选A。 3．城镇经常建在河边，供居民用水，下列有关水的净化的说法正确的是 A．活性炭主要起过滤作用 B．将自来水进行消毒，可杀死细菌和病毒 C．加入明矾可以去掉水中的异味 D．蒸馏水是硬水 【答案】B 【详解】A、活性炭具有吸附性，净化水时可用活性炭除去水中的色素和异味，故选项说法错误； B、消毒就是杀灭水中的细菌病毒等微生物，故选项说法正确； C、明矾能对悬浮杂质进行吸附，使悬浮杂质沉降，不能吸附水中的色素和异味，故选项说法错误； D、硬水中含有较多可溶性的钙镁离子化合物，蒸馏可以将水中的可溶性钙镁离子化合物完全除去，得到纯水，所以蒸馏水是软水，故选项说法错误。 故选B。 4．如图是被称为“生命吸管”的便携式户外净水器的内部结构，说法错误的是 A．超滤膜可以过滤大部分颗粒杂质 B．活性炭可以吸附色素和异味 C．抗菌球通过化学变化杀菌消毒 D．通过“生命吸管”得到的水是纯净物 【答案】D 【详解】A、过滤可以除去水中的不溶性杂质，超滤膜可以过滤大部分颗粒杂质，故选项说法正确； B、活性炭疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，故选项说法正确； C、水中含有细菌，抗菌球可以使蛋白质变性，可以消灭细菌，有新物质生成，属于化学变化，故选项说法正确； D、通过“生命吸管”得到的水中仍含有可溶性杂质，属于混合物，故选项说法不正确； 故选：D。 1、 一台自制简易净水器应该具备的要求 1.可操作性：操作简单，省力; 2.净化速率：净水速率较快，耗时少; 3.净化效果：净水效果好，浊度低; 4.循环利用:方便更换填充材料; 5.便携性:轻便，体积较小。 2、 净水‌材料选择与操作易错点 1. ‌过滤材料顺序错误：小卵石应置于最上层，细沙在下层，若顺序颠倒会导致大颗粒杂质穿透滤层，降低过滤效果；活性炭需置于石英砂之后，以充分吸附色素和异味。 2. 操作不规范：‌过滤未遵循“一贴二低三靠”原则：滤纸未紧贴漏斗、液面高于滤纸边缘、仪器未清洗等均会导致过滤失败。 3、 可供参考的简易净水器装置 实践应用 某学习小组开展“自制简易净水器”的实践活动，作品如图。完成下面小题。 1．任务一：学习净水原理。下列净水过程涉及化学变化的是 A．静置沉淀 B．砂石过滤 C．活性炭吸附 D．投药消毒 2．任务二：设计并制作净水器。下列说法合理的是 A．用聚氯乙烯塑料制作外壳，安全环保 B．小卵石和石英砂主要除去可溶性杂质 C．用活性炭净水是因为其结构疏松多孔 D．蓬松棉的主要作用是提高净水的速率 3．任务三：展示并评价作品。下列评价不合理的是 A．净化水硬度变得更小 B．制作材料廉价易得 C．制作简单，操作简便 D．作品设计简洁美观 【答案】1．D 2．C 3．A 【解析】1．A、静置沉降过程中没有新物质生成，属于物理变化； B、过滤难溶物过程中只是没有新物质生成，属于物理变化； C、活性炭吸附过程中没有新物质生成，属于物理变化； D、投药消毒过程中把细菌等微生物杀死，有新物质生成，属于化学变化； 故选D； 2．A、聚氯乙烯塑料有毒，用聚氯乙烯塑料制作外壳，不安全环保，该选项说法错误； B、小卵石和石英砂等材料能够除去水中不溶性的杂质，因此该净水器能起到过滤的作用，该选项说法错误； C、活性炭净水，是因为活性炭疏松多孔，有很强的吸附能力，该选项说法正确； D、蓬松棉的主要作用是过滤除去较大的颗粒，该选项说法错误； 故选C； 3．A、该简易净水器中的小卵石和石英砂可以除去水中的难溶性杂质，活性炭可以吸附水中的色素和异味，但不能除去水中的可溶性钙、镁化合物，即不能降低水的硬度，故选项说法错误； B、小卵石、石英砂、活性炭等用品廉价易得，故选项说法正确； C、该装置制作简单，操作简便，故选项说法正确； D、据图可知，该作品设计简洁美观，故选项说法正确； 故选A。 考点一 净水的方法 【例1】家用净水器经常用活性炭除去水中的色素和异味，其净水方法是 A．过滤 B．蒸馏 C．沉降 D．吸附 【答案】D 【详解】A、过滤是将不溶于水的固体和水分离，故A错误； B、蒸馏是净化程度最高的方法，可得到纯净水，故B错误； C、明矾溶于水生成的胶状物质具有吸附性，可吸附悬浮杂质，促进水中悬浮杂质的沉降，故C错误； D、活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味，故D正确。 故选D。 【例2】生产自来水的部分处理过程如图所示。下列说法不正确的是 A． 经过处理获得的自来水仍是混合物 B．通过“过滤”可滤除水中的不溶性杂质 C．上述处理过程“…”代表的操作有“蒸馏” D．用活性炭“吸附”可除去水中的某些色素和异味 【答案】C 【详解】A、经过处理获得的自来水含有水、多种可溶性杂质，因此仍是混合物，A选项正确； B、过滤能分离液体和不溶性固体，通过“过滤”可滤除水中的不溶性杂质，B选项正确； C、图中处理过程“…”代表的操作有“消毒”，蒸馏成本非常高，自来水处理过程不包含蒸馏，C选项错误； D、活性炭疏松多孔，具有吸附性，用活性炭“吸附”可除去水中的某些色素和异味，D选项正确。 故选：C。 【变式1-1】自来水厂净化水时，除去难溶性杂质的步骤是解题要点 : 1.过滤池底部铺有干净细沙，主要起到过滤作用，其主要目的是除去难溶性杂质； 2.活性炭吸附池，可除去水中色素和异味。 3.清水池里的水不是（填“是”或“不是”）纯水，若要制得纯水，可采用的净化方法是蒸馏。 A．过滤 B．吸附 C．消毒 D．蒸馏 【答案】A 【详解】A、过滤可以除去水中的难溶性杂质，选项正确； B、吸附可以除去水中的异味和色素，选项错误； C、消毒可以杀灭水中的细菌和病毒，选项错误； D、自来水厂净化水没有蒸馏这个步骤，选项错误；故选A。 【变式2-1】目前许多公共场所都安装了直饮水机，只要将它与自来水连接，便可以除去水中的部分杂质得到直饮水。某直饮水机的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．活性炭的作用是吸附 B．超滤膜的作用是过滤，可除去水中的不溶性杂质 C．紫外光照射的作用是杀菌消毒 D．得到的直饮水是纯净物 【答案】D 【详解】A.活性炭具有吸附性，能吸附异味和色素，故A正确； B.超滤膜的作用是过滤，可以除去水中的不溶性杂质，故B正确； C.紫外光照射的作用是杀菌消毒，故C正确； D.直饮水机与自来水连接，可以除去水中的部分杂质得到直饮水，但不能除去水中所有的可溶性钙、镁化合物，则直饮水不是纯净物，故D错误； 故选D。 