初中化学新科粤版九年级上册3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器教案2025秋

3.5跨学科实践活动：水的净化与自制净水器第1课时水的净化【素养目标】1.了解自然界的水和纯净水，学会沉淀、过滤、吸附等净化水的方法。2.了解自来水净化的过程，体会化学知识在生活中的重要性，培养学生节水意识。3.用学到的化学知识解决生活中的一些问题，感受一杯净水来之不易，树立珍惜水、爱护水的思想。【教学重点】沉淀法、过滤法、吸附法等净化水的方法。【教学难点】过滤操作方法。【教学用具】多媒体课件、水样（河水）、明矾、活性炭、铁架台、漏斗、玻璃棒、烧杯、滤纸等。【教学课时】一课时【教学过程】项目1认识水的净化方法［课件展示］洪灾图片。［提出问题］近几年各地洪灾频发，洪灾过后，短时期内灾区会出现饮用水短缺，污浊的河水可否饮用？为什么？［学生学生回答］不能，因为水中有杂质、细菌，饮用后会生病。［思考］生活总我们能用什么办法使浑浊的水变得清澈？［交流学生回答］可以把水静置一段时间。可以用家里的棉布或纱布来过滤水。［过渡］大家学生回答的很好，这样得到的水是否是纯净的呢？下面我们一起来观察一下天然水。[学生活动]组织学生分组进行活动，先用肉眼观察混浊的天然水，再用天然水制作临时装片，用显微镜进行观测（教师分发同一批获取的新鲜提取天然水或冷藏保存６小时内的天然水作为观察样品）。[教师总结]天然水中含有泥沙、腐殖质、藻类、浮渣等难溶物,还有对人体有害的离子、色素等可溶杂质以及细菌等微生物，需要净化处理后才能饮用和使用。［过渡］生活中常用的净水方法有:沉淀法、过滤法和吸附法。实验室中也常用这三种方法实现混合物的分离。下面我们一起来学习一下这三种净水方法。（1）沉淀法［演示实验］教师演示课本P102【实验3-8】，指导学生认真观察并做好实验记录。[实验记录]操作现象静置沉淀取一个100mL的烧杯,加入约70mL浑浊的天然水,静置数分钟后观察烧杯上层和底层的水固体颗粒慢慢聚沉，上层的水较底层的清澈吸附沉淀把少量硫酸铝[Al2(SO4)3]或明矾加入烧杯中，搅拌后，继续观察变化上层水更加清澈，下层有大量沉淀物[分析解释]静置后上层的水较底层的清澈，说明利用重力可以使较重的不溶物沉降下来；加入明矾等试剂后上层水更加清澈，下层有大量沉淀物，说明明矾有净水作用。[结论]沉淀法有净水作用。[教师讲解]硫酸铝[Al2(SO4)3]和明矾都是常用的絮凝剂，溶于水生成的胶状物可使杂质聚集,，加速其沉降。（2）过滤法5 ［提出问题］那么沉降下来的这些不溶性的杂质我们要如何将它们分离出来呢？我们的生活中有哪些将固体和液体分离开的实例呢？［学生回答］用漏勺将煮熟的饺子和汤分开，用地漏盖子将固体垃圾和水分开，用滤布把豆腐浆和豆腐渣分离；用沙层滤水等。［提出问题］这些分开固体和液体的实例，有什么共同点？［学生回答］都是用一种液体能通过，固体不能通过的物品，把固体和液体分开。[教师讲解]这种利用溶解性差异将固态和液态的混合物分离的方法叫作过滤。除滤纸外,小卵石、细沙、粗沙、棉花、纱布等也能用于过滤直径大小不同的杂质。［过渡］请同学们先仔细看一看自己的实验台上的实验仪器，判断哪些可以用于实验室过滤。［演示实验］教师演示课本P102【实验3-9】，并讲解实验要点。[教师讲解]操作注意事项：“一贴、二低、三靠”。一贴：滤纸紧贴在漏斗的内壁。防止中间不要留有气泡，液体由滤纸和漏斗之间的缝隙流下去，使过滤的滤液浑浊。二低：滤纸的边缘低于漏斗口，液面低于滤纸边缘。防止液体由滤纸和漏斗之间的缝隙流下去，使滤液浑浊。三靠：盛液烧杯口紧靠在玻璃棒的中部（使液体沿玻璃棒流入漏斗，如果不用玻璃棒引流，直接向过滤器内倾倒液体，容易使滤纸被冲破，液体溅出），玻璃棒斜靠在三层滤纸的一边（防止戳破滤纸）。漏斗下端紧靠在接液的烧杯内壁（防止滤液溅出）。[提出问题]用过滤法处理后的水与沉淀法处理后的水相比，有什么不同？[学生回答]烧杯中得到的滤液比过滤前的水澄清。［布置任务］请同学们按照课本P102【实验3-9】操作步骤自己完成过滤实验，思考过滤操作应该注意什么。［学生实验］学生进行过滤操作，边实验边交流。［讨论交流］各实验小组将自己过滤的水与其他实验组的结果进行比较，请实验效果好的实验组组长介绍经验，请实验效果待提高的实验组组长分析实验失败原因。[总结]过滤所得的滤液仍浑浊的可能原因：滤纸破损，过滤时液面高于滤纸边缘，仪器不干净等。［补充讲解］若过滤所得的滤液仍浑浊，应再检查仪器的完整性后，再重新过滤。（3）吸附法［提出问题］通过沉降、过滤操作所得到的水此时是否为纯净物？［学生回答］不是。还含有一些可溶性杂质。如：颜色、异味、一些可溶性的物质。［提出问题］颜色和异味我们要如何除去呢？大家回想一下，家里的冰箱里所用的除臭剂是什么？［课件展示］活性炭净水器示意图活性炭利用其自身疏松多孔结构，将有颜色和气味的分子吸附其内，所以可以用于除臭和除颜色。这种方法称为吸附。[过渡]下面我们来探索一下用吸附法净水的过程。[学生实验]请同学们按照课本P103【实验3-10】和【实验3-11】操作步骤自己完成吸附法净水实验，认真观察并做好记录。[实验记录]实验操作现象【实验3-10】取【实验3-9】中滤液约50mL置于烧杯中,再加入少量活性炭(或木炭)振荡,静置数分钟,观察现象滤液变得更加澄清，无色、无异味【实验3-11】用显微镜分别观察【实验3-8、3-9、3-10】净化后的水，记录实验现象。发现杂质依次变少，水中有微生物依然存在[得出结论]处理后水的净化程度：沉淀法＜过滤法＜吸附法。且三种净水方式均不能除去水中的微生物。5 ［提出问题］同学们知道我们所用的自来水的水源来自于何处吗？自来水厂是如何把浑浊的长江水净化为我们能饮用的自来水呢？［视频播放］自来水厂的净水过程影片。[阅读]指导学生阅读课本P103图3.5-4，了解自来水的生产过程。[交流讨论]组织学生分组讨论自来水的生产过程，并根据所学内容将P103表格补充完整。[答案]【板书设计】3.5跨学科实践活动：水的净化与自制净水器第1课时水的净化1.天然水2.常用的净水方法①沉淀法：加明矾等絮凝剂；②过滤法：将固体和液体进行分离、“一贴、二低、三靠”；③吸附法：利用活性炭的吸附性。3.净水程度：沉淀法＜过滤法＜吸附法【课后作业】完成练习册本课时课后练习。第2课时自制净水器【素养目标】设计并制作简易净水器。净水器的测试与优化。3.学习混合物分离的一般思路与方法。【教学重点】简易净水器的设计与制作【教学难点】简易净水器的设计与制作【教学用具】多媒体课件、石英砂、小卵石、纱布、活性炭、蓬松棉、塑料瓶等。【教学课时】一课时【教学过程】项目2设计与制作净水器[新课导入]应急情况下，我们可以利用生活中常见的物品，使用学过的净水方法,制作简易的净水器，对自然界中的水进行初步净化，满足生活需要。［展示］请同学观察实验桌上的物品，说出他们的名称。[教师分法活动材料]［学生回答］塑料瓶、石英砂、小卵石、纱布、活性炭、蓬松棉活性炭、剪刀等。［布置任务］分小组合作，按照课本P105实践活动1方案设计“方案一”制作净水器。教师巡查指导学生方案设计并及时纠正操作失误。活动步骤：（1）切割瓶子：用剪刀将其中一个塑料瓶底部剪掉，在瓶盖上打一个小孔，插入导管。（2）放置材料：将去底塑料瓶倒放固定在铁架台上，并向其中依次放置蓬松棉、纱布、活性炭、纱布、小卵石、纱布和石英砂。［评价］小组展示各组制作的净水器，相互进行评价。［功能测评］用另一个塑料瓶取适量天然水，并将其缓慢倒人净水器中进行净化，对净水器的净水效果进行测试，并将测试结果记录在课本P105对应表格中。［交流讨论］根据测评结果相互交流净水效果，并讨论改变哪一种因素(如填料的厚度、顺序等)可以提升方案一的净水效果。5 [学生活动]完成方案二的设计，并测试净水效果（由教师引导进行，必要时给出评价和建议）。[成果展示][提出问题]比较方案一与方案二，你能发现什么相同点和不同点？[学生回答]相同点：使用的材料种类相同。不同点：但材料厚度与填料顺序不同。[讨论交流]（1）对比方案一与方案二的净水效果的数据或描述(如时间、回收水量、浑浊度、颜色、气味等)，你能得出什么结论？（2）你认为还有哪些措施(如串联装置)可以提升净水效果?[讲师讲解]（1）为了达到更好的净水效果,在设计净水器时应考虑先除去较大颗粒不溶性杂质,再除去小颗粒不溶性杂质,最后除去可溶性杂质。将出水口连接一个由石英砂、活性炭、蓬松棉组成的二级净水器,对水进行二次净化，可提升净水效果。[学生活动]组织学生分组合作，选择合适材料,设计并画出简易净水器方案图。可选材料：塑料瓶、剪刀、棉花、活性炭、细石英砂(粒径：0.5～1mm)、粗石英砂(粒径：3～4mm)、小卵石(粒径：4～8mm)、纱布等。设计要求：可净化100mL浑浊的天然水。[展示交流]设计图制作过程(１)清洗材料：将所选材料用水洗净备用。(２)切割瓶子：旋开瓶盖，用剪刀将塑料瓶从中间剪开，使之成为一个开口容器和一个漏斗状的过滤器。(３)放置材料：如图，将塑料瓶的底部放在桌面上，作为收集滤液的容器，将漏斗状的过滤器倒放在容器上，并向其中依次放置棉花、纱布、活性炭、纱布、细石英砂、纱布、粗石英砂、纱布和小卵石。[布置任务]接下来，请同学们按照设计图来制作出简易的净水器吧。项目3测试并优化净水器［布置任务］取100mL有颜色的浑浊的天然水，慢慢注入自已小组制作的净水器中，注意不要让水溢出，记录净水效果。[实验记录]参考数据：净化100mL水用时回收水的体积浑浊度颜色气味53s89mL不浑浊无色无气味[交流讨论]根据测评结果相互交流净水效果，并讨论造成净水效果不同的原因，相互给出修改意见。［优化设计］根据交流结果对自己小组的净水器进行优化改进。[教师讲解]混合物分离是利用混合物中不同组分的性质差异，选择合适的方法将杂质分离。其主要步骤有：分析混合物成分、比较物质性质差异、明确分离方法。5 利用物质溶解性的不同进行物质分离是常用的分离思路,过滤是其中常用的分离方法。项目4展示与评价净水器[布置任务]请各小组给小组净水器产品设计名字与商标，撰写一份说明书。[实践活动]每个小组派出一名组员，参加展览会，展示净水器，介绍并说明净水器设计的优点与特色。[交流评价]各小组从净水效果、过滤速率、制作工艺等角度进行自评与互评。[优化改进]对比其他小组的产品，分析自己小组产品的问题，进一步改进净水器。[拓展活动]对比自已小组的净水器和常见家用净水器，分析二者构造和净水效果差异，查阅资料了解家用净水器常使用的反渗透(RO)膜的作用，思考如何改进和提高自已小组净水器的净水效果。【课后作业】完成练习册本课时课后练习。5