课题1水资源及其利用第2课时（导学案）

课题1水资源及其利用第2课时水的净化一、知识目标1．知道天然水、自来水和蒸馏水的区别，认识净化水在生产和生活中的意义。2．了解吸附、沉降、过滤和蒸馏等净化水的常用方法，掌握过滤分离混合物的原理及操作要点。3．初步认识硬水和软水的概念，知道硬水的组成、危害及硬水软化的方法。二、核心素养目标1．宏观辨识与微观探析：从宏观上认识自然界水的杂质成分，从微观角度理解活性炭吸附、蒸馏等净化水方法的原理。2．科学探究与创新意识：通过实验探究水的净化过程，培养学生的动手能力和创新思维，体会化学实验在解决实际问题中的重要作用。3．科学精神与社会责任：认识到净化水和软化硬水对生活和生产的重要性，增强学生节约用水和保护水资源的意识。一、学习重点1．水的净化方法（沉降、过滤、吸附、蒸馏）。2．硬水和软水的概念及硬水的软化。二、学习难点1．过滤操作的“一贴、二低、三靠”要点。2．蒸馏的原理及实验操作。1．自然界的河水、湖水、海水等天然水里含有许多杂质，不溶性杂质使其浑浊，可溶性杂质则可能使其有气味或颜色。2．沉降、过滤和吸附是工业生产和化学实验中分离混合物的常用方法。3．明矾等物质可以使水中悬浮的杂质较快沉降，使水逐渐澄清。要进一步将难溶物质从水中分离出去，可采用过滤的方法。4．含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫作硬水，不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫作软水。5．实验室用的蒸馏水是净化程度较高的水。一、水的净化方法活动一：水的净化方法沉降问题思考1：天然水中有很多难溶性固体，怎么让它们更快地沉淀下来呢？答案：加入明矾等物质可以使水中悬浮的杂质较快沉降，使水逐渐澄清，这些物质被称为混凝剂。问题思考2：沉降的原理和作用是什么？答案：沉降是除去不溶性杂质的一种方法，其原理是利用重力使难溶性固体沉淀。加入明矾能加快沉降速度，因为明矾可以吸附水中悬浮的杂质，使其凝聚成较大颗粒而沉降。问题思考3：沉降能除去水中的哪些杂质？答案：沉降主要除去水中的不溶性杂质。活动二：水的净化方法过滤问题思考1：沉降后的水可能还含有一些不溶性的小颗粒，如何进一步净化？答案：可以采用过滤的方法。过滤是将不溶性固体与液体分离的一种操作。问题思考2：过滤操作需要用到哪些仪器？答案：过滤操作需要的仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗、铁架台（带铁圈）。问题探究：结合教材或老师的演示，总结过滤操作的步骤和“一贴、二低、三靠”要点，并思考每个要点的作用。答案：过滤器的准备：取一张圆形滤纸，折好并放入漏斗，使之紧贴漏斗内壁，并使滤纸边缘略低于漏斗口，用少量水润湿滤纸，并使滤纸与漏斗内壁之间不要有气泡。若有气泡，会使过滤速率过慢。过滤操作：放置好漏斗，使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁，取沉降处理过的一杯液体，沿玻璃棒慢慢向漏斗中倾倒，注意液面始终要低于滤纸的边缘。其中，玻璃棒起引流作用，防止滤纸破损；漏斗下端管口紧靠烧杯内壁防止滤液溅出，加快流速。“一贴”：滤纸紧贴漏斗内壁，作用是加快过滤速度。“二低”：滤纸边缘略低于漏斗口，液面低于滤纸边缘。滤纸边缘低于漏斗口防止滤纸破损导致过滤失败；液面低于滤纸边缘防止液体从滤纸和漏斗壁之间流下，影响过滤效果。“三靠”：倾倒液体的烧杯口紧靠玻璃棒，玻璃棒下端轻靠在三层滤纸处，漏斗下端管口紧靠烧杯内壁。倾倒液体的烧杯口紧靠玻璃棒起引流作用；玻璃棒下端轻靠在三层滤纸处防止滤纸破损；漏斗下端管口紧靠烧杯内壁防止滤液溅出。活动三：水的净化方法吸附问题思考：经过沉降和过滤，水中的不溶性杂质基本除去了，但水可能还有颜色和气味，该怎么办呢？答案：可以利用活性炭进行吸附。活性炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，可以将有颜色和气味的分子吸附其内，用于除臭和除颜色。问题探究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结构，具有较大的比表面积，能够吸附水中的色素、气味等分子，该过程是物理变化。问题探究2：观察活性炭净水器示意图，思考入水口在下方的原因？答案：入水口在下方的原因有两个，一是减缓水的流速，能更充分除去杂质；二是防止残渣堵塞活性炭。活动四：水的净化方法蒸馏问题思考：前面几种方法都不能完全除去水中的可溶性杂质，要得到更纯净的水，该采用什么方法？答案：可以采用蒸馏的方法。蒸馏是根据液体混合物中各成分的沸点不同进行分离的操作。问题探究：结合教材【实验43】，思考以下问题：1.蒸馏实验中加入沸石（或碎瓷片）的作用是什么？答案：加入沸石（或碎瓷片）的作用是防止加热时出现暴沸现象。2.蒸馏实验中导管要长以及冷水的作用分别是什么？答案：导管要长便于水蒸气冷却，冷水的作用是冷凝，使水蒸气液化成液态水。3.蒸馏的原理是什么？答案：蒸馏的原理是根据沸点不同，将沸点较低的水先变成水蒸气，再通过冷凝使其变成液态水，从而除去水中的不溶性杂质和可溶性杂质，得到纯水。活动五：典例精讲典例1：关于水的净化，下列说法不正确的是（）A．活性炭可除去水中异味 B．加入明矾能促进水中悬浮杂质沉降C．自来水属于混合物 D．实验室通过过滤也能除去水中的悬浮物和细菌答案：D活性炭具有吸附性，可除去水中异味，A选项正确；明矾可以使水中悬浮的杂质较快沉降，B选项正确；自来水中含有多种物质，属于混合物，C选项正确；过滤只能除去水中的不溶性悬浮物，不能除去细菌，D选项错误。典例2：净化水的方法有很多，下列除去对应杂质的方法不恰当的是（）A．色素——明矾 B．泥沙——过滤C．微生物——氯气杀菌 D．可溶性钙、镁离子——加热煮沸答案：A明矾主要是使水中悬浮的杂质沉降，不能除去色素，除去色素一般用活性炭吸附，A选项不恰当；过滤可除去泥沙等不溶性杂质，B选项正确；氯气可以杀菌消毒，除去微生物，C选项正确；加热煮沸可以使可溶性钙、镁离子转化为沉淀，从而降低水的硬度，D选项正确。硬水和软水活动一：硬水和软水的概念问题思考：家中自来水要经过煮沸后才能喝，水壶中有很多水垢，这是为什么呢？硬水和软水有什么区别？答案：硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水，软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。水壶中的水垢是硬水中的可溶性钙、镁化合物在加热时形成的沉淀。活动二：了解硬水的危害问题思考：结合生活实际，思考硬水在生活和生产中有哪些危害？答案：在生活中，硬水洗衣服，既浪费肥皂也洗不干净衣物，时间长了还会使衣物变硬；在工业中，锅炉用硬水结垢后，既浪费燃料，又易引起管道变形或损坏，严重时还可能引起爆炸。活动三：硬水的软化方法问题思考：既然硬水有这么多危害，如何将硬水软化呢？答案：生活中常用煮沸的方法将硬水软化，实验室中常用蒸馏的方法，且蒸馏的净化程度最高。活动四：典例精讲典例1：下列关于硬水和软水的说法正确的是（）A．硬水经过过滤可变成软水 B．软水是溶有较多可溶性含钙元素或镁元素的物质的水C．含杂质的水就是硬水 D．生活、生产中需要对硬水进行软化处理答案：D过滤只能除去水中的不溶性杂质，不能除去可溶性钙、镁化合物，硬水经过过滤不能变成软水，A选项错误；软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水，B选项错误；含杂质的水不一定是硬水，只有含有较多可溶性钙、镁化合物的水才是硬水，C选项错误；硬水在生活和生产中有很多危害，所以生活、生产中需要对硬水进行软化处理，D选项正确。典例2：下列净水过程中，能降低水的硬度的是（）A．沉降 B．过滤 C．用活性炭吸附 D．蒸馏答案：D沉降、过滤只能除去水中的不溶性杂质，不能降低水的硬度，A、B选项错误；活性炭吸附主要是除去水中的色素和气味，不能降低水的硬度，C选项错误；蒸馏可以除去水中的可溶性钙、镁化合物，能降低水的硬度，D选项正确。下列物品的使用过程中，未利用过滤原理的是（）A．茶漏B．漏勺C．渔网D．淋浴喷头【答案】D【解析】过滤是将不溶性固体与液体分离的操作。茶漏用于分离茶叶和茶水，漏勺用于分离固体食物和汤汁，渔网用于分离鱼和水，它们都利用了过滤原理；而淋浴喷头只是让水以一定的方式喷洒出来，没有进行固液分离，未利用过滤原理。所以答案选D。2．净化水时，可用活性炭除去水中的色素和异味，利用了活性炭的性质是（）A．熔点高 B．吸附性 C．可燃性 D．导电性【答案】B【解析】活性炭具有疏松多孔的结构，这种结构使其具有吸附性，能够将水中有颜色和气味的分子吸附在其内部，从而除去水中的色素和异味。而熔点高、可燃性、导电性与除去色素和异味无关。所以答案选B。3．若在天宫空间站实验室中进行下列实验，其中最难完成的是（）A．蒸发液体B．过滤泥水C．吸附异味D．品红扩散【答案】B【解析】在天宫空间站处于失重状态。A选项，蒸发液体是通过加热使液体变为气态，与重力无关，在空间站可以完成；C选项，吸附异味是利用物质的吸附性，与重力无关，在空间站能完成；D选项，品红扩散是分子的运动，与重力无关，在空间站也能完成；B选项，过滤是依靠重力使液体通过滤纸，在失重状态下，液体不会自然地通过滤纸，所以过滤泥水最难完成。答案选B。4．实验室用的蒸馏水可以通过蒸馏自来水制取。如图是制取蒸馏水的简易装置，下列分析错误的是（）A．为了节省能源，可以直接给烧瓶加热B．烧瓶中加入沸石或碎瓷片，防止暴沸C．烧杯中水的作用是使水蒸气冷却降温D．蒸馏水是净化程度较高的水【答案】A【解析】A选项，烧瓶不能直接加热，需要垫上石棉网，否则会因受热不均而炸裂，A选项错误；B选项，在蒸馏时加入沸石或碎瓷片，是为了防止液体加热时出现暴沸现象，B选项正确；C选项，烧杯中的冷水可以使水蒸气遇冷液化，起到冷却降温的作用，C选项正确；D选项，蒸馏可以除去水中的不溶性杂质和可溶性杂质，得到的蒸馏水是净化程度较高的水，D选项正确。答案选A。5．某学习小组制作的净水器如图。关于该净水器的说法正确的是（）A．能把自来水变成纯净物B．能除尽水中的可溶性杂质C．能除去水中的色素和异味D．净水时水最后流经小卵石【答案】C【解析】A选项，该净水器主要通过小卵石、石英砂过滤除去不溶性杂质，活性炭吸附色素和异味，不能除去水中所有的可溶性杂质，不能把自来水变成纯净物，A选项错误；B选项，它不能除尽水中的可溶性杂质，B选项错误；C选项，活性炭具有吸附性，能除去水中的色素和异味，C选项正确；D选项，净水时水应先流经小卵石，再经过石英砂等，D选项错误。答案选C。一、水的净化方法1．沉降：加混凝剂明矾的作用是使水中悬浮的杂质较快沉降。2．过滤：除去水中的不溶性杂质。（1）一贴：滤纸紧贴漏斗内壁。（2）二低：滤纸边缘低于漏斗口；漏斗内液面低于滤纸边缘。三靠：倾倒液体的烧杯尖嘴紧靠玻璃棒；玻璃棒末端轻靠在三层滤纸的一边；漏斗下端管口紧靠烧杯内壁。3．吸附：活性炭具有疏松多孔的结构，有吸附性。所以，活性炭还可以吸附掉一些溶解的杂质，除去异味，该过程属于物理变化。4．蒸馏：利用各成分沸点不同分离。二、硬水和软水1．．考点1水的净化方法1．下列净水方法中，不属于自来水厂净水过程的是（）A．过滤 B．蒸馏 C．沉降 D．吸附【答案】B【解析】自来水厂净水过程有：沉淀（使悬浮的杂质沉降）、过滤（除去难溶性杂质）、吸附（吸附水中的色素和异味）、消毒（除去细菌和病毒），无需蒸馏。故选B。2．目前许多学校安装了直饮水机，只要将它与自来水连接，便可以除去水中的部分杂质得到直饮水。某品牌直饮水机的工作原理如图所示，下列说法不正确的是（）A．活性炭吸附过程发生了化学变化 B．滤膜可除去水中的不溶性杂质C．紫外光照射的作用是消毒 D．直饮水是混合物【答案】A【解析】A、活性炭具有吸附性，能吸附异味和色素，活性炭吸附过程，没有新物质生成，发生了物理变化，故A说法不正确；B、滤膜起到过滤的作用，可除去水中的不溶性杂质，故B说法正确；C、紫外线具有杀菌消毒的作用，紫外光照射的作用是杀菌消毒，故C说法正确；D、由题意，直饮水机与自来水连接，便可以除去水中的部分杂质得到直饮水，不能除去水中的可溶性钙、镁化合物，则直饮水是混合物，故D说法正确；故选A。3．中华五千年文化底蕴中，包含着古人对饮用水品质好坏的评判标准与经验积累，集中在五个字上，那就是“清、轻、活、甘、冽”。下列有关水的说法不正确的是（）A．水质要“清”，加入明矾可使水中悬浮杂质沉降B．水体要“轻”，长期饮用蒸馏水人体更健康C．水源要“活”，饮水以活水为佳D．水味要“甘”，可用活性炭除去异味【答案】B【解析】A、明矾溶于水形成的胶状物具有吸附性，会吸附水中悬浮的杂质，加速其沉降，不符合题意；B、蒸馏水中不含对人体有益的矿物质，长期饮用蒸馏水对人体健康不利，符合题意；C、饮水以活水为佳，因为活水是流动的水，活水中细菌含量少，比较卫生，不符合题意；D、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，不符合题意。故选B。考点2硬水和软水1．家庭生活中常将自来水煮沸后饮用，其主要作用是（）A．除去水中杂质 B．消毒和降低硬度C．消除水中异味 D．使水变为纯净物【答案】B【解析】A、煮沸能将硬水中含有的可溶性钙、镁化合物转化为不溶性的钙、镁化合物，不能除去水中所有的杂质，故A说法错误；B、可溶性钙、镁化合物在加热时，能形成沉淀，且高温能使蛋白质变性，故家庭生活中常将自来水煮沸，既能降低水的硬度，又可以杀菌消毒，故B说法正确；C、煮沸不能消