第2章跨学科实践活动2自制净水器导学案--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

跨学科实践活动2 自制净水器 导学案 沪教版 初中化学 九年级上册 第2章 空气与水资源 一、学习目标（四维核心素养） 化学观念：认识天然水是混合物，可通过沉降、过滤、吸附等方法分离提纯。 科学思维：能根据水中杂质类型选择净水方法，比较不同材料的净水作用。 科学探究：经历设计、制作、测试、改进简易净水器的完整过程。 科学态度与责任：认识水资源珍贵，树立节水护水意识，体会跨学科联系。 二、学习重难点 重点：了解沉降、过滤、吸附等净水方法的原理；初步学会用生活材料设计并制作简易净水器。 难点：理解过滤操作的原理及“一贴二低三靠”；根据水中杂质类型合理组合净水材料，并对净水效果进行评价与改进。 三、自主预习任务（填空题） 请在课前独立阅读教材相关内容，完成下列填空，把不明白的地方用红笔标出。 1. 天然水中含有许多杂质，从存在形态看可分为______杂质（如泥沙、铁锈）和______杂质（如溶解在水中的矿物质），此外还可能含有细菌等______。 2. 城市自来水厂净水的主要过程为：取水→加絮凝剂→______→______→______→投药消毒→配水。其中常用的絮凝剂是______，它溶于水后生成的胶状物对杂质有______作用，使悬浮于水中的杂质沉降下来。 3. 过滤是分离不溶性固体与液体的常用操作。过滤操作要注意“一贴”：滤纸紧贴______；“二低”：滤纸边缘低于______，液面低于______；“三靠”：倾倒液体的烧杯口紧靠______，玻璃棒下端轻靠______，漏斗下端管口紧靠______。 4. 过滤后的水虽然澄清透明，但仍含有______杂质，因此不是纯水。要得到净化程度较高的水，可采用______的方法。 5. 活性炭具有疏松多孔的结构，有较强的______性，可以吸附水中的______和______。 6. 简易净水器中，从上到下通常依次放置小卵石、______、活性炭、______。其中小卵石和石英砂主要起______作用，活性炭起______作用，最下面的蓬松棉起______作用。 四、课中探究案 探究活动一 走进自然界的水 1.（选择题）下列关于天然水的说法正确的是（ ） A. 天然水都是无色无味的纯净物 B. 河水中只含有不溶性杂质 C. 天然水中往往含有不溶性杂质、可溶性杂质和微生物 D. 海水经过简单沉淀后就能直接饮用 2.（选择题）下列各种水中，属于纯净物的是（ ） A. 河水 B. 自来水 C. 蒸馏水 D. 矿泉水 3.（简答题）为什么说天然水并不是真正“干净”的水？请从杂质存在形态的角度简要说明。 3-1.（选择题）下列各组物质中，前者属于纯净物、后者属于混合物的一组是（ ） A. 蒸馏水、河水 B. 自来水、矿泉水 C. 河水、蒸馏水 D. 矿泉水、蒸馏水 3-2.（判断题并说明理由）小明说：“海水晒干以后有白色的盐析出，所以海水是纯净物。”你认为他的说法对吗？请简要说明理由。 探究活动二 了解水的净化方法 4.（选择题）在自来水厂的净水过程中，主要发生化学变化的环节是（ ） A. 沉降 B. 过滤 C. 吸附 D. 投药消毒 5.（选择题）明矾在净水过程中所起的作用是（ ） A. 杀死水中的细菌 B. 使水中悬浮的杂质沉降下来 C. 除去水中的色素和异味 D. 把水中的可溶性杂质全部除去 6.（选择题）下列净水方法中，净化程度最高的是（ ） A. 静置沉降 B. 过滤 C. 活性炭吸附 D. 蒸馏 7.（连线填空题）请将下列净水方法与其主要作用用字母对应起来： ①沉降（ ） ②过滤（ ） ③吸附（ ） ④消毒（ ） A. 除去水中的不溶性杂质 B. 使悬浮于水中的杂质沉降 C. 除去水中的色素和异味 D. 杀死水中的病原微生物 8.（简答题）小红取来一份浑浊的河水样品，想把它变得澄清可用来浇花。请你帮她设计一个合理的净化步骤，并简要说明每一步的作用。 8-1.（填表配对题）请将下列常见的净水操作与其对应的主要目的用字母配对： 操作：①静置（ ） ②加明矾（ ） ③过滤（ ） ④加活性炭（ ） ⑤投药消毒（ ） A. 除去水中的异味和色素 B. 使较大颗粒的杂质自然沉降 C. 除去水中的不溶性固体杂质 D. 使悬浮的小颗粒聚集成较大颗粒而沉降 E. 杀死水中的致病微生物 8-2.（简答题）城市自来水厂通常要经过取水、沉淀、过滤、吸附、消毒等多道工序，才能把天然水送入千家万户。请你用自己的话说一说：为什么要经过这么多道工序，而不能把河水直接抽来使用？ 探究活动三 练习过滤操作 9.（选择题）过滤操作中，玻璃棒所起的作用是（ ） A. 搅拌，加快溶解 B. 引流，防止液体溅出 C. 转移固体 D. 搅拌，加快过滤 10.（选择题）过滤完成后，发现滤液仍然浑浊。下列原因中不可能的是（ ） A. 滤纸破损 B. 漏斗内液面高于滤纸边缘 C. 漏斗下端管口没有紧靠烧杯内壁 D. 承接滤液的烧杯本身不干净 11.（实验填空题）某同学进行过滤操作，用到的仪器有铁架台（带铁圈）、烧杯、玻璃棒和______。制作过滤器时，滤纸要紧贴______，中间不要留有气泡，否则会______。过滤时，玻璃棒下端要轻靠在______层滤纸的一侧。 12.（简答题）过滤之后得到的水看起来已经澄清透明，为什么说它仍然不是纯水？要得到净化程度较高的水，实验室中常用什么方法？ 13.（分析题）小明在做过滤实验时，发现液体通过滤纸的速度特别慢。请你分析可能的原因，并提出相应的改进方法。 13-1.（选择题）过滤操作完成后，发现滤液仍然浑浊。下列后续处理方法中，最合理的是（ ） A. 直接把滤液倒入下水道 B. 更换滤纸，把滤液再过滤一次 C. 把滤液加热蒸发干 D. 向滤液中再加入一些明矾 13-2.（实验填空题）过滤操作中需要用到的仪器和用品有：铁架台（带铁圈）、______、______、______和滤纸。制作过滤器时，滤纸的边缘要______（填“高于”或“低于”）漏斗的边缘；倒入液体时，液面要______（填“高于”或“低于”）滤纸的边缘。 13-3.（简答题）在过滤操作中，为什么漏斗下端的管口要紧靠烧杯的内壁？如果没有紧靠，可能会出现什么现象？ 探究活动四 设计并制作简易净水器 14.（选择题）用空饮料瓶制作简易净水器时，下列材料从上到下放置顺序合理的是（ ） A. 活性炭→小卵石→石英砂→蓬松棉 B. 小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉 C. 石英砂→小卵石→蓬松棉→活性炭 D. 蓬松棉→活性炭→石英砂→小卵石 15.（填空题）在自制净水器中，小卵石层与石英砂层之间要垫一层______，目的是______。活性炭层的上方也要放一层______，防止活性炭粉末随水流一起流出。 16.（设计题）请你利用生活中常见的材料（如剪去底部的空饮料瓶、纱布、小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉等）设计一个简易净水器，要求写出： （1）你所选择的全部材料； （2）材料由上到下的放置顺序； （3）每一层材料所起的作用。 17.（分析题）在净水器中，为什么要把颗粒较大的材料（如小卵石）放在上层，把颗粒较小的材料（如石英砂、活性炭）放在下层？如果把它们的顺序放反了，可能会出现什么问题？ 17-1.（选择题）在自制净水器中，活性炭层最合适的位置是（ ） A. 最上层，直接接触进水 B. 小卵石层的上面 C. 石英砂层之下、蓬松棉层之上 D. 最下层，靠近出水口 17-2.（填空题）用剪去底部的空饮料瓶制作净水器时，把瓶口朝下倒挂，进水口在______（填“上方”或“下方”），出水口在______（填“上方”或“下方”）。水在净水器中从上往下流动的好处是：可以借助______的作用，使水顺利通过各层材料，而不需要额外加压。 17-3.（分析题）小华在组装净水器时，把活性炭直接放在了小卵石的上面。请你从过滤效果和材料利用两个角度分析，这样做可能带来什么问题？应该怎样调整？ 探究活动五 检验净水效果并改进装置 18.（选择题）用自制净水器处理一杯滴有红墨水的水，一段时间后红色明显褪去，主要是因为（ ） A. 小卵石把红色物质过滤掉了 B. 石英砂把红色物质吸附掉了 C. 活性炭把红色物质吸附掉了 D. 蓬松棉把红色物质过滤掉了 19.（探究题）某同学用自制净水器处理一杯浑浊的河水，得到了一杯澄清透明的水。他认为这杯水已经可以直接饮用了。你认为他的看法是否正确？为什么？若要饮用，还需要进行怎样的处理？ 20.（评价改进题）在测试自制净水器时，发现流出的水仍然有异味，而且出水速度很慢。请分析可能的原因，并提出两条具体的改进建议。 21.（跨学科分析题）某品牌家用净水器采用了“PP棉→活性炭→中空纤维超滤膜→活性炭”的多级滤芯组合。请结合本节所学知识回答下列问题： （1）PP棉滤芯和活性炭滤芯分别起什么作用？ （2）为什么家用净水器要采用多级滤芯，而不是只用一种材料？ （3）从保护水资源、节约用水的角度，谈谈你对家庭使用净水器的看法。 22.（材料分析题）阅读下面这段材料，回答问题。 我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源占有量远低于世界平均水平。同时，随着工业化和城镇化的发展，部分江河水体受到污染，进一步加剧了水资源的紧张形势。 （1）你认为造成水体污染的主要来源有哪些？请至少写出两类。 （2）作为一名中学生，你在日常生活中可以采取哪些节水或护水的行动？请至少写出两条。 23.（综合实践题）在小组展示交流时，有同学提出：“为什么不直接把水烧开喝，还要费力气做净水器？”请你结合本节所学知识，说明自制净水器在日常生活和应急情况下的实际意义。 23-1.（对照实验探究题）某小组想探究“活性炭的用量对净水效果是否有影响”。他们取同样的三杯红色水，分别加入不同质量的活性炭，其他条件完全相同，静置相同时间后观察现象。请回答： （1）这个实验中人为改变的条件是什么？需要保持相同的条件有哪些？（请至少写出两个） （2）可以通过观察什么现象来比较三杯净水效果的好坏？ （3）如果加入活性炭较多的那杯水红色褪去得最明显，可以初步得出什么结论？ 23-2.（评价改进题）在班级展示中，A组的净水器出水很清澈，但仍有明显异味；B组的净水器出水几乎没有异味，但出水速度很慢。请你分别评价两组装置的优点与不足，并各提出一条具体的改进建议。 23-3.（跨学科应用题）某地发生洪涝灾害，临时安置点需要为大量受灾群众提供可使用的生活用水。请你结合本节所学，设计一套应急净水方案，要求写出：主要步骤、可就地取材的材料，以及使用时的注意事项。 23-4.（辨析题）有人说：“蒸馏得到的水最干净，所以我们平时在家也应该只喝蒸馏水。”你同意这种说法吗？请结合饮用水的实际情况简要谈谈你的看法。 探究活动六 课堂小结与自我评价 24.（归纳填空题）通过本节的学习，我们认识到：天然水是______（填“纯净物”或“混合物”）。净化水的常用方法有______、______、______、______和蒸馏等。其中，净化程度最高的是______。在自制净水器中，小卵石和石英砂起______作用，活性炭起______作用。 25.（自我评价题）请结合本节实践活动，从以下三个方面对自己的学习情况进行简要评价： （1）我已经掌握的知识和方法有哪些？ （2）在设计、制作和测试净水器的过程中，我遇到了哪些困难，是怎样解决的？ （3）通过这次跨学科实践活动，我对保护水资源有了哪些新的认识？ 五、参考答案 （一）自主预习任务 1. 不溶性；可溶性；微生物（细菌）。 2. 沉降；过滤；吸附；明矾；吸附。 3. 漏斗内壁；漏斗边缘；滤纸边缘；玻璃棒；三层滤纸处；烧杯内壁。 4. 可溶性；蒸馏。 5. 吸附；色素；异味。 6. 石英砂；蓬松棉；过滤（除去不溶性杂质）；吸附（除去色素和异味）；过滤（阻挡活性炭粉末）。 （二）课中探究案 1. C。天然水是混合物，含有不溶性杂质、可溶性杂质和微生物，沉淀不能除去可溶性杂质和微生物。 2. C。蒸馏水是纯净物；河水、自来水、矿泉水都含有多种物质，属于混合物。 3. 天然水中含有泥沙等不溶性杂质、溶解的矿物质等可溶性杂质，以及细菌等微生物，因此并不是真正干净的水，不能直接饮用。 3-1. A。蒸馏水只由一种物质组成，属于纯净物；河水中含有多种物质，属于混合物。其余选项中前者均为混合物。 3-2. 不对。海水晒干后析出盐，恰恰说明海水中溶解了食盐等多种物质，是由多种物质组成的混合物，而不是纯净物。 4. D。投药消毒利用药物杀死微生物，有新物质生成，属于化学变化；沉降、过滤、吸附主要是物理过程。 5. B。明矾溶于水后形成胶状物，吸附悬浮杂质使之沉降；杀菌消毒一般由消毒剂完成，吸附色素异味主要靠活性炭。 6. D。蒸馏可以除去水中几乎所有杂质，得到净化程度较高的蒸馏水。 7. ①—B；②—A；③—C；④—D。 8. 合理步骤：先静置使较大颗粒沉降；再加入明矾搅拌，使悬浮杂质吸附沉降；然后进行过滤，除去不溶性杂质；若有异味或颜色，可用活性炭吸附。每一步作用：沉降—使大颗粒下沉；明矾—吸附悬浮小颗粒；过滤—除去不溶性固体；活性炭—除去色素和异味。 8-1. ①—B；②—D；③—C；④—A；⑤—E。 8-2. 参考答案：天然水中含有泥沙等不溶性杂质、溶解的矿物质和细菌等微生物，如果直接取用，水不仅浑浊有异味，还可能含有害微生物，饮用后影响健康。多道工序可以逐级除去不同类型的杂质：沉淀和过滤除去不溶性固体，吸附除去色素和异味，消毒杀灭致病微生物，这样处理后的水才安全、卫生。 9. B。过滤操作中玻璃棒的作用是引流，使液体沿玻璃棒缓缓流入漏斗，防止溅出或冲破滤纸。 10. C。漏斗下端管口未紧靠烧杯内壁只会造成液滴飞溅，不会使滤液浑浊；滤纸破损、液面高于滤纸边缘、烧杯不干净都会使滤液仍然浑浊。 11. 漏斗；漏斗内壁；减慢过滤速度（或影响过滤效果）；三。 12. 过滤只能除去不溶性杂质，水中仍含有可溶性杂质，因此不是纯水。实验室中常用蒸馏的方法得到净化程度较高的水。 13. 可能原因：滤纸没有紧贴漏斗内壁，中间留有气泡；液体中不溶性杂质过多堵塞了滤纸孔隙。改进方法：制作过滤器时用玻璃棒轻轻赶走气泡，使滤纸紧贴漏斗内壁；可先静置沉降后再过滤，或先通过纱布、脱脂棉进行预过滤。 13-1. B。滤液仍然浑浊，说明过滤没有把不溶性杂质除尽，最合理的做法是更换滤纸后重新过滤，直到滤液澄清。 13-2. 漏斗；烧杯；玻璃棒；低于；低于。 13-3. 漏斗下端管口紧靠烧杯内壁，可以使滤液沿烧杯内壁缓缓流下，防止液体溅出；如果没有紧靠，滤液可能从管口溅出，造成液体损失，也可能溅到手上带来安全隐患。 14. B。应由粗到细、由上到下：小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉。 15. 纱布（或脱脂棉）；防止不同颗粒的材料混合，影响过滤效果；蓬松棉（或纱布）。 16. 参考答案：（1）材料：剪去底部并倒置的空饮料瓶、纱布、小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉。（2）由上到下顺序：小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉。（3）作用：小卵石—除去较大颗粒的不溶性杂质；石英砂—除去较细的不溶性杂质；活性炭—吸附水中的色素和异味；蓬松棉—阻挡活性炭粉末，并对出水起缓冲作用。 17. 