4.1 水资源及其利用 第2课时（教学设计）化学新教材人教版九年级上册

该初中化学教学设计聚焦水的净化核心知识，涵盖沉降、过滤、吸附、蒸馏四种方法，硬水与软水的区分及软化，自来水厂净水流程等要点。通过实物展示浑浊江水与自来水对比提问，联系生活经验引出净水需求，承接纯净物混合物概念，为后续分离提纯知识搭建学习支架。 此资料以生活情境驱动教学，借助《自来水厂净水过程》视频、明矾净水和蒸馏实验演示，结合问题链引导学生分析过滤操作要点及失败原因，落实科学探究与实践。通过拆解净水器滤芯剖析活性炭吸附原理，培养科学思维，结合硬水危害树立科学态度与责任，助力学生构建知识体系，提升教师教学效率。

课题1 水资源及其利用 第2课时 水的净化 年级 九年级 学科 化学 课型 新授课 教材 人教版上册 第四单元 课题1 第2课时 教学目标 1. 掌握沉降、吸附、过滤、蒸馏四种常见净水方法的原理，熟悉过滤操作“一贴二低三靠”的核心要点，能分析过滤后滤液浑浊的常见原因，可实现固液混合物分离。 2. 能准确区分硬水与软水，了解硬水的成分、生产生活中的危害，掌握煮沸、蒸馏两种硬水软化的方法。 3.能梳理自来水厂的完整净水流程，能准确判断净水过程中发生的物理变化与化学变化。 4.能区分天然水、自来水、蒸馏水的差异，可根据水中杂质类型选择合适的净水方法。 教学重点 净水的常用方法（沉降、吸附、过滤、蒸馏）及硬水软化的方法。 教学难点 区分不同净水方法的净化程度，能根据净水需求选择合理的净水方案。 教材分析 本节教学内容选自人教版九年级化学上册第四单元《自然界的水》课题1第2课时，是“身边的化学物质”主题下的核心内容，兼具学科知识性与生活实用性，在初中化学知识体系中起到承上启下的作用。承接此前学生已掌握的纯净物、混合物分类概念，以及基本实验操作技能，也为后续溶液的分离提纯、酸碱盐除杂等知识点的学习奠定方法基础，同时契合新课标中“化学与社会·跨学科实践”的要求，引导学生用化学知识解决生活实际问题。 教材编排从生活情境切入，以“天然水能否直接饮用”的问题驱动，依次呈现沉降、过滤、吸附、蒸馏4种核心净水方法，明确了不同方法的净化原理与操作规范，同时引入硬水软水的区分、硬水危害与软化方法，再回扣自来水厂的净水全流程，兼顾实验操作技能训练与生活应用迁移，突出“混合物分离”的化学思维模型建构，落实科学探究与实践的核心素养培育要求。 学情分析 授课对象为九年级学生，处于化学入门学习阶段，对生活中的净水现象有充分的感性认知：了解浑浊的水静置后会变清、水壶烧水会产生水垢、家中常用净水器过滤水质等生活常识，但对背后的化学原理认知模糊。知识储备上，学生已经掌握纯净物与混合物的概念，具备搭建简单实验装置的操作能力，但对混合物分离的方法选择、不同净水方法的净化程度差异等知识点易出现混淆，对过滤操作“一贴二低三靠”的规范要求容易遗漏细节。 思维层面，九年级学生仍以具象思维为主，对贴近生活、可动手操作的实验内容兴趣较高，抽象逻辑思维仍在发展中。因此教学中可结合生活实例、演示实验或分组探究活动，引导学生从感性认知上升到理性规律总结，同时提前预判学生易出现的认知误区：如误认为过滤后的水是纯净物、混淆净水过程中的物理变化与化学变化等，通过问题链引导辨析，帮助学生建立清晰的知识体系，同时体会化学对改善生活的实际价值，激发学习兴趣。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【图片展示】 1.自然界的水——长江、黄河； 2.饮用水——自来水和矿泉水。 【讲解】黄河和长江是中华文明的发祥地，也是我国的母亲河，是我国现在饮用水的主要水源地。 【实物展示+互动提问】展示两瓶水样：一瓶是浑浊、带悬浮杂质的江水，一瓶是澄清透明的自来水。请大家观察对比这两瓶水，思考两个问题：1.自然界的江水是纯净物吗？2.这瓶江水能不能直接饮用，为什么？ 【学生讨论】预留1分钟左右让学生同桌讨论，举手发言，预设学生回答：江水里有泥沙、不干净，有细菌，喝了会拉肚子，不是纯净物等。 【承接过渡】大家的生活经验都很丰富！自然界的水比如江河、湖泊里的水，不光含有我们肉眼可见的泥沙这类难溶性杂质让水变浑浊，还有很多看不见的可溶性杂质可能让水有颜色、气味，甚至还有致病微生物，完全达不到生活饮用水的标准。 【问题】我们日常生活中使用的自来水就是天然水经处理后送达千家万户的，那么天然水需要经过哪些处理方法将杂质去除形成自来水或矿泉水呢？ 1.激发学生兴趣：以直观的水样实物展示，更有代入感，互动提问快速聚焦学生注意力，提升课堂参与度。 2.贴合课标生活导向：从生活场景切入，将抽象的净水原理和生活实际关联，让学生切实感受到化学知识能解决生活中的真实问题，落实化学核心素养里的“科学态度与社会责任”要求。 环节一 水的净化 一、 自来水厂净水过程 【视频】《自来水厂净水过程》 【学生活动】分析自来水厂净水的过程，梳理涉及的净水方法。 【总结】自来水厂净化水的大致流程：沉淀→过滤→吸附→消毒。沉淀时会加入混凝剂；吸附时会加入活性炭，消毒时加入各种杀菌消毒试剂。沉降、过滤和吸附是工业生产和化学实验中分离混合物的常用方法。 【过渡】天然水需要经过多种操作才能形成自来水让人们放心饮用，下面我们一一来了解下各种净水方法的具体作用和操作。 二、沉降 【讨论】根据你的生活经验，说一说天然水中的大颗粒状不溶性杂质如何去除？ 【总结】大颗粒状的不溶性杂质依靠自身重力作用，经静置后沉降去除。 【讲解】除了大颗粒状的不溶性杂质，水中还会存在一些絮状或质量较轻的杂质，无法依靠自身重力下沉，可以通过加入混凝剂，如明矾。 【实验演示】明矾净水。 【实验总结】明矾等物质可以使水中悬浮的杂质较快沉降，使水逐渐澄清。 三、过滤 【学生活动】结合生活经验分析，沉淀后的杂质该如何除去？ 【图片展示】生活中的过滤器具，如漏勺、滤网等。 【总结】在净化水的过程中，可以利用过滤的方法将沉降的不溶性杂质去除，在化学上将液体和固体分离的方法称为过滤。 【演示并讲解】过滤器和过滤装置。 1.过滤器：滤纸的孔径是1 ųm，可以去除绝大多数的不溶性杂质，另外还需要漏斗。将滤纸对折后再对折，把叠好的滤纸，按一侧三层，另一侧一层打开，成漏斗状。把漏斗状滤纸装入漏斗内，滤纸边要低于漏斗边，向漏斗口内倒一些清水，使浸湿的滤纸与漏斗内壁贴靠。 2.过滤装置：如上图，除滤纸和漏斗外还需要烧杯、铁架台和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是引流，防止液体迸溅或冲破滤纸，铁架台用于固定漏斗，烧杯用于盛放过滤物和滤液。 【学生活动】观看过滤操作的演示实验，观察并总结实验操作的要点。 【问题】上面的过滤实验中，有哪些操作关键点？ 【总结】过滤操作要遵循：一贴、二低、三靠。 一贴：滤纸紧贴漏斗内壁（提前用蒸馏水润湿，排出气泡，否则会减慢过滤速率） 二低：①滤纸边缘低于漏斗边缘；②液面低于滤纸边缘（防止液体从滤纸和漏斗的缝隙流下，导致过滤失败） 三靠：①烧杯口紧靠玻璃棒；②玻璃棒斜靠三层滤纸处（防止戳破滤纸）；③漏斗下端管口紧靠烧杯内壁（防止滤液迸溅） 【问题】如果过滤完成后发现滤液仍然浑浊，可能的原因有哪些？该怎么处理？ 【学生思考】预设回答：滤纸破了，液体漫过滤纸了，仪器不干净。重新过滤。 【讲解】分析原因：①滤纸破损；②漏斗内液面高于滤纸边缘；③漏斗、烧杯等仪器本身不干净。处理方法：更换滤纸，清洗仪器后重新过滤。 【问题】实验室的滤纸和漏斗是专用仪器，生活中哪些物品可以代替它们完成过滤操作？ 【学生思考】预设回答：口罩、茶隔、漏勺、净水器滤芯等。 四、吸附 【过渡】你知道净水器滤芯当中有什么吗？让我们一起来看看滤芯的构成吧！ 【讲解】我们看到滤芯中有五层，每一层都可以除去特定的物质，其中第二级和第五级都用到了活性炭，这两级活性炭的作用有什么不同呢？第五级活性炭可以深层滤除水中杂质，第二层可吸附余氯漂白剂，去除异色异味。 【问题】为什么活性炭可以吸附色素和异味呢？ 【讲解】活性炭、木炭等具有疏松多孔的结构，是常用的吸附剂，这类净水试剂不仅可以过滤其中的不溶性物质，还可以吸附一些溶解的杂质，除去异味、色素等。我们生活中使用的净水器，其中就使用了大量的活性炭。 【问题】活性炭吸附色素和异味是什么变化？ 【学生思考】吸附过程没有新物质生成，属于物理变化。 【图片展示】净水器的工作原理和简易净水器。 【问题】为什么净水器的入水口要设置在下方？ 【学生思考】杂质可以沉降在下方，过滤和吸附更充分。 【讲解】家用活性炭净水器通常从下端进水、上端出水，目的是减缓水的流速，让水和活性炭充分接触，提升吸附效果，同时避免水中残渣堵塞活性炭孔隙。 五、硬水和软水 【过渡】经过前面三步处理的水看起来澄清、无异味，但是里面还含有我们看不到的可溶性杂质，比如钙、镁的化合物，这类水就是我们常说的硬水。请同学们阅读教材P88，思考相关问题。 【问题】1.什么是硬水？什么是软水？2.硬水有什么危害？ 【学生思考】预设回答：含较多可溶性钙、镁化合物的水是硬水，不含或含少量的是软水；硬水的危害：洗衣服洗不干净、变硬，锅炉烧水容易结垢浪费燃料，甚至爆炸。 【讲解】经沉淀、过滤、吸附后的水中仍含有很多的可溶性杂质，如可溶性的含钙、镁的物质。人们把含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水，不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。硬水中的可溶性Ca2+、Mg2+在加热或者长期放置时，会反应生成沉淀，也就是我们常见的水垢，主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。 【总结】使用硬水会给生活和生产带来许多麻烦。如果用硬水洗涤衣物，既浪费肥皂也洗不净衣物，时间长了还会使衣物变硬。长期饮用硬水会危害我们的身体。如果锅炉用水硬度高了也很危险，因为结垢后不仅浪费燃料，还会使锅炉内管道局部过热，易引起管道变形或损坏，严重时还会引起爆炸。 【问题】生活中我们会对自来水经过什么处理之后进行饮用？ 【学生思考】把水烧开；煮沸。 【讲解】煮沸可降低水的硬度，将硬水转化为软水。 六、蒸馏 【过渡】在化学实验过程中，往往对水的净化程度要求更高，自来水不能满足实验要求，可以采用蒸馏的方法获取净化程度更高的蒸馏水。 【演示并讲解】蒸馏实验装置及操作流程。 【问题】蒸馏的原理是什么？为什么蒸馏的净化程度最高？是物理变化还是化学变化？ 【学生思考】预设回答：利用沸点不同，把水变成水蒸气再冷凝成液态水，里面的杂质不会被蒸出来，所以得到的是纯净的水，属于物理变化。 【讲解】蒸馏的原理是利用各物质的沸点不同，将水加热到沸点变为水蒸气，再经冷凝得到蒸馏水，几乎除去了水中所有杂质，是净化程度最高的净水方法，同时也可以实现硬水软化。蒸馏装置中长导管的作用是冷凝，延长水蒸气的冷却路径，使水蒸气充分液化。 【问题】自来水厂净水涉及哪些步骤？请同学们补全自来水厂的净水流程：天然水→加_____→沉淀→______→____吸附→____→自来水，哪个步骤属于化学变化？ 【学生思考】预设回答：混凝剂（明矾）、过滤、活性炭、投药消毒；消毒是化学变化。 【讲解】完整流程：天然水→加混凝剂→沉淀→过滤→活性炭吸附→投药消毒→自来水，其中投药消毒（常用漂白粉、氯气、臭氧、ClO2等）会杀死细菌病毒，有新物质生成，属于化学变化，其余步骤均为物理变化。 【对应训练1】净化水的方法有很多，下列除去对应杂质的方法不恰当的是（ ） A. 色素——明矾 B. 泥沙——过滤 C. 微生物——氯气杀菌 D. 可溶性钙、镁离子——加热煮沸 【答案】A 【解析】明矾的作用是吸附悬浮杂质使其沉降，不能除去色素，除去色素需要用活性炭。 【对应训练2】净化水的方法有：①过滤 ②加明矾 ③蒸馏 ④消毒杀菌。要将有泥沙的天然水净化成生活用的自来水，应选用的方法和顺序为（ ） A. ①②③④ B. ②④①③ C. ②①④ D. ①③④ 【答案】C 【解析】天然水净化为自来水不需要蒸馏，顺序为加明矾沉降→过滤→消毒杀菌。 1.创设真实情境，激发探究兴趣：通过播放《自来水厂净水过程》视频，将宏观的工业生产与微观的化学知识相联系，让学生直观感受化学在生活中的应用价值；结合学生活动梳理流程，培养学生从复杂信息中提取关键知识的能力，为后续深入学习具体的净水方法搭建认知框架。 2.联系生活经验，突破认知难点：从学生熟悉的生活经验（如大颗粒杂质的静置沉降）切入，自然过渡到化学方法（明矾净水）的学习；通过直观的明矾净水演示实验，将抽象的“絮凝”概念具象化，帮助学生深刻理解吸附沉淀的原理，体会化学方法在解决实际问题中的高效性。 3.规范实验操作，培养科学思维：借助生活中的过滤器具（漏勺、滤网）降低学习门槛，平滑过渡到实验室规范操作；通过教师演示与学生观察总结，强化“一贴、二低、三靠”的核心操作要点；设置“滤液浑浊原因分析”和“生活替代品”等启发式问题，不仅锻炼了学生排查实验故障的推理能力，还培养了知识迁移与学以致用的能力。 4.剖析生活实例，深化物质观念：以拆解家用净水器滤芯为切入点，将枯燥的化学原理与日常消费品结合，极大提升了学生的探究欲；通过探讨活性炭的多孔结构与吸附原理，引导学生从微观结构理解宏观性质；明确吸附属于物理变化，并探讨净水器“下进上出”的设计巧思，全面培养学生的结构观、分类观及工程思维。 5.聚焦社会生活，树立责任意识：从“看似清澈的水为何不能直接饮用”的认知冲突出发，引出硬水与软水的概念；通过列举硬水在洗涤、锅炉及健康方面的危害，让学生深刻认识到化学知识与生活生产息息相关；结合“煮沸”这一生活常识讲解硬水软化，拉近了化学与生活的距离，增强了学生爱护水资源、关注生活健康的责任感。 6.升华实验技能，构建系统知识：通过蒸馏实验的演示与原理剖析，帮助学生建立“沸点差异分离混合物”的高阶思维，明确蒸馏是净化程度最高的方法；最后通过补全自来水厂流程图和针对性训练，引导学生从全局视角区分物理变化与化学变化，巩固“杂质类型决定净化方法”的分类思想，实现知识的系统化与结构化。 课堂小结 七、板书设计 4.1 水资源及其利用 第 2课时 水的净化 一、水的净化常用方法 1.沉降：除去水中悬浮的难溶性杂质，常用明矾作絮凝剂，加速杂质沉降 2.过滤：分离固体和液体混合物 · 仪器：漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯、铁架台（带铁圈） · 操作要点：一贴、二低、三靠 3.吸附：利用活性炭的疏松多孔结构，除去水中的色素和异味，属于物理变化 4.蒸馏：利用沸点不同分离物质，净化程度最高，可除去可溶性杂质、软化硬水，属于物理变化 二、硬水和软水 1.定义： · 硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水 · 软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水 2.鉴别方法：加肥皂水振荡，浮渣多、泡沫少的是硬水，反之是软水 3.硬水危害：浪费肥皂、衣服变硬、锅炉结垢易引发爆炸等 4.软化方法：生活中煮沸，实验室中蒸馏 三、自来水厂净水流程 天然水 → 加絮凝剂 → 沉降 → 过滤 → 活性炭吸附 → 投药消毒（化学变化） → 自来水 随堂练习 1.净化水时，可用活性炭除去水中的色素和异味，利用了活性炭的性质是（ ） A．熔点高 B．吸附性 C．可燃性 D．导电性 【答案】B 【解析】活性炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，能够吸附水中的色素和异味，该性质与熔点、可燃性、导电性无关，故选B。 2.若在天宫空间站实验室中进行下列实验，其中最难完成的是（ ） A．蒸发液体 B．过滤泥水 C．吸附异味 D．品红扩散 【答案】B 【解析】过滤操作依靠重力作用使液体透过滤纸、固体留在滤纸上，天宫空间站处于失重环境，无法完成过滤操作；蒸发、吸附、扩散过程不受重力影响，可以正常完成，故选B。 3.某同学自制的简易净水器如图所示，下列说法错误的是（ ） A．活性炭可吸附水中的色素和异味 B．该装置可除去泥沙等难溶性杂质 C．该装置净水过程发生了化学变化 D．河水经该装置净化后仍是混合物 【答案】C 【解析】简易净水器的净水过程中，过滤除去难溶性杂质、活性炭吸附色素异味，均没有新物质生成，属于物理变化，C选项错误；A、B选项符合净水原理，净化后的水中仍含有可溶性杂质，属于混合物，D选项正确，故选C。 4.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 【答案】A 【解析】活性炭的作用是吸附色素异味，A正确；滤膜只能除去难溶性杂质，无法除去可溶性杂质，B错误；紫外光照射的作用是杀菌消毒，C错误；直饮水可能仍含有少量可溶性钙镁化合物，不一定是软水，D错误，故选A。 教学反思 本节课以生活中天然水能否直接饮用、自来水厂净水流程为情境引入，贴合学生生活经验，课堂参与度较高。通过问题链引导学生自主总结过滤操作要点、不同净水方法的作用，较好地落实了重点知识，结合空间站过滤实验的习题也拓展了学生的跨学科思维。但仍存在不足：不同净水方法的净化程度差异部分学生易混淆，后续可增设对比实验直观展示效果；硬水软水鉴别可增加分组小实验，让学生动手操作加深印象，进一步提升课堂的探究性。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $