第一节 水的净化与水质检测 第1课时 （教学设计） 化学北京版九年级上册

该初中化学教学设计聚焦水的净化方法（沉降、过滤、吸附、蒸馏）及混合物分离思路，以地理“三分陆地、七分海洋”知识导入，结合学生对自来水处理的生活认知，引导思考自然水不可直接饮用的原因，衔接水资源现状与净化方法的学习。 资料突出核心素养落实，科学探究与实践上通过明矾沉降演示、过滤分组实验培养操作能力，化学观念上以活性炭吸附性、蒸馏原理体现性质决定用途，科学思维上总结混合物分离“分析成分-比较性质-选方法”思路，助学生联系生活，教师易上手，提升教学效率。

第三章 探究水的奥秘 第1课时 水的净化与水质检测 一、知识目标 1.通过对水资源现状的了解，逐步树立珍惜水资源、爱护水资源的观念； 2.了解沉降、过滤、吸附、蒸馏的方法对混合物进行分离； 3. 通过观察和实验，初步形成混合物分离的一般思路和方法。 二、核心素养目标 1.化学观念：建构混合物分离与提纯的基本方法和观念，理解物质的性质决定用途。 2.科学思维：通过科学方法，初步形成混合物分离的一般思路和方法，培养逻辑思维和归纳总结的能力。 3.科学探究与实践：通过观察和实验，掌握沉降、过滤、吸附、蒸馏的方法对混合物进行分离，设计简单的水的净化实验方案并分析实验结果。 4.科学态度与责任：认识到水资源保护的重要性，树立珍惜水资源、爱护水资源的观念。 一、教学重点 1.水的净化方法、原理、操作。 二、教学难点 1.初步分离混合物的方法。 本节教学内容源于北京版初中化学九年级上册第三章《探究水的奥秘》第一节《水的净化与水质检测》，水的净化是保障人类健康、支撑工农业与城市发展的基础，能维护生态平衡，促进水资源可持续利用，地位关键且作用不可替代。对于学生理解化学与生活的紧密联系具有重要意义。 教材先介绍水资源的利用与保护，从物质性质和变化的角度引入，引导学生树立珍惜水资源、爱护水资源的观念，为后续水的净化奠定基础。接着阐述水的净化的方法，结合图片、文字等多种形式，直观地展示了水的净化过程和实验操作步骤，阐述过滤的操作要点，通过教师演示实验和学生动手实验，学会过滤的实验操作技能，深化学生对化学实验的认识。将抽象的知识具体化，注重培养学生的实践能力和化学素养，符合初中化学“从生活走向化学，从化学走向社会”的课程理念，注重理论与实践结合，有助于培养学生的化学实验基本操作技能和化学学科核心素养。 教学对象为初三的学生。在之前的学习中，学生已对实验室仪器、一些常见物质有初步了解，如仪器的使用、氧气的制取和性质等，初步掌握简单的化学实验基本操作技能，但对于实验设计和操作的严谨性、科学性方面还有待提高，学生对“水需要净化”有生活常识（如自来水处理、净水器使用），但对水如何净化操作和净化效果认识不清。 从认知能力看，学生对“水需要净化”有生活常识（如自来水处理、净水器使用），知道“水需要处理才能饮用”，但对具体净化步骤（如沉淀、过滤、吸附、消毒）的原理和逻辑顺序缺乏系统认知。已学习“混合物与纯净物”概念，能理解净化的核心是分离水中杂质，但对“过滤”等操作的化学/物理原理（如颗粒大小差异、吸附剂作用）尚未建立关联。 此外，学生混淆“过滤”（分离不溶性杂质）与“吸附”（去除可溶性色素/异味）的作用对象，无法将课堂知识与实际关联（如为何自来水不能直接饮用、净水器滤芯的更换逻辑），对“蒸馏”等深度净化方法的适用场景（如实验室纯水制备）缺乏认知。