考点二 自制净水器 【例3】兴趣小组开展“自制净水器及水质检测”实践活动。 (1)自制净水器：如图，净水流程依标号顺序进行。 吸附剂为活性炭，因其具有 结构。 (2)水质检测：TDS值是水质的一项重要指标，某水样经自制净水器净化后的TDS值如图，净化后的水质纯度为 。 【答案】(1)疏松多孔 (2)一般 【详解】（1）活性炭具有疏松多孔的结构，故具有吸附性； （2）某水样经自制净水器净化后的TDS值为159，介于100和300之间，则净化后的水质纯度为一般。 解题要点： 【变式3-1】图1为古今净水工艺的对比，图2为自制简易净水器，请回答问题： (1)图1“漉水囊”可滤出水中浮游生物，此过程对应的操作1的名称是 。 (2)永嘉出土的明末水处理池是最早利用“木炭吸附”的净水工艺，现代净水过程中常用 代替木炭，其在净水中的作用是 。 (3)用图2的简易净水器处理河水，下面对该净水器分析不正确的是___________。 A．能杀菌消毒 B．能把硬水变为软水 C．能得到纯净水 D．能让浑浊的河水变得澄清 【答案】(1)过滤 (2) 活性炭 吸附色素和异味 (3)ABC 【详解】（1）过滤是将不溶于液体的固体与液体分开的一种方法，所以“漉水囊”可滤出水中浮游生物，此过程对应的操作1的名称是过滤； （2）由于活性炭的吸附性好于木炭，所以现代净水过程中常用活性炭代替木炭，由于活性炭具有吸附性，其在净水中可以吸附色素和异味； （3）A、该装置不能杀菌消毒，故选项说法错误； B、该装置不能除去硬水中的钙镁化合物，不能把硬水变为软水，故选项说法错误； C、该装置不能除去水中的所有杂质，不能得到纯净水，故选项说法错误； D、该装置能让浑浊的河水变得澄清，故选项说法正确； 故选：ABC。 基础达标 1.科学家设计合成了多孔石墨烯膜用于海水淡化，当海水流过石墨烯膜时，钠离子和氯离子被水分子包裹而不能通过，独立的水分子却能通过。这种海水淡化的方法属于 A．过滤 B．吸附 C．沉淀 D．消毒 【答案】A 【详解】当海水流过石墨烯膜时，钠离子和氯离子被水分子包裹而不能通过，独立的水分子却能通过，能除去海水的盐，实现了氯化钠和水的分离，过滤通过孔洞的大小分离物质，故这种海水淡化的方法类似于过滤操作； 故选：A。 5.某自来水厂的净水过程如图所示。下列说法错误的是 A．加入明矾可使悬浮杂质沉降 B．“沙滤”可去除大颗粒固体杂质 C．“水槽”中的水为纯净物 D．上述净水过程中发生了化学变化 【答案】C 【详解】A、明矾在溶于水时能形成胶状物，吸附悬浮杂质，形成较大颗粒而加快沉降，选项正确； B、“沙滤”可去除大颗粒固体杂质，选项正确； C、“水槽”中的水还含有可溶性杂质，是混合物，选项错误； D、沉淀池和沙滤的过程中没有新物质生成，发生了物理变化，空气氧化、杀菌消毒的过程，生成了新物质，发生了化学变化，选项正确； 故选C。 6.学习小组在“自制净水器”的跨学科实践活动中，制作了如图所示的净水器。下列说法错误的是（　　） A．该装置可用于淡化海水 B．纸杯中收集到的液体没有不溶物 C．该过程中水分子的种类发生改变 D．阳光照射加快了水分子运动速率 【答案】C 【解析】A、该净水器采用了蒸馏的原理，蒸馏可以除去水中的所有杂质，因此该装置可用于淡化海水，故A说法正确； B、纸杯中收集到的液体是蒸馏水，没有不溶物，故B说法正确； C、该过程属于物理变化，水分子种类没有发生改变，故C说法错误； D、分子是在不断运动的，温度越高，分子运动速率越快，因此阳光照射加快了水分子运动速率，故D说法正确。故选：C。 7.吸附、沉降、过滤和蒸馏是净化水的常用方法。请回答下列问题。 (1)明矾可以使悬浮的杂质从水中 （填“吸附”“沉降”“过滤”或“蒸馏”）出来。 (2)过滤可以除去水中的 （填“可溶性”或“不溶性”）杂质，该方法用到的玻璃仪器有 。 (3)单一操作净化程度较高的方法是 （填“吸附”“沉降”“过滤”或“蒸馏”）。 (4)综合运用沉降、过滤和蒸馏净水效果更好，其先后顺序是 。 【答案】(1)沉降 (2) 不溶性 烧杯、漏斗、玻璃棒 (3)蒸馏 (4)沉降、过滤、蒸馏 【详解】（1）明矾可用于净水，是因为明矾溶于水生成的胶状物可以吸附悬浮于水中的杂质，吸附在其表面，使其质量增大，逐渐的沉降下来，达到净水的目的，故填：沉降； （2）过滤可以除去水中的不溶性杂质，过滤用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故填：不溶性；烧杯、漏斗、玻璃棒； （3）蒸馏得到的水是纯水，是单一操作净化程度较高的净水方法，故填：蒸馏； （4）净化水时，先通过沉降使悬浮的杂质沉降，然后过滤除去不溶性杂质，最后通过蒸馏得到纯水，所以先后顺序是沉降、过滤、蒸馏。 8．化学实践小组的同学们在赤峰二道河子水库取库水，设计了一系列实践活动，对水质检测、水的净化、水的组成进行了项目化学习。 任务一：检测水质 【查阅资料】国家有关水的硬度的标准为： 类别 极软水 软水 中硬水 硬水 高硬水 以CaCO3浓度计/(mg/L) 0~75 75~150 150~300 300~450 450~700 【初步检测】 (1)同学们取少量库水，用便携式水硬度检测仪测得该库水的硬度为286.2mg/L，说明该河水属于 。 任务二：净化水 库水转化为自来水需要经过一系列步骤，但是自来水送到用户过程中仍可能被污染，因此很多公共场所使用直饮机如下图所示： (2)超滤膜的作用相当于实验室中的 操作。 (3)活性炭滤芯具有 作用，除去颜色异味的同时也除去重金属离子。 (4)紫外线灯管照射是为了杀菌消毒。直饮机使用方便，只要将其与自来水管对接，截留清除水中的有害物质(如细菌，微生物等)便能得到直饮水，直饮水属于 (选填“纯净物”或“混合物”)。 【答案】(1)中硬水 (2)过滤 (3)吸附 (4)混合物 【详解】（1）该自来水的硬度为286.2mg/L，结合表中数据可知，在150~300之间，该自来水属于中硬水； （2）超滤膜利用孔洞大小将物质分离，其作用相当于实验室中的过滤； （3）活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味； （4）根据流程图可知，直饮水是除去了不溶性杂质、颜色、异味、重金属离子、微生物的水，其中仍含有可溶性物质，属于混合物； 9．（2024·西藏日喀则·一模）城市的生活用水是经自来水厂净化处理过的。