人教版九年级化学上册《跨学科实践活动3：水质检测及自制净水器》同步讲义（带答案）

第页人教版九年级化学上册《跨学科实践活动3：水质检测及自制净水器》同步讲义（带答案）教学目标1.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。2.从化学、生物学、物理、地理等多学科视角分析并检测水质，体会科学、技术、工程融合解决实际问题的基本方法。3.关注饮用水安全与人体健康的关系。重点和难点重点：自制净水器。◆任务一调查参观1.调查(1)我国生活饮用水卫生标准：新版《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2022)自2023年4月1日起实施：(2)饮用水的发展历史：2.参观自来水厂(1)了解自来水的生产过程(2)物质分离和提纯的方法及原理①过滤：用于分离液体和不溶于该液体的固体。自来水厂在过滤池中除去水中的不溶性杂质。②蒸馏：根据液态混合物中各成分的沸点不同进行分离的一种方法。自来水厂净水过程不需要进行蒸馏。绘制自来水生产的工艺流程简图◆任务二水质检测1.确定检测指标取家庭或学校所在地区的天然水或其他水样，从化学、生物学、物理、地理等学科的角度进行综合分析，结合新版《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2022),确定应对该水样中下列指标进行检测：感官性状包括色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物等化学指标包括pH、氨、氯化物、挥发酚类、硫酸盐、铝、铜等微生物指标包括菌落总数、总大肠菌群、大肠埃希氏菌、贾第鞭毛虫等放射性指标总α放射性等2.水的检测指标包括硬度、浊度、微生物等，检测方法包括看、闻，更详细的指标需要通过精密的仪器测定，运用合适的方法及技术手段，设计实验对水样进行检测。(1)检测水样的硬度①同学们查阅了相关资料，了解到国家有关水的硬度的标准为：类别以CaCO3浓度计(mg/L)极软水0~75软水76～150中硬水151~300硬水301~450高硬水451～700超高硬水701~1000特硬水>1000②硬水和软水的鉴别方法【检测自来水的硬度】取少量自来水，用便携式水质硬度仪测得该自来水的硬度为311.2mg/L,说明本地区的自来水属于硬水；另取少量自来水，加入少量肥皂水，振荡后观察到产生泡沫少、浮渣多，得出相同结论。(2)检测水的浊度【查阅资料】水的浊度是一种表示水样的透光性能的指标，是水中泥沙、浮游生物及其他悬浮物使通过水样的光线被散射或吸收造成的。浊度计可用来测量水的浊度，测得的浊度单位用NTU表示。【检测河水浊度的变化】取100mL河水样品，测定初始水样的浊度为670NTU。采用静置和加混凝剂的方法分别对水样进行处理，测定水样的浊度。实验记录如下：实验操作静置1h加入明矾后静置浊度/NTU256143①加入明矾后水样的浊度低于670NTU的原因是：明矾可以使水中悬浮的杂质较快沉降，使水逐渐澄清。②依据实验数据，能得出的结论是：在其他条件相同时，使用加入明矾净水的效果比静置的效果更好。◆任务三动手制作1.了解家用净水器的净水原理(1)图1为小区直饮售水机，图2为家用净水机，图3为家用净水器的工作原理。图1图2图3图3中，PP棉起过滤作用；反渗透膜上的孔径只有0.0001微米，相当于一根头发丝的一百万分之一，其工作原理如图4所示：(2)动手制作净水器选择合适的物品，根据物质的性质和分离提纯的方法，设计简易净水器。设计时需明确自来水厂、家用净水机的净水步骤及作用，选择具有类似性质的材料或物品。思考：怎样控制进出水的流速?怎么收集和储存净化后的水?怎么保证净水装置的稳定性?怎样使尺寸适当、外表美观?下图是同学们展示的自制简易净水器：2.利用自制净水器净化天然水，从技术与工程角度进行评价，进一步优化自制净水器。【展示与交流】1.与同学交流你选取的水质检测指标，以及检测时用到的方法与技术手段。2.展示自制净水器，与同学交流制作方法，使用说明及净水效果等，并相互评价。3.选择活动中感兴趣的话题制作科技小报或展板，走进社区，宣传水资源保护，共建优良的供水和用水环境。即学即练1.人们对于“好”水的需求一直没有停止，水的净化贯穿古今。任务一

了解净水(1)浙江永嘉出土的明末“净水池”，池底有木炭，其作用是。(2)现代净水方法很多，其中反渗透净水原理如下：百度搜索：是英文的缩写，中文意思是反渗透。①水分子的直径（填“<”、“>”或“=”）膜的孔径。②纯净水的出水口是（填“a”或“b”）。任务二

检测水质(3)值是水质的一项重要指标。某水样用笔测量，值为33，结合下图可知该水质属于。值水质强软水软水适度硬水中度硬水硬水强硬水考点一水质检测及自制净水器【例1】水是生活中常见的物质。化学兴趣小组在学习了与水有关的知识后，展开了以水为主题的项目式学习活动。任务一：参观自来水生产过程(1)兴趣小组到自来水厂参观学习后，明白了天然水不适宜直接饮用的原因是。任务二：自制简易净水器同学们参观自来水厂后，激发了兴趣，利用生活物品在实验室制作简易净水器（如图2所示）。

(2)小卵石和石英砂的净水原理与图1中的净水过程相同。(3)该简易净水器存在不足，需要改进的做法是。改进自制简易净水器后，设计实验并检测净化效果。资料：通常用浑浊度表示浑浊程度，浑浊度越低代表水质越好，浑浊度单位为NTU。分别取50mL河水，测定初始水样的浑浊度为670NTU；采用不同的方法分别对水样进行处理并测定浑浊度。实验记录如下：实验序号123实验内容静置1小时后的清液使用滤纸进行过滤使用自制净水器处理浑浊度/NTU2565543【解释与结论】(4)分析实验数据，根据，得出“其他条件相同时，使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降净化效果更好”的结论。任务三：探究水的组成同学们利用自制简易净水器获得了澄清透明的净化水，激发了进一步探究的欲望。【提出问题】水是由哪些元素组成的？【进行实验】实验操作如图3所示。

【实验现象】接通电源后，与正负两极相连导管中均有气泡冒出。(5)切断电源后，用燃着的木条分别检验两极产生的气体，与负极相连导管口产生蓝色火焰，并在火焰上方罩一干冷烧杯，有水雾出现；与正极相连导管口，观察到的现象是。【解释与结论】(6)根据水的分解和的实验事实，说明水是由组成的。【变式1-1】经过一段时间的化学学习，某学校兴趣小组对生活中的化学现象产生了浓厚兴趣，开启了跨学科项目之旅。任务一：对水质检测展开活动(1)兴趣小组对城市用水、水质达标进行了探讨。①反应沉淀池发生(填“物理变化”或“化学变化”)。②表中“ab”指标可以通过如图1净水流程中的池达到。a．不得呈现异色b．不得有异味c．应澄清透明d．不得含有细菌和病毒生活饮用水的水质达标项目表1“cd”指标主要通过过滤池和清水池达到，城市生活用水净水过程，没有使用到的净水方法是(填序号)。A．过滤

B．吸附

C．消毒

D．蒸馏(2)图2为兴趣小组设计的自制净水器①小卵石、细沙、蓬松棉的作用相当于实验操作中的。②图3为制作过滤器的过程，其正确操作顺序为(填序号)。③这样净化后的饮用水不是纯水，理由是。【变式1-2】某学校组织开展了水质检测及自制净水器的跨学科实践活动。【任务一】水质检测(1)自来水厂在多个环节要对水质进行检测，检测指标包括浊度、(写1种)等，对出厂的自来水进行水质检测的目的是。【任务二】设计与制作(2)若将下列材料填充在如下图中制作净水器，从上到下最合理的顺序是(填序号)。①活性炭

②小卵石

③石英砂

④纱布

⑤蓬松棉【任务三】展示评价(3)在作品展示时，可以从净水效果和(写1种)等方面对各组作品进行评价。(4)该小组在试验自制净水器的净水效果时，发现液体流速过慢，其原因可能是。基础达标1．某学习小组在完成“自制简易净水器”的跨学科实践活动中，制作了如图所示的净水器。下列说法错误的是A．该净水装置不能永久使用，需要定期更换净化材料B．该装置能将天然水净化为纯净水C．紫外灯可起到消毒杀菌的作用D．活性炭吸附色素和异味发生物理变化2．如图是小李同学自制的简易净水器，下列说法正确的是A．该净水器可将自来水变为蒸馏水B．该净水器可以降低自来水的硬度C．该净水器的主要功能是过滤、吸附作用D．该净水器能起到杀菌消毒的作用3．自制净水器过程中主要利用其吸附性的材料是A．小卵石 B．石英砂 C．活性炭 D．棉纱布4．饮水安全与人们健康息息相关，水的净化和水质检测是保障饮用水安全的重要环节。下列关于水的净化的分析正确的是A．沉降能使所有杂质沉到水底 B．过滤能将难溶杂质分离除去C．明矾可以将水中的异味除去 D．蒸馏后得到的水含有钙离子5．某学习小组开展“水质检测及自制简易净水器”的跨学科实践活动，用便携式水硬度检测仪测得该地自来水的硬度为，并自制了简易净水器。分析下列图表，所得结论正确的是国家硬水标准类别极软水软水中硬水硬水高硬水以浓度计（）A．该地区的自来水属于硬水B．净水器中的小卵石可起到吸附作用C．小卵石、石英砂、活性炭调换顺序后对净水过程没有影响D．通过该装置净化后的水属于纯净物6．水是生命中不可或缺的物质。同学们从自制净水器、水质检测、电解水和保护水资源等方面展开项目式学习。下列描述错误的是A．净水器自进水口（箭头所示）起，滤芯填充顺序：小鹅卵石→细沙→活性炭B．通过水质检测笔测出的TDS值为450，则该水质纯度较高C．电解水装置中a处的气体为D．制作保护水资源海报——积极地投入保护水资源的行动中7．某同学利用身边常见材料自制如图1所示净水器，并利用图2常见市售水质检测仪检测净化后水质。下列说法不正确的是A．活性炭可吸附水中的色素和异味B．通过自制净水器净化后得到的水是纯净物C．自制净水器中用到的小卵石和纱布起到过滤的作用D．若检测仪所测数值为523，则水中可能含有较多的可溶性钙镁化合物8．某学校开展了“水质检测及自制净水器”的跨学科实践活动，下列说法错误的是A．该净化过程与自来水生产过程原理不同B．塑料膜的作用是使水蒸气冷凝聚集流下C．该净水过程中水分子的间隔会发生变化D．玻璃杯中收集到的液态水是混合物综合应用9．在多轮苏州河综合治理时，需要对水温、pH、溶解氧、氨氮、总磷等多个指标进行检测。(1)水质检测需测定总磷的高低，这里总磷指的是______。A．分子 B．原子 C．离子 D．元素(2)膜分离法是一种现代净水方法，包括微滤膜、超滤膜和淡化膜三种，能够有效去除水中的可溶性物质、微生物等。方法如图所示：请你对微滤膜、超滤膜和淡化膜的孔径大小进行排序（用“＞”表示）。如将苏州河水通过膜分离法后作为饮用水供给部分地区居民，应选择膜。‍10．在学完第四单元后，小潘同学自制了净水器，并对水质进行了检测。(1)净水器如上图所示，请问，在甲装置中利用的活性炭可以去除色素和异味，这利用了活性炭的性。(2)图甲中离子交换树脂的作用是。(3)TDS值是水质的一项重要指标，TDS值和水质纯度的关系如题图乙。某水样经自制净水器净化后的TDS值如图丙，则净化后的水质纯度的等级为。11．化学兴趣小组开展“水质检测及自制净水器”实践活动。(1)水质检测：TDS值是水质的一项重要指标，TDS值与水质纯度的关系如下表所示。TDS/PPM0~5050~100100~300300~600水质纯度高较高一般会结水垢某水样TDS值为153，则该水样的水质纯度为。(2)净水器如图1所示。①石英砂在净水过程中所起的作用是；②物质常用于吸附水中的色素和异味，则物质为；③离子交换树脂净水的原理如图2所示，则足量的离子交换树脂(填“能”或“不能”)将硬水软化。12．某实践小组参观本地矿泉水厂，该厂矿泉水含钙、钾等矿物质，其生产流程如图所示。请回答。(1)该矿泉水是（填“混合物”或“纯净物”）。(2)活性炭过滤器中活性炭的作用是。(3)超滤是利用薄膜（仅允许小分子和离子通过）进行物质分离的技术。若水源中含有下列物质，推测该流程中“超滤”的主要作用是除去（填序号）。①难溶性大颗粒②可溶性金属离子③可溶性大分子和大分子团(4)实验小组利用饮用水瓶、纱布和活性炭等物质自制简易净水器如图所示，制作较合理的装置是（填“A”或“B”）。13．兴趣小组开展“净水·护水”实践活动。活动一

探索——现代净水流程小组同学模拟自来水厂的净水过程，设计净水装置如下图。(1)混凝剂的作用是。(2)C装置填料：①、②（选填“石英砂”或“活性炭”）。(3)A、B、E中水的净化程度由高到低依次是。活动二

行动——水质检测与环保TDS值是水质重要指标，是指水中溶解的各种无机物和有机物的总量。TDS值与水质状况的关系如下表。TDS值（ppm）0～5050～100100～200200～400水质等级纯度高，放心饮用纯度较高，不宜直接饮用纯度一般，会结水垢普通生活用水(4)经检测，E中水的TDS值为265ppm，该水样的水质等级属于。若要使该水样达到“纯度高，放心饮用”的标准，请提出改善措施：。(5)请你为“护水行动”设计一条宣传语：。拓展培优14．饮用水安全问题越来越受到人们的关注。(1)自来水的净化的主要步骤如图1：①河水外观浑浊，因其含有（选填“可溶性”或“难溶性”）杂质，除去此类杂质的步骤是（选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）。②物质X能除去水中的臭味，X可能是。③自来水厂净水过程中（选填“有”或“没有”）发生化学变化。(2)为了保障野外工作人员的用水安全，便携净水器的设计具有重要意义、小组同学利用注射器、蓬松棉、纱布、活性炭、小卵石、石英砂等自制一个如图2所示便携净水器。①为了使净水效果更好，你觉得A层放置的材料最好是。②使用该净水器，待处理的水由下往上压，优点是。15．Ⅰ.水的电解(1)实验时向水中加入少量氢氧化钠的目的是。(2)b管连接的是电源的极，产生的气体是。验证a管气体时发生反应的文字表达式为。(3)通过对a管和b管中产生的气体进行验证，可以得出水是由组成的。Ⅱ.水质检测及自制净水器(4)水质检测：地表水环境质量标准的基本项目包括水温、pH、溶解氧、氨氮、总磷等，若水质检测结果表明氮、磷超标，可能引发的后果是。(5)自制净水器：“生命吸管”可直接将污水净化为饮用水，主要处理步骤与自来水的净化过程相似。“生命吸管”示意图如图2所示（离子交换树脂的主要作用是去除重金属离子、软化水质）。其中活性炭的作用是（填字母），超滤膜的作用是（填字母）。制得的饮用水属于（选填“纯净物”或“混合物”）。A．去除有害细菌和部分病毒B．吸附色素和异味C．除去较大的不溶性杂质16．人们对于“好”水的需求一直没有停止，水的净化贯穿古今。任务一了解净水(1)“茶圣”陆羽在《茶经·四之器》中记载一种能除去水中泥沙等杂质的器具――漉水囊，其操作原理类似于实验室中的。(2)浙江永嘉出土的明末“净水池”，池底有木炭，其作用是。(3)现代净水方法很多，其中RO反渗透净水原理如下：①水分子的直径(填“<”、“>”或“=”)RO膜的孔径。②纯净水的出水口是(填“a”或“b”)。任务二检测水质(4)TDS值是水质的一项重要指标。某水样用TDS笔测量，值为33，结合下图可知该水质属于。TDS值0～8990～159160～229230～339340～534>535水质强软水软水适度硬水中度硬水硬水强硬水任务三自制净水器(5)某班同学设计了三组净水装置，如下图。①你认为净水效果最好的是。②自制净水器除了要考虑净化速率、效果外，还需要考虑(写一点即可)。17．【任务一】水是生命之源，从古至今关于净水展现了诸多方法。(1)《天工开物》中提到使水从浑浊变澄清的方法：“将……研为细末，投入水中，少顷，水即澄清。”文中投入水中的物质是（填名称）。(2)自来水厂净水时使用活性炭，活性炭的作用是。(3)①长期在野外工作的人员为保障饮用水安全，会使用“生命吸管”便携式净水器（如图）。水进入“生命吸管”的方向是（填“下进上出”或“上进下出”）。②野外的水含有较多的可溶性钙、镁化合物，从“生命吸管”中出来的水属于（填“硬水”或“软水”）。通过该装置净化后的水（选填“适宜”或“不宜”）直接饮用。若要降低水的硬度，在实验室可以进行的操作是。(4)实践小组开展“水质检测及自制净水器”实践活动。水质检测：TDS值与水质纯度的关系如图1。某水样的TDS值如图2，其水质纯度为。(5)总结：混合物分离的一般思路和方法是（将序号排序）。a．分析混合物成分

