3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器（同步课件）化学新教材科粤版九年级化学上册

该初中化学课件围绕水的净化与自制净水器，系统涵盖沉淀、过滤、吸附等净水方法，通过“制作简易净水器”项目任务导入，从认识天然水杂质种类出发，衔接净水方法学习，再到设计制作、测试优化净水器，构建“认识-实践-优化”的学习支架。 其亮点是以跨学科实践活动为核心，融合科学探究与实践（如分层研学中的过滤操作、方案设计与改进）和科学思维（如对比不同净水器材料顺序对效果的影响）。采用“问题驱动-实验探究-展示评价”教学方法，结合典例剖析和当堂诊学，既提升学生动手与创新能力，又为教师提供可操作的跨学科教学方案。

科粤版九年级上册 第三单元 维持生命的物质——氧气、水 3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器 1 设计与制作净水器 2 认识水的净化方法 1 测试并优化净水器 3 展示与评价净水器 4 学习内容导览 2 1.通过对比分析天然水与纯净水的组成差异，能列举水中主要的杂质种类，明确进行水净化处理的必要性与针对性。 2.通过对吸附、沉淀、过滤等净水方法的分析和实验，认识常见的净水方法，初步构建混合物分离与提纯的基本思路。 3.通过了解自来水厂净水流程和市售净水器净水原理，建构化学、技术、工程融合解决跨学科问题的思路与方法。 重点：掌握沉淀法、过滤法、吸附法等净化水的常用方法。 难点：设计制作简易净水器并完成水的净化。 素养锚定·课标定位 问题探讨 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？ 简易净水器与家用净水器的构造与功能有何不同？ 简易净水器 家用净水器 情境导入·问题启思 新课导入 项目任务 项目指南 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。 情境导入·问题启思 认识水的净化方法 01 6 项目活动1 认识水的净化方法 浑浊的天然水中含有哪些杂质？ 问题1 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。 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。 分层研学·探理悟新 项目活动1 认识水的净化方法 浑浊的天然水中含有哪些杂质？ 问题1 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 肉眼不可见的杂质： 对人体有害的离子、色素等可溶性杂质； 细菌等微生物。 分层研学·探理悟新 项目活动1 认识水的净化方法 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？ 问题2 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； 常用的净水方法有：沉淀法、过滤法和吸附法。 分层研学·探理悟新 水中难溶物如何除去？又该如何操作？ 问题3 1. 沉淀法 【实验3-8】取一个100 mL的烧杯，加入约70 mL浑浊的天然水。 （2）吸附沉淀 实验操作：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。 实验现象：一段时间后，上层水变得更澄清，底层沉淀物增多。 （1）静置沉淀 实验操作：静置数分钟后观察烧杯上层和底层的水。 实验现象：烧杯上层的水相对变清，底层有少量沉淀物。 静置沉淀 吸附沉淀 项目活动1 认识水的净化方法 分层研学·探理悟新 水中难溶物如何除去？又该如何操作？ 问题3 2. 过滤法 （1）制作过滤器 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。 项目活动1 认识水的净化方法 分层研学·探理悟新 水中难溶物如何除去？又该如何操作？ 问题3 2. 过滤法 （2）进行过滤操作 实验操作：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。 实验现象：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 。 项目活动1 认识水的净化方法 分层研学·探理悟新 请总结过滤操作要点有哪些？ 问题4 一贴 ①滤纸紧贴在漏斗内壁上。 ②液面低于滤纸边缘。 ①滤纸边缘低于漏斗口； 二低 三靠 ①盛液烧杯口紧靠在倾斜的玻璃棒中部； ②玻璃棒斜靠在三层滤纸一边； ③漏斗下端紧靠烧杯内壁。 项目活动1 认识水的净化方法 分层研学·探理悟新 生活中的过滤现象 项目活动1 认识水的净化方法 漏勺 茶网 纱布 孔径越小， 净化效果越好。 过滤是利用 性差异将 态和 态的混合物分离。 物质溶解 固 液 分层研学·探理悟新 水中可溶性杂质如何除去？又该如何操作？ 问题5 3. 吸附法 项目活动1 认识水的净化方法 【实验3-10】 实验操作：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。 实验现象： 滤液的颜色变浅。 分层研学·探理悟新 3. 吸附法 项目活动1 认识水的净化方法 【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 分层研学·探理悟新 项目活动1 认识水的净化方法 净水方法 浑浊天然水 难溶物 可溶性杂质 微生物 沉淀法 使水中密度较大的颗粒物质沉降 过滤法 除去水中的难溶杂质 吸附法 除去水中的色素、异味 剩余可溶性杂质未去除 知识梳理 分层研学·探理悟新 项目活动1 认识水的净化方法 讨论与交流 1. 自来水的生产过程可用下图表示，请完成表格的填写。 天然水 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 流程 作用 格栅 絮凝剂 过滤池 活性炭 消毒剂 过滤 沉淀 过滤 吸附 消毒杀菌 分层研学·探理悟新 项目活动1 认识水的净化方法 讨论与交流 2. 自来水厂净化处理过的水能够直接饮用吗？ 【资料】自来水厂能除去天然水中大多数杂质，但是水体中对人体有害的离子，以及加氯消毒过程中残留的含氯物质（余氯）是不能被完全除去的，同时输水管道中也难免有些不洁物质和致病细菌。 【分析】不宜直接饮用自来水。 自来水煮沸后再饮用，或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。 分层研学·探理悟新 项目活动1 认识水的净化方法 生活中的净水方法——市售家用净水器 分层研学·探理悟新 项目活动1 认识水的净化方法 知识视窗 生活饮用水卫生标准 生活饮用水的卫生要求： 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。 分层研学·探理悟新 【例1】兴趣小组利用如图1所示装置对浑浊的河水进行过滤。下列说法不正确的是（ ） A．图1中还缺少的仪器是玻璃棒 B．制作过滤器的过程如图2所示，其正确操作顺序为③①② C．玻璃棒要斜靠在三层滤纸一边 D．滤纸的边缘要高于漏斗的边缘 D 项目活动1 认识水的净化方法 典例剖析·逻辑释疑 【变式】用如图所示装置进行过滤，以下分析错误的是（ ） A．图中操作错误是没有用玻璃棒引流 B．改进实验方法后过滤，滤液仍然是浑浊的原因可能是滤纸破损 C．澄清的滤液是混合物 D．漏斗下端紧靠烧杯内壁为了使过滤更快 D 项目活动1 认识水的净化方法 典例剖析·逻辑释疑 设计与制作净水器 02 24 项目活动2 设计与制作净水器 设计及制作净水器时需要考虑哪些因素？ 问题1 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。 分层研学·探理悟新 项目活动2 设计与制作净水器 【方案一】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。 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 设计与制作净水器——方案一 分层研学·探理悟新 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。 设计与制作净水器——方案二 材料的填充顺序 —— 过滤杂质由大到小的顺序 小卵石>石英砂>活性炭 进水口 出水口 过滤　　 →　 　吸附 大颗粒　 小颗粒 (小卵石)　(石英砂) 色素异味 (活性炭) 蓬松棉 过滤大颗粒杂质 进一步过滤细小杂质 吸附色素、异味 防止活性炭流出 分层研学·探理悟新 项目活动2 设计与制作净水器 设计与制作净水器——方案二 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： . 纱布 4cm 石英砂 18 19 非常低 更清澈 无异味 分层研学·探理悟新 （1）方案一与方案二 相同，但 不同。 项目活动2 设计与制作净水器 讨论与交流 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。 使用的材料 顺序与厚度 （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？ 分层研学·探理悟新 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？ 提升净水效果的措施包括： 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； 分层研学·探理悟新 项目活动2 设计与制作净水器 设计与制作净水器——方案三 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。 分层研学·探理悟新 项目活动2 设计与制作净水器 设计与制作净水器——方案三 根据方案图，小组合作制作净水器。 【提示】 制作前：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。 分层研学·探理悟新 【例1】某兴趣小组的同学们利用所学知识，制作了简易净水器。关于该净水器的说法正确的是（ ） A．净水时水最后流经石子 B．净水器的空白处应为活性炭 C．该过程能将水样转化为软水 D．能把自然界中的水变成纯净物 B 项目活动2 设计与制作净水器 典例剖析·逻辑释疑 【变式】“生命吸管”可将污水净化为饮用水，其构造和原理如图，其中离子交换树脂的作用饮用水是去除水中的Ca2+、Mg2+和重金属离子。下列有关分析正确的是（ ） A．过滤棉能除去水中的可溶性杂质 B．活性炭能杀灭水中的微生物细菌 C．“生命吸管”净化后的水属于硬水 D．净水过程中水分子本身没有改变 D 项目活动2 设计与制作净水器 典例剖析·逻辑释疑 测试并优化净水器 03 35 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 分层研学·探理悟新 项目活动3 测试并优化净水器 问题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，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。 分层研学·探理悟新 项目活动3 测试并优化净水器 问题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，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。 分层研学·探理悟新 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 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。 分析混合物成分 比较物质性质差异 明确分离方法 分层研学·探理悟新 展示与评价净水器 04 40 项目活动4 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。 分层研学·探理悟新 项目活动4 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”。 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。 分层研学·探理悟新 项目活动4 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。 自制净水器：构造简单，仅能去除大颗粒杂质和部分异味，无法去除细菌、重金属等； 家用净水器：多级过滤，RO膜可截留几乎所有污染物，出水可直饮； RO膜孔径极小，仅水分子和少量矿物离子通过，拦截细菌、病毒、重金属等有害物质。 分层研学·探理悟新 项目活动4 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方法 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 分层研学·探理悟新 项目活动4 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 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。 分层研学·探理悟新 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器 水的净化方法 展示与评价净水器 过滤法：除去水中难溶性杂质 吸附法：除去水中的色素和异味 设计与制作净水器 基本原则：先过滤后吸附 填充顺序：小卵石、石英砂、活性炭 测试并优化净水器 沉淀法：悬浮物杂质沉淀 测试分析差异 优化 展示 评价 体系梳整·认知升华 1．下列关于过滤操作的叙述不正确的是 (　　) A.用玻璃棒轻轻搅动漏斗中的液体，以加快过滤速度 B.如果滤纸高于漏斗口，用剪刀剪去多余部分，使滤纸的边缘比漏斗口稍低 C.过滤操作不能降低可溶性钙、镁化合物的含量 D.用少量蒸馏水润湿滤纸，使滤纸紧贴漏斗内壁，滤纸与漏斗壁间不留气泡 A 当堂诊学·成效校验 2.目前许多学校安装了直饮水机，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。某品牌直饮水机的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.活性炭的作用是吸附 B.滤膜可除去水中的可溶性杂质 C.紫外光照射的作用是加热 D.直饮水一定是软水 A 当堂诊学·成效校验 3．某学习小组制作的净水器如图，关于该净水器的正确的是（　　） A.能把自来水变成纯净物 B.能除尽水中的可溶性杂质 C.能除去水中的色素和异味 D.净水时水最后流经小卵石 C 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 科粤版九年级上册 50 $