4.1水资源及其利用第二课时教学设计--2026-2027学年八年级化学人教版（五四学制）全一册

课题1 水资源及其利用（第二课时）教学设计 人教版（五四学制）化学八年级全一册 第四单元 自然界的水 课题：水的净化 一、教材分析 本课题选自人教版（五四学制）化学八年级全一册第四单元“自然界的水”课题1第二课时。在学生了解世界及我国水资源分布、认识爱护水资源重要性的基础上，本课聚焦水的净化方法。教材以自然界中的天然水为切入点，引导学生认识天然水中不溶性杂质、可溶性杂质和微生物的存在，依次学习沉降、过滤、吸附、消毒、蒸馏等净化方法，并通过自来水厂净水流程将各方法串联整合，最后认识硬水与软水的区别及硬水软化的实际意义。教材将化学实验操作与社会生产生活紧密结合，为后续学习水的组成、物质分类及化学实验基本操作奠定基础。 二、四维核心素养 化学观念：建立“天然水是混合物”“净化过程本质是依据杂质性质差异分离混合物”的物质观念，认识物质性质与分离方法之间的内在联系。 科学思维：能从杂质的状态类型出发，依据不同性质差异选择合适的分离方法，形成分类比较、归纳推理的科学思维，构建“杂质类型决定净化方法”的思维模型。 科学探究与实践：通过完成沉降对比实验、过滤操作实验、活性炭吸附实验以及设计自制净水器等探究活动，提升动手操作能力、观察记录能力和证据推理能力。 科学态度与责任：体会化学在保障饮用水安全、改善水质环境中的重要作用，认识硬水对生活生产的影响，树立节约用水、爱护水资源、保护水环境的社会责任感。 三、教学重难点 教学重点：沉降、过滤、吸附等常用净水方法的原理与操作要求；自来水厂净水的基本流程及各环节作用；过滤操作的规范要点。 教学难点：理解不同净化方法所除去的杂质类型及原理差异；理解硬水与软水的本质区别及硬水软化的方法；能将实验室中的净化操作与自来水厂生产流程对应联系，形成系统的混合物分离提纯思路。 四、设计意图 本课以“如何将一杯浑浊的河水变成可以安全饮用的水”为核心驱动任务，贯穿整个教学过程。学生在真实问题情境中经历“观察天然水—提出问题—实验探究—对比分析—归纳总结”的完整认知链条。通过小组合作完成明矾沉降对比、规范过滤操作、活性炭吸附观察等活动，让学生在做中学、在用中学，避免孤立记忆知识点。教学将零散的净水方法串联为“从天然水到自来水”的系统流程，引导学生建立“杂质类型决定净化方法”的思维模型。同时联系自来水厂生产实际、生活中水垢现象等真实情境，让学生感受到化学知识就在身边，增强用化学改善生活、保护水资源的意识与责任感。 五、教学过程 【任务一】观察天然水，发现问题 教师展示两杯水样：一杯清澈透明的蒸馏水，一杯取自附近小河的浑浊河水。请学生仔细观察并描述两杯水样在外观上有什么不同。 学生观察后发现：蒸馏水无色、清澈透明，而河水颜色发黄、浑浊，静置后杯底可见少量沉淀物。教师引导学生思考：为什么河水看起来是浑浊的？里面可能含有哪些物质？ 学生小组讨论后回答：水里有泥沙、有小石子、可能还有看不见的东西。教师顺势归纳：自然界中的河水、湖水、井水、海水等天然水里都含有许多杂质。按杂质的状态分，主要有两类——一类是不溶于水的杂质，如泥沙、悬浮物，它们使水看起来浑浊；另一类是能溶解在水里的杂质，可能使水带有颜色或气味。此外，水中还可能存在对人体有害的微生物。正是这些杂质的存在，使得天然水不能直接饮用，必须经过净化处理后才能使用。 教师追问：那么，我们能不能想办法把这些杂质除去呢？今天这节课，我们就来当一回“小小净水工程师”，一步步把这杯浑浊的河水变干净。 