需通过“生活案例+实验操作”降低抽象性，明确各净化步骤的目的和逻辑；需了解知识的实际应用价值，避免单纯记忆步骤，自主探究和归纳总结能力有待提高。因此，教学中应结合学生已有知识和生活经验，引导学生主动思考、积极探究，逐步提升学生的化学学科素养和解决实际问题的能力。 教学环节一 新课导入 【提问】同学们，在开始今天的化学之旅前，老师想先问问大家，我们地理上面说到地球是“三分陆地、七分海洋”，自然界有很多水资源，但我们能直接饮用江、河、湖、海中的水吗？ （给学生一些思考和发言时间，鼓励学生积极分享自己的认知，如可能会井水、雨水等） 【学生回答】不能。 【讲解】大家说得都很不错。那为什么不能呢？我们用什么标准来判断水能否饮用？那么，水资源到底有多少，真正能被生产和生活利用的又有多少？不能被生产和生活利用的那部分水，我们有什么办法将水净化，被我们所利用？带着这些问题，让我们一起开启今天的学习之旅。 设计意图 1.激发学生兴趣：以提问学生熟知的地理知识作为开场，能迅速吸引学生的注意力，激发他们的表达欲望和学习兴趣，使学生主动参与到课堂中来。 2.联系地理内容：通过介绍地球是“三分陆地、七分海洋”，构建知识关联，降低认知门槛，培养跨学科思维，落实核心素养。 3.引发思考，导入新课：由我们能否直接饮用江、河、湖、海中的水问题，过渡到如何将水净化，贴近生活的情景，从生活走向化学，从化学走向社会，让学生带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 水资源的利用与保护 活动一：课堂思考引入 【引入】同学们，在开始今天的课程之前，请大家观看这3张自然界中不同水体的图片，思考一个问题：我们日常使用的水是从哪里来的？这些江、河、湖、海中的水都能直接饮用吗？为什么？ 设计意图 通过问题激发学生的学习兴趣，引导学生主动思考，为后续学习做铺垫。 活动二：水资源的现状及分布情况 【讲解】同学们，与空气一样，水也是地球上的一种重要的自然资源。在其他科学课程的学习中，我们已经了解了水资源的分布、利用与保护，那么从物质性质和变化的角度，又该怎么理解水及其相关知识呢？如何依据物质性质净化水并检测水质呢？ 【提问】哪位同学能说一说什么是水资源呢？ 【学生回答】通常把地球上的淡水资源称为水资源。 【讲解】非常好。地球表面约 71% 被海洋覆盖着，海洋是地球上最大的储水库，海水约占地球水储量的 96.53%。淡水只约占地球水储量的2.53%，其中大部分还以冰雪等形式分布在两极、高山和永久冻土层中，难以被人类直接利用。那哪部分的水资源能被生产和生活利用的？ 【学生回答】地球上水的储量虽然巨大，但真正能被生产和生活利用的只是江河湖泊和地下水中的很小一部分。 【展示图片】我们来看一下地球咸水、淡水的储量比图片。 【讲解】随着人类生产、生活的发展，天然存在的水资源愈发短缺。我国水资源现状：时空分布不均。在时间分布：夏秋季节多、冬春季节少，且年际变化大，在‌空间分布：东部多、西部少，南部多、北部少，因此，我们要保护我们的水资源。 设计意图 通过讲解、提问和展示图片，让学生清晰地了解球咸水、淡水的储量比，天然存在的水资源愈发短缺，树立珍惜水资源、爱护水资源的观念，为后续水资源的保护奠定基础 活动三：水资源利用、开发与保护的认识 【讲解】同学们，阅读课本资料或回顾科学、地理课上的相关学习内容，我们知道全社会都在为水资源利用、开发与保护出一份力。 