3.1水的净化与水质检测（第二课时）教学设计--2026-2027学年九年级化学北京版上册

第一节 水的净化与水质检测（第二课时）教案 北京版初中化学 · 九年级上册 一、教材分析 本课时选自北京版九年级上册“水的净化与水质检测”第二课时，承接第一课时对天然水和自来水厂流程的初步认识，聚焦过滤操作、软硬水鉴别、蒸馏与水质检测。教材以生活情境和分组实验为线索，将混合物分离方法与饮水问题相联系，为后续学习溶液和爱护水资源奠定基础，承上启下。 二、四维核心素养 化学观念：认识沉淀、过滤、吸附、蒸馏等净水方法，形成混合物按杂质性质分离提纯的物质观。 科学思维：对比归纳不同净水方法的除杂差异，发展比较与分类思维。 科学探究与实践：完成过滤、肥皂水鉴别软硬水、蒸馏实验，学会规范操作与合作记录。 科学态度与责任：关注饮水安全，树立节水护水的责任意识。 三、教学重难点 教学重点：过滤操作要点；硬水与软水的鉴别；比较沉淀、过滤、吸附、蒸馏的净化程度。教学难点：理解过滤操作要领背后的原理；从含可溶性钙镁化合物的角度区分软硬水；综合运用多种净化方法为水样设计净化与检测方案。 四、新课导入 教师出示三杯水：一杯浑浊湖水、一杯澄清自来水、一杯透明矿泉水。提问：这三杯水看起来都干净，它们真的一样吗？自来水又是怎样从自然界的水变成的？上节课认识了水厂流程，这节课请同学们化身“水质小工程师”，亲手把浑浊的水净化、检测，弄清什么样的水才能放心饮用。 五、导入设计意图 通过三杯水的直观对比制造认知冲突，从学生熟悉的饮水经验切入，激发探究欲望，明确本课“净化—检测—评价”的任务主线。 六、上课过程设计意图 本课时以“为校园新建直饮水站设计简易净水与检测方案”为核心任务情境，将梳理净水流程、过滤操作、软硬水鉴别、蒸馏净化、水质检测和护水倡议设计成递进式任务链。学生在真实问题驱动下经历“观察—操作—比较—归纳—应用”的探究过程：先梳理净水方法，再动手过滤，接着用肥皂水区分软硬水，通过蒸馏获得净化程度更高的水，最后以检测员身份完成水样检测并讨论护水行动。任务遵循从模仿到独立、从单一方法到综合运用的认知规律，既落实实验技能，又发展解决真实问题的能力，把化学知识与社会责任相联系。 七、教学过程 任务一：发布挑战——校园直饮水站要建在哪里 任务情境：学校计划在教学楼一层新建一处直饮水站，向全校师生提供可直接饮用的水。后勤老师拿出三种备选水源：校园景观湖水、附近自来水、市售瓶装矿泉水，希望同学们以化学小组为单位，比较这三种水源，判断哪一种更适合作为直饮水站的原水，并设计一套从原水到可饮用水的净化与检测方案。 教师活动：播放一段简短的校园直饮水站建设新闻短片，展示三种水源水样，提出驱动问题：“要判断这三杯水能不能直接喝，我们需要弄清楚哪些问题？”教师把学生提出的问题板书在黑板一侧，如：水里有哪些看不见的杂质？怎样把它们除去？怎样判断水干不干净？ 学生活动：以四人为一小组，观察三杯水的颜色、透明度和气味，结合第一课时所学，在学习任务单上写出自己想探究的问题，组内交流后派代表向全班汇报。学生可能提出：湖水为什么看起来不干净？自来水看起来透明能不能直接喝？矿泉水里是不是有“看不见的东西”？ 教师引导：肯定学生提出的问题，把它们归类为“水中有什么杂质”“用什么方法除杂”“怎么判断水质”三条主线，顺势引出本课的学习任务——像工程师和检测员一样，把浑浊的水一步步净化，并学会用简单方法判断水质。 任务二：梳理流程——自来水厂的净水“魔法” 任务情境：学校直饮水站的净化流程可以参考城市自来水厂。请各小组对照自来水厂净水流程图，把原水变成自来水所经历的环节排一排、说一说，并思考每一步主要除去了哪类杂质。 教师活动：在大屏幕上呈现自来水厂净水流程图，依次标注取水、沉淀、过滤、吸附、消毒、配水等环节。教师引导学生回忆明矾在沉淀中的作用——它溶于水后形成的胶状物可以吸附水中悬浮的小颗粒，使它们聚集成较大颗粒沉降下来。教师追问：“经过沉淀和过滤之后，水为什么还需要吸附？活性炭在其中起什么作用？” 学生活动：小组合作，用卡片把“沉淀、过滤、吸附、消毒”等环节按顺序排列在任务单上，并用箭头连接。每组在卡片旁用简要文字写出该环节除去的杂质类型：沉淀主要除去较大颗粒的不溶性杂质；过滤主要除去细小的不溶性杂质；吸附主要除去有颜色、有气味的可溶性杂质；消毒主要杀灭水中的微生物。小组代表上台展示本组的流程图，并解释每一步的作用。 教师引导：在学生汇报后，教师追问：“经过这样一系列处理，得到的自来水是不是就绝对纯净、可以直接喝了？”引导学生意识到：即使经过过滤和吸附，水中仍可能溶解着一些肉眼看不见的物质，为下一环节学习硬水与软水埋下伏笔。 任务三：动手过滤——把浑浊的水变澄清 任务情境：直饮水站的第一道关卡是把校园湖水中的不溶性杂质尽量除去。各小组要利用桌上的漏斗、铁架台、烧杯、玻璃棒和滤纸，把一杯预先准备好的浑浊湖水（含有泥沙和少量红墨水模拟有色杂质）过滤成澄清的水。 教师活动：教师先演示一次规范的过滤操作：将滤纸对折两次后放入漏斗，用水润湿使其紧贴漏斗内壁；把漏斗放在铁圈上，下端尖嘴紧靠烧杯内壁；将待过滤的液体沿玻璃棒缓缓倒入漏斗，玻璃棒下端轻靠三层滤纸一侧，液面始终低于滤纸边缘。边演示边用“一贴、二低、三靠”帮助学生记忆：一贴指滤纸紧贴漏斗内壁，中间不留气泡；二低指滤纸边缘低于漏斗边缘、液面低于滤纸边缘；三靠指烧杯嘴紧靠玻璃棒、玻璃棒下端轻靠三层滤纸处、漏斗下端尖嘴紧靠烧杯内壁。教师提醒学生：过滤时不要用玻璃棒在滤纸上搅动，不要让液面超过滤纸边缘，滤液若仍然浑浊，应再次过滤。 学生活动：各小组按照演示步骤分工合作：一人负责折叠并放入滤纸，一人负责固定漏斗，一人负责沿玻璃棒倾倒液体，一人负责观察滤液并记录现象。学生将过滤前后的水样并排放在试管架上，比较颜色和透明度。小组内讨论：滤纸上留下了什么？滤液为什么变澄清了？红墨水的颜色为什么没有完全消失？ 交流分享：各组展示过滤后的滤液。教师引导学生发现：过滤只能除去不溶性的固体杂质，不能除去溶解在水中的有色物质和气味；如果滤液仍然浑浊，要检查滤纸是否破损、液面是否超过滤纸边缘，并重新过滤。教师借机追问：“怎样把溶解在水中的有色物质和气味也除去？”自然过渡到吸附环节。 教师引导：介绍活性炭净水器的简单装置：让过滤后的水通过铺有活性炭的小塑料管，引导学生观察水的颜色变浅甚至接近无色。说明活性炭有疏松多孔的结构，像无数个微小的“吸附小房间”，可以吸附水中有颜色、有气味的可溶性杂质，这一过程属于物理变化。 任务四：软硬水大侦探——肥皂水的秘密 任务情境：过滤和吸附之后，水看起来已经很干净了。可是长期使用这种水烧开水，水壶内壁会结一层厚厚的水垢；用这种水洗衣服，肥皂泡沫很少、衣服不容易洗干净。这是为什么呢？ 教师活动：教师出示两瓶外观几乎一样的水样：一瓶是经过煮沸后冷却的自来水，另一瓶是未经处理的硬水样。教师讲解：自然界的水因为含有较多可溶性钙、镁化合物，会表现出一些特殊性质，这样的水叫做硬水；不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。教师演示实验：在两支试管中分别加入等量的硬水和软水，再加入等量的肥皂水，振荡，引导学生观察两支试管中泡沫的多少和浮渣的多少。 学生活动：各小组按照教师演示，分别向硬水样和软水样中加入肥皂水，振荡后静置观察。学生把看到的现象记录在任务单上：加入肥皂水后，软水中产生大量泡沫、浮渣很少；硬水中泡沫很少，甚至出现较多白色浮渣。组内讨论：“根据泡沫多少，能不能反过来判断一杯水是硬水还是软水？”由此归纳出用肥皂水鉴别硬水和软水的方法——泡沫多、浮渣少的是软水，泡沫少、浮渣多的是硬水。 联系生活：教师引导学生联系家庭生活：长期烧硬水的水壶为什么会结水垢？锅炉中如果长期使用硬水，水垢不仅浪费燃料，还可能引起管道局部过热变形，甚至有发生危险的隐患。因此，在生活中常用煮沸的方法降低水的硬度，在实验室和工业上还可以用蒸馏的方法获得净化程度很高的水。 任务五：蒸馏实验——净化程度再升级 任务情境：直饮水站希望最终得到的水，不仅看起来清澈透明，而且几乎不含可溶性杂质。蒸馏是实验室获得净化程度较高的水的一种重要方法，它的原理是什么？又该怎样操作呢？ 教师活动：教师展示简易蒸馏装置：由蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接收器等组成。教师边讲解边演示：在蒸馏烧瓶中加入适量硬水（可滴入少量红墨水模拟有色物质），加热使水沸腾，水变成水蒸气进入冷凝管，水蒸气在冷凝管中被冷却重新凝结成水滴，滴入锥形瓶中。引导学生观察：蒸馏后得到的水几乎无色透明，再向其中加入肥皂水振荡，泡沫明显增多。 学生活动：学生以小组为单位观察教师演示，记录实验现象：原来有色的水经过蒸馏后变成了无色透明的液体；烧瓶中留下少量残余物。组内讨论：蒸馏过程中水经历了怎样的状态变化？为什么蒸馏可以把溶解在水中的钙、镁化合物和有色物质留下来？师生共同归纳：蒸馏先把水变成水蒸气，再把水蒸气冷却成水，这一过程只让水本身发生状态变化，而把不能变成气体的可溶性杂质留在了原容器中，因此蒸馏得到的水净化程度很高。 比较归纳：教师引导学生在任务单上把沉淀、过滤、吸附、蒸馏四种方法进行比较，从“除去的杂质类型”和“净化程度由低到高”两个角度排队：沉淀主要除去较大颗粒的不溶性杂质，净化程度较低；过滤主要除去细小的不溶性杂质，净化程度高于沉淀；吸附可以除去部分有色、有味的可溶性杂质，净化程度高于过滤；蒸馏几乎可以除去水中的各类杂质，得到净化程度很高的水。教师强调：净水方法的选择要根据原水的实际情况和用水的具体需求，并不是越“高级”就越合适，直饮水站需要综合使用多种方法。 任务六：水质检测站——小小检测员在行动 任务情境：经过净化后的水是不是就一定符合饮用要求？学校聘请各小组担任“水质检测员”，对三份水样（湖水原样、过滤吸附后的水、蒸馏水）开展简单检测，并填写检测记录单，给出是否适合作为直饮水原水的建议。 教师活动：教师提供简单的检测工具：烧杯、玻璃棒、肥皂水、pH试纸、放大镜、洁净的玻片等。教师讲解检测的一般思路：一看外观（颜色、透明度、有无悬浮物）；二闻气味（用手轻轻扇闻，不能直接把鼻子凑到容器口）；三做肥皂水实验，判断硬水与软水；四用pH试纸粗略了解水的酸碱性；必要时取一滴水在洁净玻片上晾干，观察有无残留痕迹。教师提醒学生：实验室条件有限，这些检测只能对水质作粗略判断，真正的饮用水还需要由专业部门依据国家标准进行全面检测。 学生活动：各小组领取三份水样，按照“看—闻—测—比”的顺序开展检测，把观察到的现象如实记录在检测记录单上：湖水原样浑浊、有悬浮颗粒，加入肥皂水泡沫少、浮渣多；经过滤和吸附后的水澄清透明、几乎无色，肥皂水泡沫有所增多；蒸馏水无色透明，加入肥皂水后泡沫最多、浮渣最少。小组根据记录，讨论并写出本组的检测结论：哪一份水样最接近可直接饮用的标准？学校直饮水站还需要补充哪些处理环节？ 交流汇报：各组派代表汇报检测结果和建议。教师把各组的结论汇总在黑板上，引导学生发现：单靠过滤还不够，直饮水站通常需要综合沉淀、过滤、吸附、消毒等多个环节；如果原水硬度较高，还需要考虑降低硬度的处理；任何一种单一方法都不能保证水一定可以直接饮用，必须经过系统处理和专业检测。 任务七：方案设计——为直饮水站写一张“净水处方” 任务情境：请各小组把本节课学到的净水方法和检测结论综合起来，为学校直饮水站设计一份从“校园湖水”到“可饮用自来水”的简易净化方案，并说明每一步为什么这样做、可能除去什么杂质。 学生活动：小组合作，在任务单上完成方案设计：第一步，取水后静置沉淀，必要时加入明矾吸附悬浮颗粒，使较大颗粒沉降；第二步，过滤，除去水中细小的不溶性杂质；第三步，通过活性炭层吸附，除去有颜色、有气味的部分可溶性杂质；第四步，根据水质情况，必要时采用煮沸或蒸馏等方法降低硬度；第五步，进行消毒处理，杀灭水中的微生物；第六步，对照检测项目，定期对出水进行简单检测，并把结果记录存档。各组把方案用流程图的形式展示在小组展板上，配上简短的说明。 教师引导：在各组展示后，教师引导学生互评：哪一组的环节顺序更合理？哪一组对“为什么这样做”的解释更清楚？有没有小组漏掉了检测或消毒环节？教师最后归纳：净水不是一个孤立动作，而是一条从“认识杂质—选择方法—组合流程—检测验证”的完整链条；在真实工程中，还需要根据原水水质、用水量、成本和国家标准不断优化。 任务八：总结升华——从一杯水到一条河 教师活动：教师引导学生回顾本课：我们认识了沉淀、过滤、吸附、蒸馏等净化水的方法，学会了用肥皂水鉴别硬水和软水，也初步学会了对水样进行简单检测。教师进一步追问：“地球上的水看起来很多，为什么我们还要反复强调节约用水、保护水资源？”教师出示一组数据：地球上可供人类直接利用的淡水资源十分有限，我国人均淡水量远低于世界平均水平，许多城市还面临水质型缺水问题。教师结合生活实例，引导学生讨论：在校园和家庭中，我们可以从哪些小事做起爱护水资源？ 学生活动：学生结合本课学习和生活经验，自由发言：随手关闭水龙头；用洗菜水浇花、冲厕所；不向河流湖泊中乱扔垃圾；看到身边的水污染现象向有关部门反映；把学到的净水知识讲给家人听，提醒家人合理选择饮用水。教师把学生的发言整理成“班级护水小倡议”，鼓励大家在课后以小组为单位，完成一份家庭或校园节水护水小调查。 课堂小结：教师与学生共同梳理：天然水中含有不溶性杂质和可溶性杂质；沉淀、过滤主要除去不溶性杂质，吸附可以除去部分有色有味的可溶性杂质，蒸馏可以获得净化程度很高的水；硬水含较多可溶性钙、镁化合物，可用肥皂水鉴别，生活中常用煮沸降低硬度；判断水质不能只看外观，还要借助简单检测；化学方法既能改善水质，也提醒我们每一个人珍惜和保护有限的水资源。 八、板书设计 板书采用主板书与副板书结合的方式。主板书位于黑板正中，标题为“水的净化与水质检测（第二课时）”。主板书自上而下分三栏：左栏书写“净水方法”，依次列出沉淀、过滤、吸附、蒸馏四个词语，并用简短文字标注每种方法主要除去的杂质类型和净化程度高低；中栏书写“硬水与软水”，左侧写硬水——含较多可溶性钙、镁化合物，遇肥皂水泡沫少、浮渣多，右侧写软水——含较少或不含可溶性钙、镁化合物，遇肥皂水泡沫多、浮渣少，下方用一行小字写出生活中常用煮沸的方法降低水的硬度；右栏书写“水质检测与护水”，依次写出看外观、闻气味、肥皂水实验、粗略测酸碱度等检测思路，并在底部留出一行，书写学生课堂上提出的护水行动关键词。副板书位于黑板一侧，随课堂生成记录学生的问题和各组检测结论，用于对比不同水样的现象和结论，便于学生直观比较。 学科网（北京）股份有限公司 $