【任务二】探究沉降——让水中的大颗粒沉下来 教师提出任务：河水中最明显的杂质是那些让水变浑浊的悬浮小颗粒，怎样让它们先从水中分离出来？ 学生很快想到：把水放着不动，杂质会自己沉到杯底。教师取出提前准备好的两份浑浊河水，一份静置不动，另一份用滴管加入少量明矾粉末并轻轻搅拌。请学生观察两杯水中发生了什么变化。 观察一段时间后，学生发现：没有加明矾的一杯，只有少量大颗粒沉到了底部，水仍然比较浑浊；加入明矾的一杯，水中出现了许多絮状的物质，细小的悬浮物被这些絮状物“抓住”一起往下沉，杯底沉积了较多沉淀物，上层水明显变得清澈了许多。 教师引导学生分析：直接静置让大颗粒沉下来，这叫沉降。但细小的悬浮物沉降速度很慢，很难自然沉下来。明矾加入水中后，会形成一种胶状物质，这种物质能够把水中细小的悬浮杂质吸附聚集在一起，形成较大的颗粒，从而加快沉降速度，让水更快变清。这就是明矾在净水过程中的作用——吸附悬浮杂质，使之加速沉降。 教师小结：沉降是净水的第一步，它利用重力让大颗粒不溶性杂质与水初步分离。但沉降后的水虽然上层变清了，仍然含有许多细小的悬浮颗粒和其他杂质，还需要进一步处理。 【任务三】动手过滤——把细小杂质拦下来 教师提出新任务：沉降后上层的水看起来清澈了，但里面还悬浮着许多肉眼难以分辨的细小杂质，怎样把它们彻底除去？ 学生联系生活经验，想到了用纱布、滤纸等东西把杂质“滤”掉。教师顺势引入过滤操作：过滤是分离不溶性固体和液体的一种常用方法。在实验室中，我们用滤纸和漏斗来完成这个操作。 教师边演示边讲解过滤装置的组装和操作要点，并引导学生总结出“一贴、二低、三靠”的操作规范。 “一贴”：滤纸要紧贴漏斗内壁，中间不要留有气泡。如果滤纸和漏斗壁之间有气泡，会减慢过滤速度。 “二低”：滤纸的边缘要低于漏斗的边缘；过滤时，倒入漏斗内的液面要低于滤纸的边缘。如果液面高于滤纸边缘，液体就会从滤纸和漏斗壁之间直接流下去，没有经过滤纸的过滤，杂质就漏过去了。 “三靠”：倾倒液体的烧杯嘴要紧靠玻璃棒，让液体沿着玻璃棒流下去，防止液体溅出；玻璃棒的末端要轻轻靠在三层滤纸的一侧，防止戳破滤纸；漏斗下端的管口要紧靠承接滤液的烧杯内壁，让滤液沿着烧杯壁流下，防止液体溅出。 学生分组进行过滤实验。每组取沉降后的上层浑浊水，按照规范操作进行过滤。教师巡视指导，重点关注学生是否正确使用玻璃棒引流、液面是否高于滤纸边缘、滤纸是否紧贴漏斗等问题。 实验结束后，学生观察过滤后的滤液：与原水相比，滤液变得澄清透明了，滤纸上则留下了一层黄褐色的不溶性杂质。教师引导学生对比过滤前后水样的变化，讨论：过滤除去的是哪一类杂质？学生总结：过滤主要除去的是不溶性的固体杂质。 教师进一步追问：经过沉降和过滤，水变得清澈了，这杯水能不能直接喝了？学生讨论后认为还不行——因为水里可能还有溶解在里面的有颜色或有气味的物质，还有对人体有害的微生物。 【任务四】观察吸附——除去水中的颜色和异味 教师展示一杯滴了几滴红墨水、呈浅红色的水溶液，提问：过滤只能除去不溶性杂质，对于溶解在水中的有色物质和异味，有没有办法除去？ 教师介绍活性炭这种材料。活性炭内部有许许多多细小的孔隙，比表面积非常大，这种特殊结构使它具有很强的吸附能力。教师演示：在过滤装置中，将滤纸上方放入一层活性炭，然后将有色的水慢慢通过活性炭层进行过滤。学生观察到：红色的水经过活性炭后，从漏斗下端流出来的水变成了无色透明的。 教师引导学生分析：活性炭利用其多孔结构，能够吸附水中一些溶解在水里的有颜色的物质和有异味的物质。这一过程叫做吸附。在自来水厂里，专门设有活性炭吸附池，就是利用活性炭来除去水中的色素和异味。 教师补充说明：吸附过程中，活性炭只是把杂质“抓住”留在孔隙中，并没有产生新物质，这是一种物理吸附。活性炭使用一段时间后，吸附能力会下降，需要更换或再生。 【任务五】整合流程——自来水厂是怎样净水的 教师提问：我们刚才分别做了沉降、过滤、吸附，那在实际的自来水厂里，是不是也按照这样的顺序来处理水呢？请同学们阅读教材中“自来水厂净水过程”的示意图。 学生阅读教材插图后，用自己的话描述自来水厂的净水流程：从江河湖泊取水后，先加入混凝剂（如明矾）使水中悬浮杂质絮凝沉降，水进入沉淀池；沉淀池出来的水经过过滤池，除去细小的不溶性杂质；再进入活性炭吸附池，除去水中的色素和异味；之后进入清水池，在此过程中还要投加消毒剂，杀死水中对人体有害的病原微生物；最后通过配水泵站，将处理好的清水送入供水管网，送到千家万户。 教师引导学生将刚才实验中做的操作与自来水厂流程一一对应：明矾沉降对应自来水厂的沉淀环节；过滤操作对应过滤池；活性炭吸附对应吸附池。同时指出，自来水厂比我们在实验室做的多出了“消毒”这一重要步骤——因为即使水看起来很清澈，里面仍然可能存在致病的细菌、病毒等微生物，必须通过投药消毒来保障饮用水的卫生安全。 教师特别强调：自来水厂净化后的水是符合饮用水标准的自来水，但它仍然是混合物——里面溶解有一些矿物质和其他可溶性物质，并不是纯净的水。 【任务六】设计制作——自制简易净水器 教师布置拓展任务：结合今天学到的净水方法，请同学们利用身边的材料，设计并制作一个简易的净水器，用来净化一杯浑浊的水。 教师提示可用材料：矿泉水瓶（剪去底部倒置）、小卵石、石英砂（或细沙）、活性炭、纱布等。引导学生思考：这些材料分别起什么作用？应该按照什么顺序层层放置？ 学生小组讨论设计方案后进行制作：将矿泉水瓶剪去底部，瓶口朝下倒置，从瓶口开始由下往上依次放入蓬松棉、活性炭层、细沙层、小卵石层，每层之间用纱布隔开。小卵石和细沙主要起过滤作用，滤去较大和较小的不溶性杂质；活性炭层起吸附作用，除去色素和异味；最上层的蓬松棉和纱布起到分隔和初步过滤的作用。 各组将浑浊的河水从自制净水器顶部缓缓倒入，观察从瓶口流出来的水。学生惊喜地发现，经过层层过滤和吸附后，流出的水比原来清澈了许多。教师引导学生对比各组净水器的净水效果，讨论：为什么有的组效果好，有的组效果不理想？可能的原因是什么？ 学生交流后发现问题：材料层之间如果没有用纱布隔开，细沙会和活性炭混在一起，影响过滤效果；如果倒水速度太快，水来不及充分过滤就流下去了；活性炭层如果太薄，吸附效果也会打折扣。 教师总结：自制净水器虽然简陋，但它把沉降、过滤、吸附的思路浓缩在一个装置中，体现了净水的基本原理。同时也要告诉学生，自制净水器处理后的水仍然含有微生物，不能直接饮用，真正的安全饮水还需要经过严格的消毒处理。 六、板书设计 课题1 水资源及其利用（第二课时）——水的净化 一、天然水的杂质 不溶性杂质（泥沙、悬浮物）→ 水浑浊 可溶性杂质（有色、有味物质）→ 影响感官 微生物（细菌、病毒）→ 危害健康 二、净水方法 1. 沉降：明矾吸附悬浮杂质，加速沉降 2. 过滤：一贴二低三靠（除不溶性杂质） 3. 吸附：活性炭吸附色素和异味 4. 消毒：杀灭病原微生物 5. 蒸馏：净化程度最高（蒸馏水） 三、自来水厂净水流程 取水 → 加混凝剂沉降 → 过滤 → 活性炭吸附 → 消毒 → 配水 四、硬水与软水 硬水：含较多可溶性钙、镁物质 软水：含较少或不含可溶性钙、镁物质 学科网（北京）股份有限公司 $