【提问】我们国家在水资源利用、开发与保护做了什么措施，请同学们从课本资料找到相关答案？ 【学生回答】我国水资源时空分布不均，兴建水利工程是解决水资源分布不均的有效办法之一。例如，我国实施的“南水北调工程”。此外，颁布相关法律法规 是落实节约用水、保护水资源的重要途径。例如，《中华人民共和国水法》 中明确提出建设节水型社会，要求在生产和生活中节约用水，防治水污染。 【讲解】非常好，为了保护水资源，合理利用水资源：在农业方面，推广节水灌溉技术，改大水漫灌为喷灌和滴灌；在工业方面，使用新技术(如循环冷却系统)，提高水的重复利用率；在城市生活方面，倡导节水意识，使用节水器具，一水多用，随用随开。科学开发水资源：充分利用大气降水（收集雨水、拦截洪水、人工降雨）；咸水利用和海水淡化；合理开采地下水；水资源合理调配（南水北调）；兴建水利工程（如水库）。 【提问】水污染源头有哪些呢？ 【学生回答】工业三废、生活污水、农药化肥， 【讲解】说的很好，针对水污染源头，提出了这些保护措施‌：颁布《中华人民共和国水法》《中华人民共和国水污染防治法》等；工业“三废”必须经过净化处理，达标排污标准才能排放；生活污水处理达标排放标准才能排放，使用无磷洗衣粉；农业上合理使用化肥和农药，倡导使用农家肥；修复受损的水生态系统，如湿地恢复、河流治理等，提升水体的自然净化能力。 设计意图 通过阅读课本资料或回顾科学、地理课上的相关内容方式，让学生直观地了解国家在水资源利用、开发与保护上面做出的措施，认识到水资源保护的重要性，树立珍惜水资源、爱护水资源的观念。 活动四：“水资源”中的“水”的类别以及水容易被污染原因 【提问】 从物质组成及性质角度分析并解释：“水资源”中的“水”是指混合物，还是纯净物？ 【学生回答】“水资源”中的“水”通常指的是自然界中的水，包括江河湖泊水和地下水。 【讲解】因此，含有多种溶解的矿物质、有机物、微生物等杂质，属于混合物。 【提问】请同学们思考，为什水容易被污染的原因？ 【学生回答】因为我们用水多。水容易脏，水可以拿来洗东西。 【讲解】说的非常好，水容易被污染有一部分确实是人类的活动造成的。因此，从溶解性来说‌：水是一种良好的溶剂，能溶解许多物质，难以去除；从流动性来说‌：水具有流动性，一旦受污染，污染物会随水流扩散，影响更广泛的水域；从生物活性来说‌：水中的微生物和生物活动也可能导致水污染，如细菌和藻类的繁殖；从‌人类活动来说‌：工业排放、农业污染、生活污水等人类活动是水污染的主要来源。正是这些原因，水才容易被污染。 设计意图 通过提问，引导学生回顾旧知识，激活已有认知储备，为新知识学习搭建衔接桥梁，同时巩固记忆、深化理解，形成系统的知识体系。不同角度阐述水为什么容易被污染，引导学生要净化水。 教学环节三 常用净化水的方法 活动五：常用净化水的方法 【讲解】我们知道天然存在的水体都是组成复杂的混合物，水中常混有各种物质，是最常见的溶剂，可溶解很多物质，具有流动性。 【提问】 在学校或社区周边水体中取样、观察，分析我们身边的水体可能含有哪些物质？各具有什么性质？ 【学生回答】有味道、有东西、有泥沙 【讲解】说的很好，水中有不溶于水的固体杂质（如泥沙、悬浮物等）；可溶于水的物质（如盐类、糖类、有机污染物等）；溶解的气体（如氧气、二氧化碳等）；微生物和细菌，这些物质分别具有不溶于水、在水中形成溶液以及以分子形式存在于水中的性质。 【提问】请同学们思考，若除去不溶于水的物质（如泥沙）可采用什么方法？若除去能溶于水的物质可采用什么方法？ 【学生回答】捞出来？把水煮出来？ 【讲解】说的非常好，除去不溶于水的物质可采用过滤的方法，除去不溶于水的物质可采用蒸馏的方法。这些方法属于净化水的方法。我们净化水的方法有沉降、过滤、吸附、蒸馏，我们一一来学习。 设计意图 通过提问，学生获取信息，引导学生深入思考，为后续学习水的净化奠定基础。 活动六：明矾的作用 【讲解】水的净化是依据组成物质的性质差异，使用适宜方法去除水中其他物质的过程，也是混合物分离的过程。我们先了解沉降，沉降是指水中的固体颗粒物质自然下降并与液体分离的过程。对于密度较大的固体，可以自然沉降到底部，这种就叫做静置沉降，对于密度较小的固体，悬浮在水体中不易沉降，我们可以采用加絮凝剂(明矾），加快沉降，这种叫做吸附沉降。 【实验演示】向装有浑浊泥水的烧杯中加入明矾，搅拌后静置，让学生观察沉淀现象。 【提问】请同学们思考，明矾在这里起到什么作用？ 【学生回答】杂志沉降下来，明矾可以加快沉降。 【讲解】说的很好，明矾遇水后会形成胶状物质吸附固体，吸附水中的悬浮杂质，使其加速沉降 。 设计意图 通过问答方式，学生清晰的了解明矾的作用。 活动七：过滤的操作要点 【展示】展示过滤装置 【教师演示】教师折纸滤纸，边折叠边讲述将一张圆形滤纸对折两次，打开使之呈圆锥形，放入漏斗中，用玻璃棒蘸水润湿，使滤纸紧贴漏斗内壁，二者之间不能存有气泡。之后介绍过滤所需的仪器，如滤纸、漏斗、烧杯、玻璃棒等。 【学生分组实验】引导学生按照书本内容，分组进行过滤实验，组装过滤装置，将沉淀后的泥水通过滤纸过滤到另一个烧杯中，观察过滤前后水的变化。 【提问】过滤过程中有什么注意要点，引导学生总结。 【学生回答】过滤后的水变得澄清透明，滤纸的边缘一定要稍低于漏斗的边缘。倒水的速度不能太慢。 【讲解】说的很好，过滤过程中要注意滤纸紧贴漏斗内壁，滤纸边缘低于漏斗口，液面要稍低于滤纸边缘，烧杯尖嘴要紧靠引流的玻璃棒；玻璃棒的末端要轻轻斜靠在有三层滤纸的一边；漏斗下端管口要紧靠烧杯内壁；总结过滤的操作要点 “一贴、二低、三靠”。 设计意图 通过教师演示和学生操作，学生动手实验，学会过滤的实验操作技能，深化学生对化学实验的认识。有助于培养学生的化学实验基本操作技能和化学学科核心素养。 活动八：过滤失败的原因 【学生回答】为什么我们组过滤以后水还是浑浊的？要怎么办？ 【小组讨论】分组讨论为什么会出现这种情况，要怎么解决。 【学生回答】他们组滤纸破了，试试重新过滤 【讲解】很棒，说对了。如果滤液仍然浑浊，可将滤液再次进行过滤，直至滤液完全澄清。每次重新过滤时，应更换新的滤纸。如果两次过滤后，滤液仍然浑浊，应分析原因，给予调整。 【提问】我们可以从过滤的操作要点 “一贴、二低、三靠”角度思考滤液为什么会浑浊？ 【学生回答】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。 【讲解】同学们回答都正确，回答的非常好。对于过滤，我们可以了解到过滤是利用物质的溶解性差异，将液体和不溶于液体的固体，分离不溶于液体的固体颗粒的直径大小，选择适宜孔径的过滤介质。孔径越小，效果越好。 【提问】生活中常见利用过滤原理的物品有哪些？ 【学生回答】厨房用的漏勺、饮水杯中的茶网、熬制中药用的纱布。 【讲解】说的没错，随着科技的发展，我们对于过滤有了更深的研究，像膜分离技术， 膜分离技术是在 20 世纪初出现，20 世纪 60 年代后迅速崛起的一门分离新技术。实现分子级过滤的选择性分离技术，核心原理是基于半透膜的选择性通透原理，实现不同粒径分子的混合物在通过半透膜时的选择性分离，这与过滤的本质相同，科学家们根据孔径大小可以分为微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等。由于膜分离技术具有的优越性能，已经得到世界各国的普遍重视，被视为 21 世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。20 世纪 80 年代以来，我国膜分离技术进入应用阶段，同时也是新型膜技术的开发阶段。膜分离技术在食品加工、海水淡化、纯水和超纯水制备，以及医药、生物、环保等领域得到了较大规模的应用和发展 【提问】阅读资料，思考膜分离技术与过滤有什么联系，并调查了解一下家用净水装置和家用制氧机中的“膜”。 【学生回答】我们查阅资料知道家用净水装置：常采用反渗透膜或超滤膜等技术，通过膜的过滤作用去除水中的杂质、细菌、病毒等，提供清洁的饮用水。而家用制氧机：利用分子筛等膜技术，通过选择性分离空气中的氧气和氮气，提供高浓度的氧气供家庭使用。 设计意图 通过分组讨论，总结过滤失败的原因，有助于激发多元思考，锻炼协作与表达能力，高效解决复杂问题。 了解家用净水装置和家用制氧机中与过滤相关知识，做到化学与生活相联系。 活动九：活性炭的性质 【提问】我们发现过滤后的泥水带有一股味道，想问问同学们，如果家里有甲醛，家里是怎么做的？ 【学生回答】放一些活性炭。 【图片展示】活性炭及其内部结构 【小组讨论】为什么活性炭可以吸附甲醛？ 【讲解】活性炭是一种经特殊处理的炭，表面的微孔直径大多在 2 ~ 50 nm 之间。即使是少量的活性炭，也有巨大的表面积，每克活性炭的表面积为 500 ~ 1 500 m2，具有微孔结构的粉末或颗粒状固体，是一种优良的吸附剂，活性炭因其特殊的结构而具有广泛用途。 【教师演示】教师将少量活性炭放入盛有有色水的烧杯中，搅拌后让学生观察水的颜色变化 【学生回答】发现水的颜色逐渐变浅，甚至变成无色，从而直观地认识到活性炭的吸附作用。 【讲解】活性炭可吸附水中的有色物质，常用于除去有色、有味、能溶于水的杂质，如家用冰箱活性炭除味产品、活性炭呼吸面罩等。 设计意图 通过教师演示、分组讨论和图片展示，结构决定作用，直观地认识到活性炭的吸附作用，了解活性炭的用途。 活动十：净化效果 【提问】我们经过沉降、过滤、吸附后的水可以直接饮用吗？ 【学生回答】不可以。 【提问】为什么不可以，那要怎样才可以直接饮用呢？日常生活中，我们对自来水怎样处理以后才能拿来喝？ 【学生回答】水里还有一些可溶的物质，在家里，我们都是煮沸以后再喝。 【讲解】说的对，经过上面一系列操作后，得到的水仍然是混合物，存在一些可溶的物质，所以不能直接饮用，我们可以通过蒸馏的方式，得到的水就可以直接饮用。 【图片展示】蒸馏法对溶有氯化钠的水进行提纯 【讲解】蒸馏是利用物质相同条件下沸点的不同而分离，对水进行加热到水的沸点，水以气体状态离开水体，再经过冷却得到较纯净的水；而其他沸点较高（难挥发）的物质（如氯化钠）则仍留存在剩余物中。可用于除去可溶性杂质和不溶性杂质。 【提问】蒸馏得到的水是纯净物还是混合物？ 【学生回答】纯净物。 【提问】在蒸馏法对溶有氯化钠的水进行提纯中长导管和冷水的目的是什么？ 【学生回答】使水蒸气尽快冷凝为液态水。 【小组讨论】说的非常好。现在请同学们完成这个表格，小组交流，这几种净水方法中，哪种的净化程度最高？为什么？ 水中含有的杂质 主要性质 净化方法 实验室用仪器和药品 净化效果 泥沙 不溶于水 沉降、过滤 吸附 蒸馏 【小组讨论】蒸馏的净化程度最高，蒸馏过程中水以气体状态离开水体，再经过冷却得到较纯净的水，用于除去可溶性杂质和不溶性杂质。 设计意图 填写表格，通过结构化呈现，直观凸显净化方法的差异与共性，降低信息理解成本，提高认知清晰化，更好对比蒸馏与其他净水方法的不同，更有助于掌握内容。 活动十一：混合物分离的一般思路和方法 【提问】请同学们一起回顾第二章对空气组成和氧气工业制法的探究，说一说有什么相同的地方？ 【学生回答】明确氧气、氢气等物质的成分和性质，比较性质的差异性，本质是对空气组成的实际应用。空气组成研究中（如拉瓦锡实验的现代延伸），会利用氧气助燃、氮气不支持燃烧等物理特性（或伴随轻微化学变化的物理性质差异）区分并测定各成分；氧气工业制法（如分离液态空气法），则直接利用氮气（沸点-196℃）与氧气（沸点-183℃）的沸点差异，通过低温液化、精馏实现两者分离，全程无新物质生成，属于物理变化 【讲解】由此，我们可以知道混合物分离的一般思路和方法是①分析混合物成分；②比较物质性质差异；③明确分离方法。 设计意图 将零散、复杂的信息转化为系统、简洁的认知，实现信息的深度理解、高效记忆与迁移应用，实现知识的复用，提升解决问题的能力。 第三章 探究水的奥秘 第1课时 水的净化与水质检测 一、水资源的利用与保护 1.世界水资源：短缺 2.我国水资源：时空分布不均 二、净水方法 1.沉降：静置沉降、吸附沉降 絮凝剂(明矾） 2.过滤：一贴、二低、三靠 3.吸附：活性炭（微孔结构的粉末） 吸附色素和异味 4.蒸馏：净化程度最高，产物：纯净物 三、混合物分离的一般思路和方法：分析混合物成分、比较物质性质差异、明确分离方法 1.中医文化博大精深，有着几千年的悠久历史。下列中草药煎制步骤中，属于过滤操作的是（　　） A．冷水浸泡 B．加热煎制 C．去渣取液 D．灌装保存 2.下列仪器，在过滤时用不到的是（　　） A．玻璃棒 B．铁架台 C．蒸发皿 D．烧杯 3.如图是制取蒸馏水的简易装置，下列说法正确的是（　　） A．蒸馏是天然水的净化过程中净化程度最高的 B．烧杯内水的温度越高越好 C．烧杯内水的作用是密封 D．右侧小试管中得到的是硬水 4.下列净化水的方法中，净化程度最高的是（　　） A．沉降 B．吸附 C．过滤 D．蒸馏 5.下列关于水资源的认识中，错误的是（　　） A．地球表面约71%被水覆盖，故供人类生产和生活所用的水资源极为丰富 B．水是人类宝贵的自然资源，应当爱惜它 C．我国水资源总量虽然比较丰富，但人均水量少 D．水资源的不足将会造成严重的社会危机 在本次教学中，聚焦水的净化原理（沉降、过滤、吸附、蒸馏），结合示意图拆解各步骤作用，明确活性炭、明矾的功能，通过实验探究和问题引导，帮助学生对水的净化操作有了更好理解，总结混合物分离的一般思路和方法，但部分学生对过滤操作细节仍有困难。在今后教学中，增加学生动手操作机会，提高学生参与度和探究能力。同时，要加强对学生课堂反馈的关注，及时调整教学节奏和方法，以更好地达成教学目标。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$