如图是自来水厂净化水的过程示意图。 (1)在自来水厂净化自来水的过程中，a池的作用主要是_______。（填序号） A．沉淀 B．过滤 C．吸附 D．蒸馏 (2)取水后加入絮凝剂，并用玻璃棒搅拌，使水中悬浮的颗粒沉降下来。下列物质可作絮凝剂的是________。 A．食盐 B．高锰酸钾 C．明矾 D．肥皂水 (3)在处理过的水样中加入一定量的肥皂水并振荡，观察到泡沫较少，浮渣较多。说明该水样属于 （填“硬水”或“软水”）。 (4)在投药消毒步骤中所发生的变化是 （填“物理变化”或“化学变化”）。 (5)水资源短缺会影响人民生活，制约经济发展。请举出一种节水的措施 。 【答案】(1)B (2)C (3)硬水 (4)化学变化 (5)洗菜水浇花等 【详解】（1）由自来水净化水的方法可知，自来水厂净化自来水的过程中，a池的作用主要是过滤。故填：B。 （2）由于明矾溶于水的生成物具有吸附性，所以取水后加入絮凝剂（明矾）的作用是：吸附悬浮杂质，加速沉降。故填：C。 （3）由于硬水中加入一定量的肥皂水振荡，观察到泡沫较少，浮渣较多，所以该水样属于硬水。故填：硬水。 （4）由于在投药消毒步骤中有新物质生成，所以发生的变化是化学变化。故填：化学变化。 （5）常见的节水措施有很多，例如：洗菜水浇花、使用节水龙头等。故填：洗菜水浇花等。 10.某兴趣小组在实验室模拟水厂将浑浊的长江水净化成自来水，并最终制成蒸馏水，其实验流程如图所示： 请回答下列问题： (1)操作1的名称是 ； (2)利用如图所示的装置进行操作2，此操作的作用是 ；待处理的水应该从 端通入。(填“a”或“b”) (3)取少量的液体D于试管中，滴入肥皂水振荡，发现有较多的浮渣产生，说明此液体为 (填“软水”或“硬水”)，生活中可以通过煮沸的方法来降低水的硬度，硬水在煮沸过程中发生的化学反应之一是：Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O，该反应属于基本反应类型中的 ；根据以上信息推测：碳酸氢钙可能具有的物理性质有 (写出一点即可)。 (4)保护水环境、珍爱水资源，是每个公民应尽的责任和义务。下列做法有利于保护水资源的是_____(填字母)。 A．大量使用化肥农药 B．工业废水处理达标后排放 C．使用含磷洗衣粉 D．生活污水直接排放 【答案】(1)过滤 (2) 除去水中的色素和异味 b (3) 硬水 分解反应 能溶于水(合理即可) (4)B 【详解】（1）操作1将不溶于液体的固体物质与液体分离的一种方法，操作1的名称是过滤。故填：过滤。 （2）操作2是吸附，作用是除去水中的色素和异味；用活性炭净水器净水时，待处理的水应该从b端通入，可以使水再容器内停留时间较长，水与活性炭充分接触，进行充分过滤，避免因为重力因素时水马上流出。故填：除去水中的色素和异味；b。 （3）取少量的液体D于试管中，滴入肥皂水振荡，发现有较多的浮渣产生，说明此液体为硬水；该反应是由一种物质生成三种物质的反应，该反应属于基本反应类型中的分解反应；硬水为溶液，碳酸氢钙是溶解在水中的，所以碳酸氢钙可能具有的物理性质有能溶于水。故填：硬水；分解反应；能溶于水(合理即可)。 （4）A.大量使用化肥农药，会导致水体污染，不利于保护水资源，故A错误； B.工业废水处理达标后排放，有利于保护水资源，故B正确； C.使用含磷洗衣粉会导致水体富营养化，不利于保护水资源，故C错误； D.生活污水直接排放会污染水资源，不利于保护水资源，故D错误。 故选：B。 11.2024年3月22日是第三十二届“世界水日”，回答下列问题： (1)游泳馆的水可以实现全年不换依旧干净清澈，其中的奥秘源自于下图的水循环系统。 ①已知硅藻土为多孔结构，其孔隙最小可达1-2微米，可阻隔固体颗粒、去除悬浮物、脱色、除味等，则硅藻土在净化水的过程中起了过滤和 作用。 ②尿素的化学式为，其中碳、氮元素的质量比为 (填最简整数比)。 ③水经过热板，提升到适宜人体的温度。此过程中水分子的大小 (填“有”或“没有”)发生改变。 (2)ClO2是常用的自来水消毒剂，下图为制取ClO2反应的微观示意图。 则方框内的物质为 (填化学式)。 【答案】(1) 吸附 3：7 没有 (2)NaCl 【详解】（1）①已知硅藻土为多孔结构，其孔隙最小可达1-2微米，可阻隔固体颗粒、去除悬浮物、脱色、除味等，则硅藻土在净化水的过程中起了过滤和吸附作用； ②尿素的化学式为CO（NH2）2，其中碳、氮元素的质量比为12：（14×2）=3：7； ③水经过热板，提升到适宜人体的温度，此过程没有新物质生成，属于物理变化，水分子的大小没有发生改变； （2）由微观反应示意图可知，根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变，反应前有4个Cl、2个Na、4个O，反应后有2个Cl、4个O，则未知物中含有2个Na、2个Cl，化学计量数为2，则方框内的物质为NaCl。 12.第31届“世界大学生夏季运动会”于2023年7月28日在成都开幕。成都大运会处处彰显“绿色、智慧、活力、共享”的办赛理念。请回答下列问题： (1)“大运空瓶行动”遍及每一个角落。场馆内提供的饮用水瓶上，设置了记号区域，鼓励人们打记号识别自己的水，喝完自己的水，这样做的目的是 ，喝完的矿泉水瓶属于 垃圾。 (2)水是生命之源。直饮水机是目前很多学校选择的饮用水供水方式，其工作流程如下图： ①中活性炭颗粒主要除去自来水中的色素和异味，这是利用了活性炭的 ； ②超滤膜的作用相当于实验室中的 (填操作名称)，该操作过程中，玻璃棒的作用是 ； ③紫外线灯管照射是为了杀菌消毒。直饮机使用方便，只要将其与自来水管对接，截留清除水中的有害物质(如细菌，微生物等)便能得到直饮水，直饮水属于 (选填“纯净物”或“混合物”)。 (3)下图表示水电解的微观过程，其中微粒运动变化的先后顺序为 。 【答案】(1) 节约用水 可回收 (2) 吸附性 过滤 引流 混合物 (3)①②④③ 【详解】（1）场馆内提供的饮用水瓶上，设置了记号区域，鼓励人们打记号识别自己的水，喝完自己的水，这样做的目的是让每个人都能找到自己的水，喝完自己的水，可以节约用水；矿泉水瓶是由塑料材料制成，废塑料有回收利用价值，矿泉水瓶属于可回收垃圾； （2）①中碳罐中含活性炭，活性炭具有吸附性，能吸附异味和色素； ②超滤膜的作用相当于实验室中的过滤；过滤时用玻璃棒引流； ③直饮水中含有水、可溶性钙、镁化合物等，属于混合物； （3）化学反应中分子先分解成原子，原子再重新结合成新分子，故水分子分解成氢原子和氧原子，氢原子结合成氢分子，氧原子结合成氧分子，顺序为：①②④③。 13．下列是自来水厂净化水的流程图和小明同学设计的过滤装置及操作示意图：    (1)请根据图回答下列问题： ①将固体和液体分开用 操作。 ②投药消毒过程发生 （填“物理”或“化学”）变化。 ③检验自来水是硬水和软水加入 ，生活中将硬水软化用 法。 (2)请根据如图回答下列问题：    该净水器不同位置的纱石所起的主要作用不同，其中活性炭的作用为 ，用此装置净化后得到的水属于 （填“纯净物”或“混合物”）；为了防止水的污染，下列各项： ①抑制水中所有动、植物的生长；②减少使用含磷洗衣粉；③禁止使用农药和化肥：④生活污水经过净化处理后再排放。其中可以采用的方法是 。 A．①②            B．②③            C．①④            D．②④ 【答案】(1) 过滤 化学 肥皂水 加热煮沸 (2) 吸附水中的色素和异味 混合物 D 【详解】（1）①将固体和液体分开，除去不溶于水的固体杂质，应进行过滤的操作。 ②投药杀菌可杀死水中的一些细菌和微生物，该过程有新物质生成，属于化学变化。 ③用肥皂水可以鉴别硬水和软水，产生泡沫多、浮渣少的是软水，产生泡沫少、浮渣多的是硬水，生活中将硬水软化用加热煮沸的方法。 （2）活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，用此装置净化后得到的水中含有许多可溶性物质，属于混合物；①抑制水中所有动、植物的生长，不利于水体的净化，故该说法错误；②减少使用含磷洗衣粉，可以有效防治水体富营养化，利于保护水资源，故该说法正确；③农药和化肥对农业生产起着重要的作用，不能禁止使用，应该合理使用农药和化肥，故该说法错误；④生活污水经过净化处理后再排放，利于减少水体污染，故该说法正确，故选D。 综合应用 14.化学兴趣小组的同学设计并制作如图所示的简易净水装置。利用该装置模拟净化当地河水。下列分析正确的是 A．小卵石的作用是除去水中的可溶性杂质 B．活性炭可吸附水中的色素和异味 C．出水口的水中不含可溶性钙、镁化合物 D．为除去水中微生物等可通过静置沉淀 【答案】B 【详解】A.小卵石的作用是除去颗粒较大的不溶性杂质，选项分析错误，故不符合题意； B.活性炭具有吸附性，可吸附水中的色素和异味，选项分析正确，故符合题意； C.出水口的水中仍含有较多的可溶性钙、镁化合物，属于硬水，选项分析错误，故不符合题意； D.杀菌消毒可以除去水中微生物等，选项分析错误，故不符合题意； 故选：B。 15.兴趣小组取京杭大运河水样进行净化实验。 (1)设计：运河水中含有泥沙等不溶性杂质以及色素、异味、矿物质、微生物等。 ①可以通过 (填操作名称)去除泥沙等不溶性杂质。 ②下图为活性炭吸附后的微观图示，活性炭具有 结构，可以吸附色素和异味分子。    (2)净化：将饮用水瓶和纱布、活性炭等组合成如图所示装置进行水的净化。其中，装置制作较合理的是 (选填“A”或“B”)。通过该装置净化后的水 (选填“适宜”或“不宜”)直接饮用。    (3)总结： ①混合物分离的一般思路和方法是(将序号排序) 。 a．分析混合物成分　　　b．找到分离方法　　　　c．寻找成分性质差异 ②自制净水器净水材料的选择需要考虑的因素有(写一条) 。 【答案】(1) 过滤 疏松多孔 (2) A 不宜 (3) acb 过滤技术、‌材料的质量和耐用性等（合理即可） 【详解】（1）①过滤可以除去不溶性杂质，可以通过过滤去除泥沙等不溶性杂质。 ②活性炭具有结构疏松多孔结构，具有吸附性，可以吸附色素和异味分子； （2）按由上到下的顺序排列应该是：用小砾石除去较大的颗粒，再用石英砂除去较小的颗粒，再用活性炭除去色素和异味，最后是蓬松棉，起支撑作用，故装置制作较合理的是A； 通过该装置净化后的水还含有可溶性杂质、细菌和微生物，不适宜直接饮用； （3）①分离混合物的一般思路：首先分析混合物的组成成分，然后利用各成分性质的差异，选择合适的方法进行分离，故正确顺序为acb； ②自制净水器净水材料的选择需要考虑的因素，包括过滤技术、‌材料的质量和耐用性以及环保无毒等（合理即可）。 16.盐城又被称为“百河之城”，下面是兴趣小组同学以“水”为主题展开的项目式学习活动。 【任务一】：验证水的组成 (1)用大塑料瓶截去瓶底，留瓶口一段约8cm～10cm，瓶口配一胶塞，由里往外塞紧。A、B两极用镀铬曲别针伸直做成，由塞子露头处连接导线。    ①与A端相连接的试管中得到的气体是 （写化学式）。 ②若与B端相连试管中气体的质量为1g，则与A端相连试管中气体的质量为 。 ③该实验得出结论：水是由 组成的。 【任务二】自制简易净水器    (2)①图1中活性炭的作用是 。 ②图2的水杯中蓄积的“水”属于 （填“硬水”或“软水”）。 【答案】(1) O2 8g 氢元素和氧元素 (2) 吸附水中的色素和异味 软水 【详解】（1）①在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，与A端相连接的试管中得到的气体较少，是氧气，故填：O2； ②与A端相连接的试管中得到的气体是氧气，则与B端相连试管中气体是氢气，水通电分解生成氢气和氧气，即，则生成氢气和氧气的质量比为：4:32=1:8，则若与B端相连试管中气体的质量为1g，则与A端相连试管中气体的质量为8g； ③电解水生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，可得水是由氢元素和氧元素组成； （2）①活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味； ②图2中水蒸发变为水蒸气，然后遇冷凝结成水滴，蓄积在水杯中，故水杯中蓄积的“水”是蒸馏水，蒸馏水中不含可溶性钙、镁化合物，属于软水； 拓展培优 17.跨学科主题学习是一种重要的学习活动方式。 活动一：自制简易净水器 如图是用废塑料瓶自制的净水器，其中塑料瓶是由 材料制成的 ，则活性炭的主要作用是 ；小卵石必须放置于细沙上方的原因是 。 活动二：土壤酸碱性对植物生长的影响 大多数农作物适宜在接近中性的土壤中生长。取某农场土壤样品，加水搅拌，静置，取上层清液，测得其pH=5.5，可以用 来进行改良，还可以用石灰氮(CaCN2)来改良，其反应原理为，则X的化学式为 。 活动三：电解水和氢氧燃料电池 如图是电解水和氢氧燃料电池的组合装置。断开S2，闭合S1，理论上正极与负极产生的气体体积比为 ，反应的化学方程式为 ，再断开S1，闭合S2，观察到小灯泡发光，此时是将 能转化为电能。该装置中玻璃导管的作用是 。 【答案】 合成 吸附作用(或吸附颜色和异味，或除色去味) 除去较大的不溶物，防止堵塞，影响过滤速度和效果 熟石灰/Ca(OH)2 H2O 1：2 化学 平衡(缓冲或调节)压强 【详解】[活动一]：塑料是合成材料之一，所以塑料瓶是由合成材料制成的；活性炭具有疏松多孔的结构，可以吸附颜色和异味，有吸附作用。自制的净水器时，小卵石可以除去比较大的不溶物，细沙除去小体积的不溶物，小卵石放置于细沙上方可以除去较大的不溶物，防止堵塞，影响过滤速度和效果。 [活动二]：溶液pH<7，呈酸性，pH>7，呈碱性。取某农场土壤样品，加水搅四时局思水拌，静置，取上层清液，测得其pH=5.5<7，呈酸性，大多数农作物适宜在接近中性的土壤中生长，所以应该加碱性物质中和，可以用熟石灰来进行改良。根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，反应前有1个Ca，1个C，2个N；反应后有1个Ca，1个C，2个N，2个O、4个H，所以2X含有2个O、4个H，则X的化学式为H2O。 [活动三]：电解水中，正极产生氧气、负极产生氢气，氧气和氢气的体积比为1：2，反应的化学方程式为；再断开S1，闭合S2，此时燃料电池在给小灯泡供电，可以观察到小灯泡发光，该过程是将化学能转化为电能。该装置中玻璃导管可以平衡(缓冲或调节)压强，以防止压强过大，将橡皮塞顶开。 18.浩海中学化学综合实践小组的同学在老师的带领下，围绕生活污水危害、净化、成分及污水处理厂的选址等展开了项目式学习之旅。 任务一：调查污水危害及处理 【调查咨询】 (1)①污水中含有的大量有害元素和氮、磷、钾等营养元素，会严重损害人体健康，影响工农业生产，造成水体富营养化。 ②污水处理厂的常见净水方法有曝气、沉淀、过滤、吸附、消毒等。曝气即在阳光下暴晒，使水中溶解的气体逸出，曝气的原理是 。 任务二：设计与制作简易净水器 【设计目的】除去生活污水中的泥沙、茶叶、食物残渣、色素等杂质。 【材料准备】①一瓶生活污水的水样。②大号饮料瓶、纱布、粗砂、细沙、活性炭等。 【设计制作】自制净水器及测试结果如下： 组别 测试结果 洁净程度 收回水的量（） 净水速度（） 一组 好 约为250 二组 中 约为90 三组 差 约为15 【交流讨论】 (2)第一组和第二组对比，得出的结论为 。 (3)第三组将活性炭放在最上层，影响活性炭吸附效果的原因是 。 任务三：探究净化后水的成分 【提出问题】净化后的水中是否含有、? 【教师指导】①净化后的水中含有。②为不溶于水和酸的白色沉淀。 【进行实验】 (4)为探究净化后水的成分，小组同学设计如下方案，并完成了实验。 实验步骤 实验现象 实验结论 ①取少量净化后的水于试管中，滴加过量的稀盐酸 含有 ②向步骤①的试管中滴入几滴 产生白色沉淀 含有 【反思评价】 (5)步骤①中发生反应的化学方程式为 。 (6)小明对步骤②的实验结论产生质疑，理由是 。 任务四：调研污水处理厂选址 【走访调研】污水处理厂大多设在：①地势较低处，便于城市污水自流入厂；②城镇、工厂及居民区的下游；③水体附近，便于污水处理后就近排入水体。 【成果分享】 (7)小组同学通过对污水的探究，认识到水体污染的危害性，深入了解了污水净化的原理和方法。在项目式学习的成果报告中，提出了许多预防和治理水体污染的建议。请你提出一条减少水体污染物产生的措施： 。 【答案】(1)气体溶解度随温度升高而减小 (2)细沙与粗砂的填充顺序影响净水效果/污水先通过粗砂净水效果好（合理即可） (3)泥沙堵塞了活性炭上的小孔/泥沙破坏了活性炭疏松多孔结构（合理即可） (4) 有气泡产生 溶液 (5) (6)步骤①中剩余的稀盐酸会与硝酸银溶液反应氯化银白色沉淀 (7)合理使用化肥和农药/工业上应用新技术/新工艺减少污染物产生生活中不使用含磷洗衣粉（合理即可） 【详解】（1）曝气即在阳光下暴晒，使水中溶解的气体逸出，是因为气体溶解度随温度升高而减小； （2）一组中水先经过粗砂再经过细沙，二组中水先经过细沙再经过粗砂，结合表中数据可知，一组比二组净水效果更好，原因是：细沙与粗砂的填充顺序影响净水效果或污水先通过粗砂净水效果好（合理即可）； （3）粗砂是过滤掉较大颗粒的不溶性杂质，细沙是过滤掉较小颗粒的不溶性杂质，而活性炭是吸附溶解在水中的异味和色素，这些物质大部分以粒子的形式存在。第三组将活性炭放在最上层，泥沙堵塞了活性炭上的小孔或泥沙破坏了活性炭疏松多孔结构，影响了活性炭的吸附效果； （4）①结论是含有碳酸根离子，和氢离子结合生成二氧化碳和水。取少量净化后的水于试管中，滴加过量的稀盐酸，会有气泡产生； ②结论是含有氯离子，和银离子结合生成氯化银白色沉淀。向步骤①的试管中滴入几滴溶液，若生成白色沉淀，证明含有银离子； （5）步骤①中是稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：； （6）步骤①中加入的稀盐酸是过量的，所以剩余的稀盐酸也会与硝酸银溶液反应氯化银白色沉淀； （7）合理使用化肥和农药、工业上应用新技术、新工艺减少污染物产生生活中不使用含磷洗衣粉等都能减少水体污染。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章 空气与水资源 跨学科实践活动2 自制净水器 实验目的 1.进一步巩固水净化的原理和方法； 2.学会设计和制作简单的净水器； 3.综合运用化学、技术、工程及跨学科知识，并对自制净水器进行评价、改进和优化，培养创新意识及敢于质疑、严谨求实的科学态度。 重点和难点 重点：利用水净化的原理和方法设计和制作简单的净水器。 难点：自制简易净水器。 ◆活动任务一 自制净水器并交流互评 1. 巩固水净化的原理和方法 净水方法 作用 变化类型 净水程度 沉降 除去颗粒较大的不溶性杂质 物理变化 ______ 过滤 除去颗粒较小的不溶性杂质 吸附 除去有颜色或有气味的杂质 蒸馏 除去可溶性杂质，得到蒸馏水（纯净物） 2. 净水器设计时应考虑的问题 （1）净水器的净水材料及其作用 沉淀:可用明矾使悬浮颗粒发生凝聚而沉降; 过滤：滤纸、石子、纱布、棉花等； 吸附：常用活性炭、木炭等吸附水中色素、异味等。 （2）填充顺序：遵循过滤杂质由大到小顺序摆放 （3）水流方式： 依靠重力：由上往下倒入;依靠压力：由下往上挤入、推入 （4） 外壳材质：塑料材质、玻璃材质、木材等 注意事项: 1.按照净化程度从低到高的顺序使用净水方法； 2.按照从大到小的顺序依次去除水中的杂质； 3.根据杂质种类选择相应的净水方法和材料。 3.设计并制作一款简易的净水器 利用生活中的材料：矿泉水瓶、纱布、鹅卵石、沙子、活性炭、蓬松棉等自制净水器，分组展示净水器。 物品 石英砂 小卵石 纱布 活性炭 废弃塑料瓶 …… 单价(元/kg) 2.5 7 3元/卷 50 0.1元/个 …… 数量 100g 80g 2卷 200g 2个 （1）画出简易净水器的简图，分析各种材料的作用，并检验净化效果。 （2）净化效果的分析与评价:从净水装置的原理、选用材料、成本、使用效果等方面，对各小组制作的净水器进行评价，把评价结果填入下表中。 序号 评价维度 净水原理 选用材料 成本/单价(元/kg) 使用效果 1 过滤大颗粒 小卵石 过滤大颗粒 净化速度很慢，水样澄清，一段时间后变 2 过滤小颗粒 石英砂 过滤大颗粒 净化速度很慢，水样澄清，一段时间后变 3 过滤大颗粒 活性炭 过滤大颗粒 净化速度很慢，水样澄清，一段时间后变 4 过滤大颗粒 小卵石 过滤大颗粒 净化速度很慢，水样澄清，一段时间后变 5 过滤大颗粒 塑料瓶 过滤大颗粒 净化速度很慢，水样澄清，一段时间后变 即学即练 1．如图为活性炭净水器示意图，下列有关说法错误的是 A．为提高净水效果，a为入水口，b为出水口 B．活性炭不仅可以滤去不溶性物质，还可以除去异味 C．通过该装置得到的水中可能含有一些可溶性钙、镁化合物 D．该净水原理体现了“结构决定性质，性质决定用途”的化学观念 2.某学校开展了“水质检测及自制净水器”的跨学科实践活动，下列说法错误的是（　　） A．该净化过程与自来水生产过程原理不同 B．塑料膜的作用是使水蒸气冷凝聚集流下 C．该净水过程中水分子的间隔会发生变化 D．玻璃杯中收集到的液态水是混合物 ◆活动任务二 探究净水效率的影响因素 1. 思路：从净水方法、装置结构、材料堆叠顺序、水流速度等方面探讨净水效率的影响因素，通过实验进行探究并得出结论。 2. 注意：实验过程中要控制单一变量，以排除其他因素对结果的干扰。 3. 设计实验（一）探究水流速度对净水效率的影响 明确问题 探究水流速度的快慢是否对净水效率有影响 提出假设 水流速度越快，净化效率越低 设计实验 （1）制作两个相同的净水器，向一个净水器快速倒入待净化后的河水水样，向另一个净水器中用注射器缓慢加入相同体积的待净化后的河水水样水质进行检测评分，判断不同水流速度 实验探究 分别将等量不同材料装入如图装置，对10 河水（预先滴入1滴红墨水）进行净化。 中用注射器缓慢加入相同体积的待净化后的河水水样水质进行检测评分，判断不同水流速度 收集证据 实验序号 净水材料 净水效果 1－1 鹅卵石 净化速 度快，水样浑浊，仍为红色 1－2 沙 子 净化速度较慢，水样较澄清，仍为红 1－3 活性炭 净化速度很慢，水样澄清，一段时间 4. 设计实验（二）不同水流方式对净水效率的影响 实验序号 2－1 2－2 实验装置 自上而下 自上而下 河水通过活性炭层的方式 自上而下 自下而上 净水效果 实验2－2净化后的水比实验2－1的更清澈 即学即练 1.化学需氧量(COD)是评价水溶液体系中有机质污染程度的指数。运用硅藻土负载纳米NiO在光催化下可处理废水COD，改善水质。相同条件下，光照越强，污水的COD降解率越高。探究不同NiO负载量对污水中COD降解率的影响，实验结果如下表。 实验编号 材料/g 污水体积/mL 污水中COD降解率 硅藻土 NiO 第1组 0.5 0 50 2% 第2组 0.5 0.1 b 10% 第3组 a 0.3 50 40% 第4组 0.5 0.5 50 80% 第5组 0.5 1.0 50 70% 下列说法不正确的是 A．实验中，a=0.5，b=50 B．实验不能说明硅藻土对污水中COD降解起作用 C．以上实验获得的硅藻土和NiO的最佳质量比是1：1 D．实验中，若NiO负载量过大，易使污水的浑浊程度增强，由此导致污水的COD降解率降低 2.某便携式户外净水器能够除去河水、溪水中的铅离子、汞离子等有害金属离子和软化水质。下图是该便携式户外净水器的结构示意图，下列有关分析正确的是 A．将出水和入水位置互换后，净水效果更好 B．该装置利用了活性炭的吸附性 C．净化后，水中铅离子、汞离子含量升高 D．向净化后的水中加入肥皂水，产生较多浮渣 1、 一台自制简易净水器应该具备的要求 1.可操作性：操作简单，省力; 2.净化速率：净水速率较快，耗时少; 3.净化效果：净水效果好，浊度低; 4.循环利用:方便更换填充材料; 5.便携性:轻便，体积较小。 2、 净水‌材料选择与操作易错点 1. ‌过滤材料顺序错误：小卵石应置于最上层，细沙在下层，若顺序颠倒会导致大颗粒杂质穿透滤层，降低过滤效果；活性炭需置于石英砂之后，以充分吸附色素和异味。 2. 操作不规范：‌过滤未遵循“一贴二低三靠”原则：滤纸未紧贴漏斗、液面高于滤纸边缘、仪器未清洗等均会导致过滤失败。 3、 可供参考的简易净水器装置 实践应用 某学习小组开展“自制简易净水器”的实践活动，作品如图。完成下面小题。 1．任务一：学习净水原理。下列净水过程涉及化学变化的是 A．静置沉淀 B．砂石过滤 C．活性炭吸附 D．投药消毒 2．任务二：设计并制作净水器。下列说法合理的是 A．用聚氯乙烯塑料制作外壳，安全环保 B．小卵石和石英砂主要除去可溶性杂质 C．用活性炭净水是因为其结构疏松多孔 D．蓬松棉的主要作用是提高净水的速率 3．任务三：展示并评价作品。下列评价不合理的是 A．净化水硬度变得更小 B．制作材料廉价易得 C．制作简单，操作简便 D．作品设计简洁美观 考点一 净水的方法 【例1】家用净水器经常用活性炭除去水中的色素和异味，其净水方法是 A．过滤 B．蒸馏 C．沉降 D．吸附 【例2】生产自来水的部分处理过程如图所示。下列说法不正确的是 A． 经过处理获得的自来水仍是混合物 B．通过“过滤”可滤除水中的不溶性杂质 C．上述处理过程“…”代表的操作有“蒸馏” D．用活性炭“吸附”可除去水中的某些色素和异味 【变式1-1】自来水厂净化水时，除去难溶性杂质的步骤是解题要点 : 1.过滤池底部铺有干净细沙，主要起到过滤作用，其主要目的是除去难溶性杂质； 2.活性炭吸附池，可除去水中色素和异味。 3.清水池里的水不是（填“是”或“不是”）纯水，若要制得纯水，可采用的净化方法是蒸馏。 A．过滤 B．吸附 C．消毒 D．蒸馏 【变式2-1】目前许多公共场所都安装了直饮水机，只要将它与自来水连接，便可以除去水中的部分杂质得到直饮水。某直饮水机的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．活性炭的作用是吸附 B．超滤膜的作用是过滤，可除去水中的不溶性杂质 C．紫外光照射的作用是杀菌消毒 D．得到的直饮水是纯净物 考点二 自制净水器 【例3】兴趣小组开展“自制净水器及水质检测”实践活动。 (1)自制净水器：如图，净水流程依标号顺序进行。 吸附剂为活性炭，因其具有 结构。 (2)水质检测：TDS值是水质的一项重要指标，某水样经自制净水器净化后的TDS值如图，净化后的水质纯度为 。 解题要点： 【变式3-1】图1为古今净水工艺的对比，图2为自制简易净水器，请回答问题： (1)图1“漉水囊”可滤出水中浮游生物，此过程对应的操作1的名称是 。 (2)永嘉出土的明末水处理池是最早利用“木炭吸附”的净水工艺，现代净水过程中常用 代替木炭，其在净水中的作用是 。 (3)用图2的简易净水器处理河水，下面对该净水器分析不正确的是___________。 A．能杀菌消毒 B．能把硬水变为软水 C．能得到纯净水 D．能让浑浊的河水变得澄清 基础达标 1.某科学家设计合成了多孔石墨烯膜用于海水淡化，当海水流过石墨烯膜时，钠离子和氯离子被水分子包裹而不能通过，独立的水分子却能通过。这种海水淡化的方法属于 A．过滤 B．吸附 C．沉淀 D．消毒 2．自来水生产过程如图所示。下列说法正确的是 A．过滤过程属于物理变化 B．供水系统提供的水为纯净水 C．液氯可以除去水中的悬浮颗粒 D．可直接取用该自来水喂养金鱼 3．城镇经常建在河边，供居民用水，下列有关水的净化的说法正确的是 A．活性炭主要起过滤作用 B．将自来水进行消毒，可杀死细菌和病毒 C．加入明矾可以去掉水中的异味 D．蒸馏水是硬水 4．如图是被称为“生命吸管”的便携式户外净水器的内部结构，说法错误的是 A．超滤膜可以过滤大部分颗粒杂质 B．活性炭可以吸附色素和异味 C．抗菌球通过化学变化杀菌消毒 D．通过“生命吸管”得到的水是纯净物 5.某自来水厂的净水过程如图所示。下列说法错误的是 A．加入明矾可使悬浮杂质沉降 B．“沙滤”可去除大颗粒固体杂质 C．“水槽”中的水为纯净物 D．上述净水过程中发生了化学变化 6.学习小组在“自制净水器”的跨学科实践活动中，制作了如图所示的净水器。下列说法错误的是（　　） A．该装置可用于淡化海水 B．纸杯中收集到的液体没有不溶物 C．该过程中水分子的种类发生改变 D．阳光照射加快了水分子运动速率 7.吸附、沉降、过滤和蒸馏是净化水的常用方法。请回答下列问题。 (1)明矾可以使悬浮的杂质从水中 （填“吸附”“沉降”“过滤”或“蒸馏”）出来。 (2)过滤可以除去水中的 （填“可溶性”或“不溶性”）杂质，该方法用到的玻璃仪器有 。 (3)单一操作净化程度较高的方法是 （填“吸附”“沉降”“过滤”或“蒸馏”）。 (4)综合运用沉降、过滤和蒸馏净水效果更好，其先后顺序是 。 8．化学实践小组的同学们在赤峰二道河子水库取库水，设计了一系列实践活动，对水质检测、水的净化、水的组成进行了项目化学习。 任务一：检测水质 【查阅资料】国家有关水的硬度的标准为： 类别 极软水 软水 中硬水 硬水 高硬水 以CaCO3浓度计/(mg/L) 0~75 75~150 150~300 300~450 450~700 【初步检测】 (1)同学们取少量库水，用便携式水硬度检测仪测得该库水的硬度为286.2mg/L，说明该河水属于 。 任务二：净化水 库水转化为自来水需要经过一系列步骤，但是自来水送到用户过程中仍可能被污染，因此很多公共场所使用直饮机如下图所示： (2)超滤膜的作用相当于实验室中的 操作。 (3)活性炭滤芯具有 作用，除去颜色异味的同时也除去重金属离子。 (4)紫外线灯管照射是为了杀菌消毒。直饮机使用方便，只要将其与自来水管对接，截留清除水中的有害物质(如细菌，微生物等)便能得到直饮水，直饮水属于 (选填“纯净物”或“混合物”)。 9．（2024·西藏日喀则·一模）城市的生活用水是经自来水厂净化处理过的。如图是自来水厂净化水的过程示意图。 (1)在自来水厂净化自来水的过程中，a池的作用主要是_______。（填序号） A．沉淀 B．过滤 C．吸附 D．蒸馏 (2)取水后加入絮凝剂，并用玻璃棒搅拌，使水中悬浮的颗粒沉降下来。下列物质可作絮凝剂的是________。 A．食盐 B．高锰酸钾 C．明矾 D．肥皂水 (3)在处理过的水样中加入一定量的肥皂水并振荡，观察到泡沫较少，浮渣较多。说明该水样属于 （填“硬水”或“软水”）。 (4)在投药消毒步骤中所发生的变化是 （填“物理变化”或“化学变化”）。 (5)水资源短缺会影响人民生活，制约经济发展。请举出一种节水的措施 。 10.某兴趣小组在实验室模拟水厂将浑浊的长江水净化成自来水，并最终制成蒸馏水，其实验流程如图所示： 请回答下列问题： (1)操作1的名称是 ； (2)利用如图所示的装置进行操作2，此操作的作用是 ；待处理的水应该从 端通入。(填“a”或“b”) (3)取少量的液体D于试管中，滴入肥皂水振荡，发现有较多的浮渣产生，说明此液体为 (填“软水”或“硬水”)，生活中可以通过煮沸的方法来降低水的硬度，硬水在煮沸过程中发生的化学反应之一是：Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O，该反应属于基本反应类型中的 ；根据以上信息推测：碳酸氢钙可能具有的物理性质有 (写出一点即可)。 (4)保护水环境、珍爱水资源，是每个公民应尽的责任和义务。下列做法有利于保护水资源的是_____(填字母)。 A．大量使用化肥农药 B．工业废水处理达标后排放 C．使用含磷洗衣粉 D．生活污水直接排放 11.2024年3月22日是第三十二届“世界水日”，回答下列问题： (1)游泳馆的水可以实现全年不换依旧干净清澈，其中的奥秘源自于下图的水循环系统。 ①已知硅藻土为多孔结构，其孔隙最小可达1-2微米，可阻隔固体颗粒、去除悬浮物、脱色、除味等，则硅藻土在净化水的过程中起了过滤和 作用。 ②尿素的化学式为，其中碳、氮元素的质量比为 (填最简整数比)。 ③水经过热板，提升到适宜人体的温度。此过程中水分子的大小 (填“有”或“没有”)发生改变。 (2)ClO2是常用的自来水消毒剂，下图为制取ClO2反应的微观示意图。 则方框内的物质为 (填化学式)。 12.第31届“世界大学生夏季运动会”于2023年7月28日在成都开幕。成都大运会处处彰显“绿色、智慧、活力、共享”的办赛理念。请回答下列问题： (1)“大运空瓶行动”遍及每一个角落。场馆内提供的饮用水瓶上，设置了记号区域，鼓励人们打记号识别自己的水，喝完自己的水，这样做的目的是 ，喝完的矿泉水瓶属于 垃圾。 (2)水是生命之源。直饮水机是目前很多学校选择的饮用水供水方式，其工作流程如下图： ①中活性炭颗粒主要除去自来水中的色素和异味，这是利用了活性炭的 ； ②超滤膜的作用相当于实验室中的 (填操作名称)，该操作过程中，玻璃棒的作用是 ； ③紫外线灯管照射是为了杀菌消毒。直饮机使用方便，只要将其与自来水管对接，截留清除水中的有害物质(如细菌，微生物等)便能得到直饮水，直饮水属于 (选填“纯净物”或“混合物”)。 (3)下图表示水电解的微观过程，其中微粒运动变化的先后顺序为 。 13．下列是自来水厂净化水的流程图和小明同学设计的过滤装置及操作示意图：    (1)请根据图回答下列问题： ①将固体和液体分开用 操作。 ②投药消毒过程发生 （填“物理”或“化学”）变化。 ③检验自来水是硬水和软水加入 ，生活中将硬水软化用 法。 (2)请根据如图回答下列问题：    该净水器不同位置的纱石所起的主要作用不同，其中活性炭的作用为 ，用此装置净化后得到的水属于 （填“纯净物”或“混合物”）；为了防止水的污染，下列各项： ①抑制水中所有动、植物的生长；②减少使用含磷洗衣粉；③禁止使用农药和化肥：④生活污水经过净化处理后再排放。其中可以采用的方法是 。 A．①②            B．②③            C．①④            D．②④ 综合应用 14.化学兴趣小组的同学设计并制作如图所示的简易净水装置。利用该装置模拟净化当地河水。下列分析正确的是 A．小卵石的作用是除去水中的可溶性杂质 B．活性炭可吸附水中的色素和异味 C．出水口的水中不含可溶性钙、镁化合物 D．为除去水中微生物等可通过静置沉淀 15.兴趣小组取京杭大运河水样进行净化实验。 (1)设计：运河水中含有泥沙等不溶性杂质以及色素、异味、矿物质、微生物等。 ①可以通过 (填操作名称)去除泥沙等不溶性杂质。 ②下图为活性炭吸附后的微观图示，活性炭具有 结构，可以吸附色素和异味分子。    (2)净化：将饮用水瓶和纱布、活性炭等组合成如图所示装置进行水的净化。其中，装置制作较合理的是 (选填“A”或“B”)。通过该装置净化后的水 (选填“适宜”或“不宜”)直接饮用。    (3)总结： ①混合物分离的一般思路和方法是(将序号排序) 。 a．分析混合物成分　　　b．找到分离方法　　　　c．寻找成分性质差异 ②自制净水器净水材料的选择需要考虑的因素有(写一条) 。 16.盐城又被称为“百河之城”，下面是兴趣小组同学以“水”为主题展开的项目式学习活动。 【任务一】：验证水的组成 (1)用大塑料瓶截去瓶底，留瓶口一段约8cm～10cm，瓶口配一胶塞，由里往外塞紧。A、B两极用镀铬曲别针伸直做成，由塞子露头处连接导线。    ①与A端相连接的试管中得到的气体是 （写化学式）。 ②若与B端相连试管中气体的质量为1g，则与A端相连试管中气体的质量为 。 ③该实验得出结论：水是由 组成的。 【任务二】自制简易净水器    (2)①图1中活性炭的作用是 。 ②图2的水杯中蓄积的“水”属于 （填“硬水”或“软水”）。 拓展培优 17.跨学科主题学习是一种重要的学习活动方式。 活动一：自制简易净水器 如图是用废塑料瓶自制的净水器，其中塑料瓶是由 材料制成的 ，则活性炭的主要作用是 ；小卵石必须放置于细沙上方的原因是 。 活动二：土壤酸碱性对植物生长的影响 大多数农作物适宜在接近中性的土壤中生长。取某农场土壤样品，加水搅拌，静置，取上层清液，测得其pH=5.5，可以用 来进行改良，还可以用石灰氮(CaCN2)来改良，其反应原理为，则X的化学式为 。 活动三：电解水和氢氧燃料电池 如图是电解水和氢氧燃料电池的组合装置。断开S2，闭合S1，理论上正极与负极产生的气体体积比为 ，反应的化学方程式为 ，再断开S1，闭合S2，观察到小灯泡发光，此时是将 能转化为电能。该装置中玻璃导管的作用是 。 18.浩海中学化学综合实践小组的同学在老师的带领下，围绕生活污水危害、净化、成分及污水处理厂的选址等展开了项目式学习之旅。 任务一：调查污水危害及处理 【调查咨询】 (1)①污水中含有的大量有害元素和氮、磷、钾等营养元素，会严重损害人体健康，影响工农业生产，造成水体富营养化。 ②污水处理厂的常见净水方法有曝气、沉淀、过滤、吸附、消毒等。曝气即在阳光下暴晒，使水中溶解的气体逸出，曝气的原理是 。 任务二：设计与制作简易净水器 【设计目的】除去生活污水中的泥沙、茶叶、食物残渣、色素等杂质。 【材料准备】①一瓶生活污水的水样。②大号饮料瓶、纱布、粗砂、细沙、活性炭等。 【设计制作】自制净水器及测试结果如下： 组别 测试结果 洁净程度 收回水的量（） 净水速度（） 一组 好 约为250 二组 中 约为90 三组 差 约为15 【交流讨论】 (2)第一组和第二组对比，得出的结论为 。 (3)第三组将活性炭放在最上层，影响活性炭吸附效果的原因是 。 任务三：探究净化后水的成分 【提出问题】净化后的水中是否含有、? 【教师指导】①净化后的水中含有。②为不溶于水和酸的白色沉淀。 【进行实验】 (4)为探究净化后水的成分，小组同学设计如下方案，并完成了实验。 实验步骤 实验现象 实验结论 ①取少量净化后的水于试管中，滴加过量的稀盐酸 含有 ②向步骤①的试管中滴入几滴 产生白色沉淀 含有 【反思评价】 (5)步骤①中发生反应的化学方程式为 。 (6)小明对步骤②的实验结论产生质疑，理由是 。 任务四：调研污水处理厂选址 【走访调研】污水处理厂大多设在：①地势较低处，便于城市污水自流入厂；②城镇、工厂及居民区的下游；③水体附近，便于污水处理后就近排入水体。 【成果分享】 (7)小组同学通过对污水的探究，认识到水体污染的危害性，深入了解了污水净化的原理和方法。在项目式学习的成果报告中，提出了许多预防和治理水体污染的建议。请你提出一条减少水体污染物产生的措施： 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $