2.4 水的组成和净化 第2课时（教学设计）化学新教材沪教版九年级上册

该初中化学教学设计聚焦水的净化方法（沉降、过滤、吸附、蒸馏等）及水资源综合利用，从生活常见水情境切入，通过“清澈水是否纯净”引发认知冲突，以杂质类型为线索引出净水方法，衔接前序水的组成知识，搭建“生活-化学-社会”的认知支架。 以实验探究为核心，通过过滤操作“一贴二低三靠”的演示与错误分析（如滤纸破损处理）强化科学探究与实践能力，结合自来水生产流程和海水淡化技术（如反渗透法）联系工业实际培养科学态度与责任，水资源数据分析（全球与我国淡水占比）提升科学思维，帮助学生系统掌握净水原理，助力教师高效突破重难点。

2.4 水的组成和净化 第2课时 水的净化 水资源的综合利用 年级 九年级 学科 化学 课型 新授课 教材 新教材沪教版九年级上册 教学目标 1.结合实例认识自然界的水属于混合物，了解沉降、过滤、吸附、消毒、蒸馏等常见的水净化方法，熟练掌握过滤实验的操作要点。 2.通过分析自来水生产流程，能区分硬水与软水，辨析不同净水方法除去的杂质类型，学会根据实际需求选择合适的净水方式。 3.认识全球与我国的水资源现状，树立保护水资源、节约用水的意识，践行 “绿水青山就是金山银山” 的理念，增强社会责任。 教学重点 过滤实验的操作要点；常见净水方法的作用与原理；自来水生产的主要环节与作用。 教学难点 区分不同净水方法除去的杂质种类与净化程度；结合数据分析水资源利用的现状与趋势。 教材分析 本节课是第二章《空气与水资源》第四节的第 2 课时，是从 “物质组成探究” 转向 “实际应用与资源价值” 的衔接课。在此之前，学生已经学习了水的组成与电解水实验，具备了基本的实验操作与物质分类知识。 本节课内容分为两大核心板块：一是水的净化，系统讲解沉降、过滤、吸附、蒸馏等净水方法，重点突破过滤实验操作，并结合自来水生产流程呈现工业净水的完整过程；二是水资源的综合利用，分析水资源现状，介绍海水淡化技术，渗透节水与资源保护理念。 本节内容承接水的组成的理论知识，贴近生活生产实际，为后续溶液、酸碱盐等内容的学习铺垫生活认知与实验基础，是培养学生实验操作能力、树立资源与环保意识的重要载体，兼具实验实践性与社会教育性。 学情分析 1.已有基础：学生从生活中熟知自然界的水含有杂质，见过茶水过滤、净水器等生活实例；具备烧杯、漏斗、玻璃棒等基本仪器的操作经验，能够区分物理变化与化学变化。 2.存在短板：对不同净水方法的作用层次与净化程度辨析不清；过滤操作的细节容易出错，对 “一贴二低三靠” 的原理理解不深；对硬水、软水的概念陌生，对水资源危机的认识停留在表面。 3.认知特点：九年级学生对生活中的化学现象兴趣浓厚，乐于动手实验，但操作规范性不足，需要通过分步讲解、错误分析强化操作规范；同时具备初步的数据分析能力，可通过数据对比认识水资源现状。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【情境引入】我们在日常生活中会接触到各种水，如河水、井水、自来水和矿泉水等。自然界中的河水、井水肉眼看上去清澈透明，但清澈的水一定是纯净物吗？ 【提出问题】水中含有哪些类型的杂质？如何分别除去水中的不溶性杂质、可溶性杂质和微生物？ 【引入课题】本节课我们就系统学习水的净化方法，并探讨水资源的综合利用。 1.从生活常见情境切入，引发认知冲突，激活学生的生活经验。 2.以杂质类型为线索，自然引出不同层级的净水方法，搭建本节课的认知框架。 环节一 水的净化 【引入】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。先秦时期民歌中就有“日出而作，日入而息。凿井而饮，耕田而食”的说法。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。 【提出问题】井水看上去比较干净，为什么？井水是否为纯水？ 【讲解】事实上，完全纯净的水在自然界中并不存在，只要水中的杂质对人体无害，均可以作为生活用水。 任务一 沉降 —— 除去悬浮杂质 【提出问题】浑浊的泥水含有悬浮的固体小颗粒，如何让这些杂质快速沉降下来？ 【实验探究】取两份等量的浑浊泥水，向其中一份加入少量明矾，搅拌溶解后静置，对比观察现象。 【实验现象】加入明矾的烧杯中，悬浮杂质更快沉降，上层水逐渐变澄清，烧杯底部出现沉淀物。 【讲解】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。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，可以通过加入絮凝剂，如明矾。明矾溶于水后能促使水中微小的悬浮固体杂质相互吸附、聚集成较大颗粒，在重力作用下沉降下来。 【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。 【讲解】补充说明明矾的局限：不能除去水中的可溶性杂质，也不能杀菌消毒。 【拓展】三氯化铁也是常用的絮凝剂。 任务二 过滤 —— 除去不溶性固体杂质 【提出问题】沉降后的水中仍有细小的不溶性杂质，如何除去只含固体小颗粒的浑浊的水（如泥水）中的杂质？将其与水彻底分离？ 【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，在化学上将不溶于液体的固体物质与液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：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，用水润湿，作为过滤器。 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） 【提出问题】可以用什么物品来代替滤纸和漏斗来过滤？ 【学生思考】预设回答：可以用干净的布、多层纱布、脱脂棉等代替滤纸。可以用切开的饮料瓶上半部分倒置代替漏斗。 【提出问题】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。 【提出问题】过滤后得到的水是纯水吗？ 【学生思考】不是，还有很多可溶性物质。 【提出问题】生活中有哪些过滤的实例？ 【学生思考】预设回答：茶壶的金属网滤茶叶、漏勺捞食物、纱布分离豆浆和豆渣、家用净水器的过滤膜等。 任务三 自来水的生产流程 【引入】用水分类标准对水中的杂质种类和含量均有明确的规定。居民生活用水的需求量非常大，不仅要求水是洁净的，而且必须安全卫生。 【问题】展示自来水的生产过程流程图，提出问题：阅读课本，同桌之间交流并总结自来水厂是如何将河水等水源净化为我们的饮用水，输送到千家万户的？ 【学生思考】自来水厂通常对天然水进行沉降、过滤、灭菌等净化操作，使之达到饮用水标准，再输送到千家万户。自来水在输送过程中还可能受到二次污染，所以要煮沸杀菌后再饮用。 【流程梳理】 天然水 → 加絮凝剂 → 沉降池 → 过滤池 → 活性炭吸附 → 加消毒剂杀菌 → 储水池 → 供水 【交流讨论】各环节的作用分别是什么？ 沉降：使水中悬浮的固体凝聚沉降； 过滤：除去水中的不溶性固体杂质； 杀菌消毒：除去水中的细菌、微生物（属于化学变化）。 【提出问题】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？ 【学生思考】自来水中仍含有可溶性杂质，属于混合物。 任务四 吸附 —— 除去色素与异味 【提出问题】过滤后的水如果仍有颜色或异味，该如何处理？ 【讲解】利用活性炭可以吸附除去水中的色素和异味。活性炭是一种常见的吸附剂，主要含碳，是一种人造的黑色多孔的固体物质，具有很强的吸附性能， 【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。除此之外，活性炭还可以在防毒面具中用来除去某些有毒气体，在工业上用来脱色、净化溶液等。经过处理后活性炭可以重复使用。 【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。 任务五 蒸馏 —— 净化程度最高 【学生活动】现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。你能将它们区别开来吗？ 【教师实验】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。 【学生观察分析】观察到一瓶无明显现象，另一瓶出现白色固体。由此可知有白色固体出现的是氯化钠溶液。 【讲解】外观上看起来清澈的水，也可能含有某些可溶性物质。如果某个水样加热蒸干后有固体物质析出，则其一定含有可溶性物质。 【提出问题】如何除去水中所有的可溶性杂质，得到纯度很高的水？ 【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。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。 任务六 硬水与软水 【学生活动】阅读教材拓展视野《用离子交换树脂净水》总结硬水软水的概念。 【概念讲解】 硬水：溶有较多含钙、镁离子的可溶性物质的天然水； 软水：不含或仅溶有少量含钙、镁离子的水。 【鉴别方法】加入肥皂水，泡沫少、浮渣多的是硬水；泡沫丰富的是软水。 【软化方法】利用离子交换树脂可以除去水中的钙、镁离子，将硬水软化。 知识总结 净水方法 原理 除去的杂质 净化程度 沉降 加入絮凝剂使悬浮颗粒凝聚沉降 悬浮的不溶性小颗粒 低 过滤 固液分离 不溶性固体杂质 较低 吸附 活性炭疏松多孔吸附 部分可溶性杂质（色素、异味） 中等 蒸馏 汽化后冷凝 不溶性杂质 + 可溶性杂质 高 【例 1】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. 如果滤纸高于漏斗边缘，用剪刀剪去多余部分，使滤纸的边缘比漏斗口稍低 C. 过滤操作不可以降低水的硬度 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 【答案】A 【解析】过滤时不能搅拌漏斗中的液体，容易戳破滤纸，A 错误；其余选项均符合过滤操作规范。 【变式 1】某矿泉水厂生产流程示意图如图，下列说法不正确的是 （ ） A. 空白框内应该是沉淀池 B. 活性炭的作用是吸附水中的色素和异味 C. 石英砂过滤器可除去所有杂质 D. 加入臭氧的目的是灭菌消毒，该变化是化学变化 【答案】C 【解析】石英砂过滤器只能除去不溶性杂质，不能除去可溶性杂质，C 错误。 1.按照 “沉降→过滤→吸附→蒸馏” 的杂质去除层级展开教学，层层递进，符合学生的认知规律。 2.通过实验操作讲解与易错点分析，突破过滤操作的重点难点，培养规范实验的素养。 3.结合自来水生产流程，将实验室净水方法与工业生产结合，体会化学的实际应用价值。 环节二 水资源的综合利用 【引入】在漫长的历史中，人类逐水而居，文明傍水而生。人们用水灌溉土地，满足农业生产需要，形成了传统的取水和供水方式。随着我国国民经济的飞速发展，人口数量不断增长，人们对生活质量的要求也逐步提高。在此情况下，人们对于水的需求会发生怎样的变化？ 【学生活动】展示“我国不同年份的用水量比较”表格，对表格中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分析。 【讲解】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：农业用水比例有明显下降，进入21 世纪后基本稳定；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；生活用水比例持续增加反映了人民生活水平的日益提高。特别值得指出的是，水资源节约意识增强，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。 任务七 水资源现状 【提出问题】地球上水很多，为什么还会存在水资源危机？ 【数据分析】 全球水资源：海水占 96.53%，陆地咸水占 0.94%，陆地淡水仅占约 2.53%，可利用的淡水资源十分有限。 我国水资源：人均水资源占有量仅为世界人均水平的四分之一，超过一半地区处于严重缺水状态。 用水趋势：用水总量持续增长，农业用水比例下降，工业、生活、生态环境用水比例上升。 任务八 海水淡化的方法 【提出问题】海水资源丰富，有哪些方法可以将海水淡化获得淡水？ 【讲解】 方法 原理 冷冻法 冷冻海水使之结冰，盐留在冰外，融化冰得到淡水 蒸馏法 加热海水汽化，再冷凝得到淡水 离子交换法 利用离子交换树脂除去海水中的盐分 反渗透法 加压使海水通过半透膜，分离得到淡水 任务九 缓解水资源短缺的措施 【交流讨论】结合生活与生产，我们可以从哪些方面缓解水资源短缺？ 【总结】 技术层面：开发海水淡化技术，提高污水处理与循环利用率。 生活层面：每个公民树立节水意识，养成节约用水、合理用水的习惯，防治水污染。 知识总结 1.淡水资源紧缺，我国人均水资源不足，需合理利用与保护。 2.海水淡化方法：冷冻法、蒸馏法、离子交换法、反渗透法等。 3.节水与护水是每个公民的责任。 【例 2】全国城市节约用水宣传周以 “深入推进城市节水，助力城市内涵式发展” 为主题。下列做法符合节水理念的是（ ） A．洗菜时用不间断的自来水冲洗 B．洗完手后及时关闭水龙头 C．园林灌溉全部采用大水漫灌 D．工业废水直接排放，不重复利用 【答案】B 【解析】及时关闭水龙头可避免水资源浪费，符合节水理念；其余选项均会造成水资源浪费。 【变式 2】“上善若水，水善利万物而不争。” 下列关于水的说法不正确的是 A．水在自然界中以固态、液态、气态形式存在 B．水对调节地球温度起到了重要的作用 C．水能溶解很多物质，在生物体内起着运送营养物质的作用 D．水在自然界中不断循环，没有资源危机 【答案】D 【解析】可利用淡水资源紧缺，存在水资源危机，D 错误。 1.通过数据与事实呈现水资源现状，让学生直观感受水危机，树立资源保护意识。 2.介绍海水淡化技术，体会化学技术对解决资源问题的价值，培养科学精神与社会责任 课堂小结 七、板书设计 2.4 水的组成和净化 第2课时 水的净化 水资源的综合利用 一、水的净化 1.沉降：明矾（絮凝剂），使悬浮颗粒沉降 2. 过滤： （1）仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒（引流） （2）操作要点：一贴、二低、三靠 （3）作用：除去不溶性固体杂质 3. 吸附：活性炭（疏松多孔），除色素异味（物理变化） 4. 自来水生产：絮凝→沉降→过滤→吸附→消毒（化学变化） 5. 硬水与软水：含钙镁离子多少；肥皂水鉴别 6. 蒸馏：净化程度最高 二、水资源的综合利用 1. 现状：淡水仅约2.5%，我国人均不足 2. 海水淡化：冷冻法、蒸馏法、离子交换法、反渗透法 3. 节水护水，人人有责 随堂练习 1．下列生产、生活情景与过滤原理不相似的是（ ） A．工地上利用铁丝网分离粗细不同的沙子 B．高压锅炖骨头汤速度更快 C．吃火锅用漏勺捞取食物 D．做豆腐时用纱布分离豆浆和豆渣 【答案】B 【解析】过滤是固液分离原理，高压锅利用压强加快沸腾，与过滤无关。 2．下列有关净水方法的叙述正确的是（ ） A．蒸馏得到的水是纯水 B．明矾净水的作用是杀菌消毒 C．过滤能除掉水中所有杂质 D．吸附的方法能降低水的硬度 【答案】A 【解析】蒸馏可除去所有杂质，得到蒸馏水，A 正确； 明矾只能沉降悬浮杂质，不能杀菌，B 错误； 过滤只能除不溶性杂质，C 错误； 吸附不能除去钙镁离子，不能降低硬度，D 错误。 3．如图为自来水生产过程示意图。下列说法正确的是（ ） A. 自来水生产过程用到活性炭，利用它的物理性质 B. 过滤可除去泥沙、色素等杂质 C. 消毒用的二氧化氯是混合物 D. 供水系统流出的水是纯净物 【答案】A 【解析】活性炭吸附性属于物理性质，A 正确； 过滤不能除去色素，B 错误； 二氧化氯是纯净物，C 错误； 自来水含可溶性杂质，是混合物，D 错误。 4．自来水厂净水过程的主要操作流程如图，回答下列问题： (1) 操作 X 可除去难溶性的泥沙杂质，操作 X 的名称是__，该操作速度过慢可能的原因是__（写出 2 种）。 (2) 在净水过程中，氯气的作用是___________。常用絮凝剂的名称是_____。 A．明矾 B．氯化铁 C．氯化钙 D．高锰酸钾 (3) X 中使用的是石英砂，该材料类似于实验室中使用的______（填实验用品名称）。 (4) 将沉淀池置于操作 X 之前的原因有_____。 A．可以加快过滤速度 B．延长过滤材料的寿命 C．使得过滤后的水变成纯净物 D．除去其中的可溶性杂质 【答案】 (1) 过滤；滤纸没有紧贴漏斗内壁、泥沙堵塞滤纸孔隙（合理即可） (2) 杀菌消毒；AB (3) 滤纸（或漏斗） (4) AB 教学反思 本节课作为贴近生活的实验与应用课，整体遵循 “从生活到化学，从化学到社会” 的认知逻辑，符合九年级学生的学习特点。本课通过实验探究突破过滤操作重点，结合自来水生产流程串联各种净水方法，同时融入水资源现状与保护教育，既落实了实验操作技能，又培养了资源意识与社会责任，重难点突出，实用性强。 同时课堂也存在不足。其一，净水方法较多，部分学生容易混淆各方法的作用与净化层级，对 “哪些方法除可溶性杂质” 辨析不清；其二，过滤操作的细节较多，学生实际操作时容易出现不规范动作；其三，水资源部分偏常识性，学生的参与感与代入感有待提升。 针对以上问题，后续教学将针对性优化：设计净水方法对比表格，清晰呈现各方法的原理、作用与净化程度，帮助学生系统梳理；增加学生分组过滤实验，在实操中纠正不规范动作，强化操作记忆；设计生活化的节水方案讨论，让学生结合自身生活提出节水建议，增强参与感与责任意识，提升教育效果。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $