跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器-【勤径学升】2026-2027学年九年级上册化学实验报告册(人教版·新教材)

跨学科实践活动3水质检测及自制净水器 受活动目标 了解水的净化过程，掌握分离和提纯的基本方法及其与物质性质的关系。从多学科视角分析 并检测水质。关注饮用水安全与人体健康的关系。 图活动设计与实施 任务一调查参观 1.我国生活饮用水卫生标准的发展历程。 1954年《自来水水质暂行标准》是我国最早的一部生活饮用水的技术法规。 1956年、1959年分别发布了《饮用水水质标准（草案）》《生活饮用水卫生规程》，分别对15项、17 项水质指标的限值做出了规定。 1976年发布了《生活饮用水卫生标准》（试行，TJ20一760），提出限值的水质指标增至23项。 1985年发布了《生活饮用水卫生标准》(GB5749一1985)，提出限值的水质指标增至35项。 2006年制定的《生活饮用水卫生标准》(GB5749一2006)参考了诸多国际组织或国家的水质标准， 结合我国实际情况，在《生活饮用水卫生标准》(GB5749一1985)基础上修订而成，其中包括常规 指标38项，非常规指标64项。 现行的2022年发布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749一2022)对水质指标进行增删调整，虽然 总数上比《生活饮用水卫生标准》(GB5749一2006)有所减少，但指标要求更高、更严格，水质检测 更具针对性、科学性。 2.参观自来水厂：以哈尔滨某净水厂工艺流程为例。 (1)工艺流程：原水（松花江）→粗/细格栅→预臭氧接触池→机械搅拌混合池（投加PAC混凝剂） →斜管沉淀池→陶粒砂滤池→两级臭氧生物活性炭吸附池→清水池（管道式紫外线、次氯酸 钠消毒)→送水泵房→市政管网。 (2)工艺原理及作用 原理 工艺 作用 预处理 预臭氧接触池 氧化有机物、灭活藻类、减轻后续工艺负荷 机械搅拌混合池 形成矾花，促进悬浮物聚集 沉降 斜管沉淀池 分离矾花和清水，上清液进入砂滤池 过滤 陶粒砂滤池 截留细小颗粒，进一步降低浑浊度 中间处理 深度氧化有机物，抑制溴酸盐副产物生成 两级臭氧生物活性炭吸附池 吸附 吸附异味/有机物，微生物降解小分子污染物 消毒 清水池 保障管网水质安全，防止二次污染 任务二水质检测 1.生活用水水样的采集和保存可参考《生活饮用水标准检验方法第2部分：水样的采集与保存》 /40 第四单元自然界的水 初中实验探究报告册 (GB/T5750.2一-2023)执行；天然水的采集与保存按地下水或地表水的分类，可分别参考《地下水 质量标准》(GB/T14848一2017)或《地表水环境质量标准》(GB3838一2022)。 2.常见生活用水指标、检测方法及限值 项目 检测方法 限值 总硬度（以碳酸钙计） EDTA滴定法、ICP-一MS、ICP-AES 450 mg/L 浑浊度 散射法、比浊法 1 NTU 微生物（大肠菌群） 多管发酵法 不应检出 含氯有机物 气相色谱—质谱法 0.050.1mg/L 任务三动手制作 1.(1)家用净水器原理 考虑到家庭空间，大部分家庭会只选择厨下净水器，这种净水器可以得到直饮水。 厨下净水器主要有两大类：超滤净水器和RO反渗透净水器 超滤净水器中的超滤膜大多由醋酯纤维活其他功能类似的高分子材料制成，孔径一般在 0.01~0.1微米之间，可过滤水中的细菌、铁锈、胶体及有机物等杂质，但是不能完全过滤掉水 中的离子；RO反渗透膜的过滤精度约为0.0001微米，可以将超滤膜不能过滤的离子分离出 来，达到净化水质的目的。 (2)制作净水器 纱布 小卵石 根据物质的性质和分离提纯的方法，结合查找的资料，自制净水器（图为 纱布 示例)。 石英砂 纱布 所需器材：塑料瓶、纱布、 、小卵石、 、蓬松棉、带导 活性炭 纱布 管的橡胶塞。 蓬松棉 制作步骤：在塑料瓶口塞入带导管的橡胶塞，如图所示依次放入各物质。 2.从技术与工程的角度，需要综合考虑两个指标：①过滤效率；②消耗品利用效率。 ①过滤效率：过滤后的水中色、味是否除尽；是否仍然浑浊；与常见生活用水指标相差多少。 ②消耗品利用效率：小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、纱布的堆积高度；净水器的使用次数；净水 器最多能净化达到标准的水的体积。 令展示与交流 1.与同学交流你认为比较重要的指标。检测方法可参考《生活饮用水标准检验方法第1部分：总 则》(GB/T5750.1-2023)。 2.可从水资源概况、水污染危害、水环境防治、节约用水、生活用水与人体健康等角度进行宣传。 答延伸思考 1.以前人们常说“不干不净，吃了没病”，但现在我们提倡喝烧开的水或瓶装水。请你结合生活饮用 水卫生标准的发展，说说为什么现在的饮用水更安全了？ 41/ 初中实验探究报告册化学九年极上册 2.古人云“饮水思源”，在自来水普及之前，人们常用明矾来净水。请查阅资料并结合所学，说说自 来水厂和古人在净水流程上有哪些相同的“核心思路”？自来水厂多了哪些“高科技”步骤？ 3.在制作净水器时，我们把石子、细沙、活性炭和棉花依次从下到上（或从上到下）分层装填。为什 么一定要按颗粒大小（上粗下细）的顺序排列？如果把顺序颠倒（上细下粗），会出现什么糟糕的 现象？ 4.用自制净水器过滤河水后，发现过滤出来的水虽然看起来变清了，但依然有股泥腥味，且烧开后 水垢特别多。请从技术与工程的角度，提出具体的优化方案来解决这两个问题。 幽实践反馈 1.小明在家中开展了一次关于水质检测与自制净水器的跨学科实践活动。下面是他的实验记录和 思考。 任务一：水质检测 他从小区附近的湖里取了一瓶水样，并借助家庭简易水质检测试剂盒进行了检测，部分数据如下 表所示： 指标 溶解氧(mg/L) 浊度(NTU) 总磷(mg/L) 总氮(mg/L) 检测结果 10.0 24.2 0.07 1.17 (1)“总磷”“总氮”中的“磷”和“氮”指的是 (填“单质”或“元素”)。 (2)总磷和总氮的含量是衡量水体是否富营养化的重要指标。当水体中总磷含量大于0.02g/L、 总氮含量大于0.2mg/L时，水体易发生富营养化。该水体 (填“有”或“没有”)富营 养化风险。 任务二：自制净水器 蓬松棉 如图所示是小明用生活中的常见物品制作的便携式净水器。 活性炭 石英砂 (3)净化水时，可用活性炭除去水中的色素和异味，这利用了活性炭的 性 小卵石 (4)结合图示分析，下列评价合理的是 (填字母)。 A.制作材料廉价易得 B.小卵石和石英砂能除去水中的可溶性杂质 C.得到的净化水是纯净物 142 第四单元自然界的水 初中实验探究报告册 多维评价 跨学科实践活动3水质检测及自制净水器 班级： 姓名： 组别： 日期： 评价维度（权重） 评价指标（核心要求） 自评 互评 师评 ①能说出饮用水卫生标准发展的关键进步； 1.知识理解(20%) ②能解释浊度、pH、微生物等指标的含义； ③能说明自制净水器各层材料的原理 ①正确使用浊度计、pH试纸、显微镜等 器材； 2.实践能力(25%) ②按步骤完成水质检测并记录数据； ③合理选择材料并组装自制净水器 ①能对比不同水样的检测结果并分析原因； ②能指出单一感官判断的局限性； 3.创新探究(20%) ③能提出改进净水器的设想或解释失败 原因 ①能口头汇报检测结果和净水效果； 4.成果展示(20%) ②展示形式（海报、PPT等）清晰美观； ③能回答同学或老师提出的问题 ①制作科技小报或展板，主动走进社区 5.情感态度(15%) 宣传； ②在反思中体现出强烈的节水护水责任感 备注： 得分=自评×20%+互评×30%+师评×50% 满分：100分得分： 综合评价等级：☐优秀（≥90）口良好(75~89)☐合格(60~74)☐待改进（≤59） 评语（教师/组长简评）： 43/初中实验探究报告册 化学九年级上册 (6)下 上 探究交流 1.①滤纸破损；②液面高于滤纸边缘；③仪器不干 净等。 2.冷凝作用，使水蒸气液化。 延伸练习 1.(1)明矾（或混凝剂）(2)吸附(3)蒸馏 2.(1)吸附水中的色素和异味(2)过滤(3)C 3.A4.D 实验活动2水的组成及变化的探究 实验过程 【实验原理】 1氢气十氧气点憋水2.水通电氢气十氧气 【实验步骤】 淡蓝2：1正极负极氢气在空气中燃烧生成水 水在通电的条件下生成氢气和氧气 【注意事项】 1.(1)检验其纯度（或验纯）(2)干燥 2.(1)直流 (3)排尽玻璃管内的空气，防止影响对气体体积比的 观察，也防止收集到的气体不纯 (4)增强水的导电性，加快反应速率 (5)切断电源 探究交流 1.电解水时，两侧玻璃管中生成氢气和氧气，装置内压 强大于外界大气压，将水压人中间球形容器，球形容 器内液面上升。 2.可能原因：①氧气不易溶于水，氢气难溶于水，氧气 比氢气溶獬量多；②氧气与电极发生反应，等等。 3.氢气燃烧（与氧气反应）生成了水、水在通电的条件 下分解生成了氢气和氧气。 延伸练习 1.(1)负(2)O,带有火星的木条（或燃着的木条） (3)2mL(4)增强水的导电性（或加快电解速率等） (5)bca(6)氢元素和氧元素 2.C 跨学科实践活动3水质检测及自制净水器 【活动设计与实施】 任务三 1.(2)活性炭石英砂 【延伸思考】 1.示例：因为科学家发现水里藏着很多看不见的有害 物质，比如细菌、病毒和重金属。过去没有检测技 术，只能靠煮开水杀菌。后来有了显微镜和化学试 剂，就能检测出水里到底有多少细菌、有没有有毒物 质。国家还制定了严格的标准，比如每100毫升自 来水里的大肠杆菌数量必须为零。这些技术进步让 我们喝水更放心。 /74 2.示例：核心思路相同点：都是先把水里的“大块头”脏 东西弄掉（沉淀），再把“小颗粒”拦住（过滤）。 自来水厂的“高科技”：①加入混凝剂（明矾/聚合氯 化铝)：能让水中小泥沙抱团变成大颗粒，沉得更快 (古人也用明矾，但现代药剂效果更好)；②活性炭吸 附：不仅能除掉颜色和异味，还能吸附一些微小杂质 (古人用木炭，但现代活性炭孔隙更多，吸附力更 强)；③液氯/臭氧消毒：这是古人没有的，能彻底杀 死水里的细菌和病毒，这是保障我们喝了不拉肚子 的最关键一步。 3.示例：按“上粗下细”（比如上层放小石子，中层细沙， 下层棉花/活性炭)排列，是利用了物理过滤的工程 原理：上层大颗粒先拦住水中的树叶、泥沙等大杂 质，避免它们很快把下层的细孔堵死；下层小颗粒负 责拦截更细微的杂质。 如果颠倒（上细下粗）：大块的杂质会直接冲到最上 面的细沙层，把细沙的缝隙瞬间堵死。水根本渗不 下去，反而会积在表面，甚至从旁边溢出来。 4.示例：①有泥腥味：活性炭放得太少或没有充分浸 泡。可增加活性炭的层厚，或者把颗粒活性炭换成 粉末活性炭（用纱布包好），增大接触面积。过滤时 让水流速度慢一点，让水充分流过活性炭，吸附掉异 味分子。 ②水垢多，硬度大：水中仍含有较多量的钙、镁化合 物。自制净水器只有物理过滤层，无法去除溶解在 水里的钙、镁离子。物理过滤除不掉可溶性杂质，还 需要增加“化学软化”环节。可以在净水器最底部加 一层离子交换树脂（家庭软水机常用）；或者将过滤 后的水加热煮沸，冷却后只取上层清液。 实践反馈 1.(1)元素(2)有(3)吸附(4)A 第五单元化学反应的定量关系 探究5化学反应前后物质的质量关系 实验过程 【实验原理】 1.氧化铜2.铜+硫酸亚铁 3.氯化钠十水十二氧化碳4.氧化镁 【实验步骤】 一、红黑浅绿红 二、指针向右倾斜 【注意事项】 1.化学反应2.密闭3.化学4.气体 探究交流 1.形成密闭体系，防止瓶内气体逸出；调节压强，防止 瓶塞弹出。若无橡胶塞，装置变为敞口，加热时瓶内 空气受热膨胀逸出，冷却时外界空气又进入瓶内，无 法准确测定化学反应前后体系的质量；若无小气球， 加热时瓶内空气受热膨胀，压强增大，可能会将橡胶