課題1水資源及其利用第2課時水的凈化一、知識目標1．知道天然水、自來水和蒸餾水的區(qū)別，認識凈化水在生產(chǎn)和生活中的意義。2．了解吸附、沉降、過濾和蒸餾等凈化水的常用方法，掌握過濾分離混合物的原理及操作要點。3．初步認識硬水和軟水的概念，知道硬水的組成、危害及硬水軟化的方法。二、核心素養(yǎng)目標1．宏觀辨識與微觀探析：從宏觀上認識自然界水的雜質(zhì)成分，從微觀角度理解活性炭吸附、蒸餾等凈化水方法的原理。2．科學探究與創(chuàng)新意識：通過實驗探究水的凈化過程，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新思維，體會化學實驗在解決實際問題中的重要作用。3．科學精神與社會責任：認識到凈化水和軟化硬水對生活和生產(chǎn)的重要性，增強學生節(jié)約用水和保護水資源的意識。一、學習重點1．水的凈化方法（沉降、過濾、吸附、蒸餾）。2．硬水和軟水的概念及硬水的軟化。二、學習難點1．過濾操作的“一貼、二低、三靠”要點。2．蒸餾的原理及實驗操作。1．自然界的河水、湖水、海水等天然水里含有許多雜質(zhì)，不溶性雜質(zhì)使其渾濁，可溶性雜質(zhì)則可能使其有氣味或顏色。2．沉降、過濾和吸附是工業(yè)生產(chǎn)和化學實驗中分離混合物的常用方法。3．明礬等物質(zhì)可以使水中懸浮的雜質(zhì)較快沉降，使水逐漸澄清。要進一步將難溶物質(zhì)從水中分離出去，可采用過濾的方法。4．含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水叫作硬水，不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水叫作軟水。5．實驗室用的蒸餾水是凈化程度較高的水。一、水的凈化方法活動一：水的凈化方法沉降問題思考1：天然水中有很多難溶性固體，怎么讓它們更快地沉淀下來呢？答案：加入明礬等物質(zhì)可以使水中懸浮的雜質(zhì)較快沉降，使水逐漸澄清，這些物質(zhì)被稱為混凝劑。問題思考2：沉降的原理和作用是什么？答案：沉降是除去不溶性雜質(zhì)的一種方法，其原理是利用重力使難溶性固體沉淀。加入明礬能加快沉降速度，因為明礬可以吸附水中懸浮的雜質(zhì)，使其凝聚成較大顆粒而沉降。問題思考3：沉降能除去水中的哪些雜質(zhì)？答案：沉降主要除去水中的不溶性雜質(zhì)。活動二：水的凈化方法過濾問題思考1：沉降后的水可能還含有一些不溶性的小顆粒，如何進一步凈化？答案：可以采用過濾的方法。過濾是將不溶性固體與液體分離的一種操作。問題思考2：過濾操作需要用到哪些儀器？答案：過濾操作需要的儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗、鐵架臺（帶鐵圈）。問題探究：結合教材或老師的演示，總結過濾操作的步驟和“一貼、二低、三靠”要點，并思考每個要點的作用。答案：過濾器的準備：取一張圓形濾紙，折好并放入漏斗，使之緊貼漏斗內(nèi)壁，并使濾紙邊緣略低于漏斗口，用少量水潤濕濾紙，并使濾紙與漏斗內(nèi)壁之間不要有氣泡。若有氣泡，會使過濾速率過慢。過濾操作：放置好漏斗，使漏斗下端管口緊靠燒杯內(nèi)壁，取沉降處理過的一杯液體，沿玻璃棒慢慢向漏斗中傾倒，注意液面始終要低于濾紙的邊緣。其中，玻璃棒起引流作用，防止濾紙破損；漏斗下端管口緊靠燒杯內(nèi)壁防止濾液濺出，加快流速?！耙毁N”：濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁，作用是加快過濾速度?！岸汀保簽V紙邊緣略低于漏斗口，液面低于濾紙邊緣。濾紙邊緣低于漏斗口防止濾紙破損導致過濾失敗；液面低于濾紙邊緣防止液體從濾紙和漏斗壁之間流下，影響過濾效果?！叭俊保簝A倒液體的燒杯口緊靠玻璃棒，玻璃棒下端輕靠在三層濾紙?zhí)?，漏斗下端管口緊靠燒杯內(nèi)壁。傾倒液體的燒杯口緊靠玻璃棒起引流作用；玻璃棒下端輕靠在三層濾紙?zhí)幏乐篂V紙破損；漏斗下端管口緊靠燒杯內(nèi)壁防止濾液濺出?；顒尤核膬艋椒ㄎ絾栴}思考：經(jīng)過沉降和過濾，水中的不溶性雜質(zhì)基本除去了，但水可能還有顏色和氣味，該怎么辦呢？答案：可以利用活性炭進行吸附。活性炭具有疏松多孔的結構，有吸附性，可以將有顏色和氣味的分子吸附其內(nèi)，用于除臭和除顏色。問題探究1：活性炭吸附的原理是什么？答案：活性炭的吸附原理是其疏松多孔的結構，具有較大的比表面積，能夠吸附水中的色素、氣味等分子，該過程是物理變化。問題探究2：觀察活性炭凈水器示意圖，思考入水口在下方的原因？答案：入水口在下方的原因有兩個，一是減緩水的流速，能更充分除去雜質(zhì)；二是防止殘渣堵塞活性炭?；顒铀模核膬艋椒ㄕ麴s問題思考：前面幾種方法都不能完全除去水中的可溶性雜質(zhì)，要得到更純凈的水，該采用什么方法？答案：可以采用蒸餾的方法。蒸餾是根據(jù)液體混合物中各成分的沸點不同進行分離的操作。問題探究：結合教材【實驗43】，思考以下問題：1.蒸餾實驗中加入沸石（或碎瓷片）的作用是什么？答案：加入沸石（或碎瓷片）的作用是防止加熱時出現(xiàn)暴沸現(xiàn)象。2.蒸餾實驗中導管要長以及冷水的作用分別是什么？答案：導管要長便于水蒸氣冷卻，冷水的作用是冷凝，使水蒸氣液化成液態(tài)水。3.蒸餾的原理是什么？答案：蒸餾的原理是根據(jù)沸點不同，將沸點較低的水先變成水蒸氣，再通過冷凝使其變成液態(tài)水，從而除去水中的不溶性雜質(zhì)和可溶性雜質(zhì)，得到純水?；顒游澹旱淅v典例1：關于水的凈化，下列說法不正確的是（）A．活性炭可除去水中異味 B．加入明礬能促進水中懸浮雜質(zhì)沉降C．自來水屬于混合物 D．實驗室通過過濾也能除去水中的懸浮物和細菌答案：D活性炭具有吸附性，可除去水中異味，A選項正確；明礬可以使水中懸浮的雜質(zhì)較快沉降，B選項正確；自來水中含有多種物質(zhì)，屬于混合物，C選項正確；過濾只能除去水中的不溶性懸浮物，不能除去細菌，D選項錯誤。典例2：凈化水的方法有很多，下列除去對應雜質(zhì)的方法不恰當?shù)氖牵ǎ〢．色素——明礬 B．泥沙——過濾C．微生物——氯氣殺菌 D．可溶性鈣、鎂離子——加熱煮沸答案：A明礬主要是使水中懸浮的雜質(zhì)沉降，不能除去色素，除去色素一般用活性炭吸附，A選項不恰當；過濾可除去泥沙等不溶性雜質(zhì)，B選項正確；氯氣可以殺菌消毒，除去微生物，C選項正確；加熱煮沸可以使可溶性鈣、鎂離子轉(zhuǎn)化為沉淀，從而降低水的硬度，D選項正確。硬水和軟水活動一：硬水和軟水的概念問題思考：家中自來水要經(jīng)過煮沸后才能喝，水壺中有很多水垢，這是為什么呢？硬水和軟水有什么區(qū)別？答案：硬水是含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水，軟水是不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水。水壺中的水垢是硬水中的可溶性鈣、鎂化合物在加熱時形成的沉淀?；顒佣毫私庥菜奈：栴}思考：結合生活實際，思考硬水在生活和生產(chǎn)中有哪些危害？答案：在生活中，硬水洗衣服，既浪費肥皂也洗不干凈衣物，時間長了還會使衣物變硬；在工業(yè)中，鍋爐用硬水結垢后，既浪費燃料，又易引起管道變形或損壞，嚴重時還可能引起爆炸?；顒尤河菜能浕椒▎栴}思考：既然硬水有這么多危害，如何將硬水軟化呢？答案：生活中常用煮沸的方法將硬水軟化，實驗室中常用蒸餾的方法，且蒸餾的凈化程度最高?；顒铀模旱淅v典例1：下列關于硬水和軟水的說法正確的是（）A．硬水經(jīng)過過濾可變成軟水 B．軟水是溶有較多可溶性含鈣元素或鎂元素的物質(zhì)的水C．含雜質(zhì)的水就是硬水 D．生活、生產(chǎn)中需要對硬水進行軟化處理答案：D過濾只能除去水中的不溶性雜質(zhì)，不能除去可溶性鈣、鎂化合物，硬水經(jīng)過過濾不能變成軟水，A選項錯誤；軟水是不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水，B選項錯誤；含雜質(zhì)的水不一定是硬水，只有含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水才是硬水，C選項錯誤；硬水在生活和生產(chǎn)中有很多危害，所以生活、生產(chǎn)中需要對硬水進行軟化處理，D選項正確。典例2：下列凈水過程中，能降低水的硬度的是（）A．沉降 B．過濾 C．用活性炭吸附 D．蒸餾答案：D沉降、過濾只能除去水中的不溶性雜質(zhì)，不能降低水的硬度，A、B選項錯誤；活性炭吸附主要是除去水中的色素和氣味，不能降低水的硬度，C選項錯誤；蒸餾可以除去水中的可溶性鈣、鎂化合物，能降低水的硬度，D選項正確。下列物品的使用過程中，未利用過濾原理的是（）A．茶漏B．漏勺C．漁網(wǎng)D．淋浴噴頭【答案】D【解析】過濾是將不溶性固體與液體分離的操作。茶漏用于分離茶葉和茶水，漏勺用于分離固體食物和湯汁，漁網(wǎng)用于分離魚和水，它們都利用了過濾原理；而淋浴噴頭只是讓水以一定的方式噴灑出來，沒有進行固液分離，未利用過濾原理。所以答案選D。2．凈化水時，可用活性炭除去水中的色素和異味，利用了活性炭的性質(zhì)是（）A．熔點高 B．吸附性 C．可燃性 D．導電性【答案】B【解析】活性炭具有疏松多孔的結構，這種結構使其具有吸附性，能夠?qū)⑺杏蓄伾蜌馕兜姆肿游皆谄鋬?nèi)部，從而除去水中的色素和異味。而熔點高、可燃性、導電性與除去色素和異味無關。所以答案選B。3．若在天宮空間站實驗室中進行下列實驗，其中最難完成的是（）A．蒸發(fā)液體B．過濾泥水C．吸附異味D．品紅擴散【答案】B【解析】在天宮空間站處于失重狀態(tài)。A選項，蒸發(fā)液體是通過加熱使液體變?yōu)闅鈶B(tài)，與重力無關，在空間站可以完成；C選項，吸附異味是利用物質(zhì)的吸附性，與重力無關，在空間站能完成；D選項，品紅擴散是分子的運動，與重力無關，在空間站也能完成；B選項，過濾是依靠重力使液體通過濾紙，在失重狀態(tài)下，液體不會自然地通過濾紙，所以過濾泥水最難完成。答案選B。4．實驗室用的蒸餾水可以通過蒸餾自來水制取。如圖是制取蒸餾水的簡易裝置，下列分析錯誤的是（）A．為了節(jié)省能源，可以直接給燒瓶加熱B．燒瓶中加入沸石或碎瓷片，防止暴沸C．燒杯中水的作用是使水蒸氣冷卻降溫D．蒸餾水是凈化程度較高的水【答案】A【解析】A選項，燒瓶不能直接加熱，需要墊上石棉網(wǎng)，否則會因受熱不均而炸裂，A選項錯誤；B選項，在蒸餾時加入沸石或碎瓷片，是為了防止液體加熱時出現(xiàn)暴沸現(xiàn)象，B選項正確；C選項，燒杯中的冷水可以使水蒸氣遇冷液化，起到冷卻降溫的作用，C選項正確；D選項，蒸餾可以除去水中的不溶性雜質(zhì)和可溶性雜質(zhì)，得到的蒸餾水是凈化程度較高的水，D選項正確。答案選A。5．某學習小組制作的凈水器如圖。關于該凈水器的說法正確的是（）A．能把自來水變成純凈物B．能除盡水中的可溶性雜質(zhì)C．能除去水中的色素和異味D．凈水時水最后流經(jīng)小卵石【答案】C【解析】A選項，該凈水器主要通過小卵石、石英砂過濾除去不溶性雜質(zhì)，活性炭吸附色素和異味，不能除去水中所有的可溶性雜質(zhì)，不能把自來水變成純凈物，A選項錯誤；B選項，它不能除盡水中的可溶性雜質(zhì)，B選項錯誤；C選項，活性炭具有吸附性，能除去水中的色素和異味，C選項正確；D選項，凈水時水應先流經(jīng)小卵石，再經(jīng)過石英砂等，D選項錯誤。答案選C。一、水的凈化方法1．沉降：加混凝劑明礬的作用是使水中懸浮的雜質(zhì)較快沉降。2．過濾：除去水中的不溶性雜質(zhì)。（1）一貼：濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁。（2）二低：濾紙邊緣低于漏斗口；漏斗內(nèi)液面低于濾紙邊緣。三靠：傾倒液體的燒杯尖嘴緊靠玻璃棒；玻璃棒末端輕靠在三層濾紙的一邊；漏斗下端管口緊靠燒杯內(nèi)壁。3．吸附：活性炭具有疏松多孔的結構，有吸附性。所以，活性炭還可以吸附掉一些溶解的雜質(zhì)，除去異味，該過程屬于物理變化。4．蒸餾：利用各成分沸點不同分離。二、硬水和軟水1．．考點1水的凈化方法1．下列凈水方法中，不屬于自來水廠凈水過程的是（）A．過濾 B．蒸餾 C．沉降 D．吸附【答案】B【解析】自來水廠凈水過程有：沉淀（使懸浮的雜質(zhì)沉降）、過濾（除去難溶性雜質(zhì)）、吸附（吸附水中的色素和異味）、消毒（除去細菌和病毒），無需蒸餾。故選B。2．目前許多學校安裝了直飲水機，只要將它與自來水連接，便可以除去水中的部分雜質(zhì)得到直飲水。某品牌直飲水機的工作原理如圖所示，下列說法不正確的是（）A．活性炭吸附過程發(fā)生了化學變化 B．濾膜可除去水中的不溶性雜質(zhì)C．紫外光照射的作用是消毒 D．直飲水是混合物【答案】A【解析】A、活性炭具有吸附性，能吸附異味和色素，活性炭吸附過程，沒有新物質(zhì)生成，發(fā)生了物理變化，故A說法不正確；B、濾膜起到過濾的作用，可除去水中的不溶性雜質(zhì)，故B說法正確；C、紫外線具有殺菌消毒的作用，紫外光照射的作用是殺菌消毒，故C說法正確；D、由題意，直飲水機與自來水連接，便可以除去水中的部分雜質(zhì)得到直飲水，不能除去水中的可溶性鈣、鎂化合物，則直飲水是混合物，故D說法正確；故選A。3．中華五千年文化底蘊中，包含著古人對飲用水品質(zhì)好壞的評判標準與經(jīng)驗積累，集中在五個字上，那就是“清、輕、活、甘、冽”。下列有關水的說法不正確的是（）A．水質(zhì)要“清”，加入明礬可使水中懸浮雜質(zhì)沉降B．水體要“輕”，長期飲用蒸餾水人體更健康C．水源要“活”，飲水以活水為佳D．水味要“甘”，可用活性炭除去異味【答案】B【解析】A、明礬溶于水形成的膠狀物具有吸附性，會吸附水中懸浮的雜質(zhì)，加速其沉降，不符合題意；B、蒸餾水中不含對人體有益的礦物質(zhì)，長期飲用蒸餾水對人體健康不利，符合題意；C、飲水以活水為佳，因為活水是流動的水，活水中細菌含量少，比較衛(wèi)生，不符合題意；D、活性炭結構疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和異味，不符合題意。故選B?？键c2硬水和軟水1．家庭生活中常將自來水煮沸后飲用，其主要作用是（）A．除去水中雜質(zhì) B．消毒和降低硬度C．消除水中異味 D．使水變?yōu)榧儍粑铩敬鸢浮緽【解析】A、煮沸能將硬水中含有的可溶性鈣、鎂化合物轉(zhuǎn)化為不溶性的鈣、鎂化合物，不能除去水中所有的雜質(zhì)，故A說法錯誤；B、可溶性鈣、鎂化合物在加熱時，能形成沉淀，且高溫能使蛋白質(zhì)變性，故家庭生活中常將自來水煮沸，既能降低水的硬度，又可以殺菌消毒，故B說法正確；C、煮沸不能消