先粗后细可以使不同大小的杂质被逐层截留，避免细孔很快被大颗粒堵塞，保证出水速度和过滤效果。如果放反，小颗粒材料很快被大颗粒杂质堵塞，出水速度明显变慢，甚至无法过滤。 17-1. C。活性炭应放在石英砂层之下、蓬松棉层之上：先由上层材料除去不溶性杂质，再由活性炭吸附色素和异味，最后由蓬松棉阻挡活性炭粉末。 17-2. 上方；下方；重力。 17-3. 把活性炭放在小卵石上面，水中的泥沙等不溶性杂质会很快覆盖在活性炭表面，堵塞活性炭的孔隙，使其吸附能力下降，既浪费了活性炭，又影响净水效果。应当调整为：先在上方放小卵石、石英砂除去不溶性杂质，再把活性炭放在下层吸附色素和异味。 18. C。活性炭具有疏松多孔的结构，有较强的吸附能力，能吸附色素和异味。 19. 不正确。自制净水器主要除去了不溶性杂质和部分色素、异味，但不能杀死细菌等微生物，也不能完全除去可溶性杂质，因此不能直接饮用。若要饮用，还需要煮沸（消毒）后才能饮用。 20. 可能原因：活性炭量不足或已经失效，吸附能力下降；活性炭层被粉末堵塞，或滤层之间没有用纱布隔开造成颗粒混合，使水流不畅。改进建议：更换足量的新活性炭；在各层之间垫纱布或脱脂棉，防止颗粒混合；适当加厚蓬松棉层并在活性炭上方加一层纱布，改善过水通道。 21.（1）PP棉主要起过滤作用，除去水中较大的不溶性杂质；活性炭主要起吸附作用，除去水中的色素、异味和部分有机物。（2）不同材料的净水作用不同，多级组合可以分别拦截不同大小的杂质和不同类型的污染物，净水效果更好，且能延长滤芯使用寿命。（3）家用净水器可以改善饮用水水质，但要注意定期更换滤芯，避免二次污染；同时应从珍惜水资源的角度出发，不因为有净水器就随意浪费水。 22.（1）工业废水任意排放；农业上农药、化肥随雨水流入水体；生活污水任意排放（任写两类即可）。（2）随手关闭水龙头；用洗菜水浇花、冲厕所；不向河流中乱扔垃圾；宣传并监督身边的污染行为（任写两条即可）。 23. 参考答案：把水烧开主要起杀菌消毒的作用，但不能除去水中的泥沙、色素和异味。自制净水器可以先把浑浊的水变得澄清，并除去异味和部分色素，在野外、旅行或停水等应急情况下，配合后续煮沸使用，可以得到相对安全的饮用水；在日常生活中也能帮助我们理解净水原理，增强节水护水意识。 23-1.（1）人为改变的条件是活性炭的用量。保持相同的条件：水的体积、红色的深浅（红墨水的浓度）、温度、静置的时间等。（2）可以观察三杯水中红色褪去的程度（或水的颜色深浅）来比较净水效果。（3）在一定范围内，活性炭用量越多，吸附色素的效果越好。 23-2. A组优点：出水清澈，说明过滤层能有效除去不溶性杂质；不足：仍有异味，说明活性炭量不足或没有活性炭层。改进建议：增加活性炭层，或检查活性炭是否已经失效并更换。B组优点：出水几乎没有异味，说明活性炭吸附效果好；不足：出水太慢，可能是滤层堵塞或颗粒过细。改进建议：在上方增加小卵石、粗石英砂等粗过滤层，或在各层之间垫纱布，防止颗粒混合堵塞。 23-3. 参考答案：应急净水可按以下步骤进行——先把浑浊的水静置，让大颗粒泥沙沉降；如有条件加入明矾，使悬浮杂质聚沉；然后用纱布、细沙、活性炭、蓬松棉等材料按“先粗后细”的顺序制作简易净水器过滤；最后把得到的清水煮沸后再饮用。注意事项：取水时尽量取上层较清的水；过滤后的水必须煮沸消毒才能饮用；净水器材料要清洗干净，避免二次污染。 23-4. 参考答案：不同意。蒸馏水虽然净化程度最高，但几乎不含矿物质，长期只喝蒸馏水并不利于人体健康。日常生活中饮用的自来水经过了沉淀、过滤、吸附和消毒，既除去了有害杂质和微生物，又保留了适量对人体有益的矿物质，是更适合日常饮用的水。 24. 混合物；沉降、过滤、吸附、消毒（任写四个即可）；蒸馏；过滤（除去不溶性杂质）；吸附（除去色素和异味）。 25. 本题为开放性自我评价题，由学生结合自己的实际情况作答，教师酌情给予反馈。 学科网（北京）股份有限公司 $