b．找到分离方法

c．寻找成分性质差异【任务二】探究水的组成(6)教师演示电解水实验，实验过程中发生反应的符号表达式为。(7)微观分析：电解水反应中发生分解的微粒是（填名称，下同），不变的微粒是。同学们对加入的氢氧化钠对电解水的影响产生了浓厚的兴趣，在老师带领下进行了如下探究活动。【查阅资料】同温同压下，氧气的溶解能力比氢气强，而氢氧化钠溶液会影响它们的溶解能力。【进行实验】小明同学分别向水中加入不同质量的氢氧化钠固体，进行电解水实验。记录如下：实验编号固体的质量氢气体积氧气体积收集时间①5.30090②11.141.8③13.684【实验结论】(8)对比三组实验，考虑课堂演示实验的效果，选择实验（填编号）更合适。【深入分析】(9)小明同学在不同温度下，利用传感器对不同浓度的氢氧化钠溶液的电导率进行检测，绘制曲线如图（说明：电导率的数值表示溶液导电能力的大小）。请分析曲线写出一条关于溶液导电能力的规律性的结论。参考答案教学目标1.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。2.从化学、生物学、物理、地理等多学科视角分析并检测水质，体会科学、技术、工程融合解决实际问题的基本方法。3.关注饮用水安全与人体健康的关系。重点和难点重点：自制净水器。◆任务一调查参观1.调查（1）我国生活饮用水卫生标准：新版《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2022)自2023年4月1日起实施：（2）饮用水的发展历史：2.参观自来水厂（1）了解自来水的生产过程（2）物质分离和提纯的方法及原理①过滤：用于分离液体和不溶于该液体的固体。自来水厂在过滤池中除去水中的不溶性杂质。②蒸馏：根据液态混合物中各成分的沸点不同进行分离的一种方法。自来水厂净水过程不需要进行蒸馏。绘制自来水生产的工艺流程简图◆任务二水质检测1.确定检测指标取家庭或学校所在地区的天然水或其他水样，从化学、生物学、物理、地理等学科的角度进行综合分析，结合新版《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2022),确定应对该水样中下列指标进行检测：感官性状包括色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物等化学指标包括pH、氨、氯化物、挥发酚类、硫酸盐、铝、铜等微生物指标包括菌落总数、总大肠菌群、大肠埃希氏菌、贾第鞭毛虫等放射性指标总α放射性等2.水的检测指标包括硬度、浊度、微生物等，检测方法包括看、闻，更详细的指标需要通过精密的仪器测定，运用合适的方法及技术手段，设计实验对水样进行检测。（1）检测水样的硬度①同学们查阅了相关资料，了解到国家有关水的硬度的标准为：类别以CaCO3浓度计(mg/L)极软水0~75软水76～150中硬水151~300硬水301~450高硬水451～700超高硬水701~1000特硬水>1000②硬水和软水的鉴别方法【检测自来水的硬度】取少量自来水，用便携式水质硬度仪测得该自来水的硬度为311.2mg/L,说明本地区的自来水属于硬水；另取少量自来水，加入少量肥皂水，振荡后观察到产生泡沫少、浮渣多，得出相同结论。（2）检测水的浊度【查阅资料】水的浊度是一种表示水样的透光性能的指标，是水中泥沙、浮游生物及其他悬浮物使通过水样的光线被散射或吸收造成的。浊度计可用来测量水的浊度，测得的浊度单位用NTU表示。【检测河水浊度的变化】取100mL河水样品，测定初始水样的浊度为670NTU。采用静置和加混凝剂的方法分别对水样进行处理，测定水样的浊度。实验记录如下：实验操作静置1h加入明矾后静置浊度/NTU256143①加入明矾后水样的浊度低于670NTU的原因是：明矾可以使水中悬浮的杂质较快沉降，使水逐渐澄清。②依据实验数据，能得出的结论是：在其他条件相同时，使用加入明矾净水的效果比静置的效果更好。◆任务三动手制作1.了解家用净水器的净水原理（1）图1为小区直饮售水机，图2为家用净水机，图3为家用净水器的工作原理。图1图2图3图3中，PP棉起过滤作用；反渗透膜上的孔径只有0.0001微米，相当于一根头发丝的一百万分之一，其工作原理如图4所示：（2）动手制作净水器选择合适的物品，根据物质的性质和分离提纯的方法，设计简易净水器。设计时需明确自来水厂、家用净水机的净水步骤及作用，选择具有类似性质的材料或物品。思考：怎样控制进出水的流速?怎么收集和储存净化后的水?怎么保证净水装置的稳定性?怎样使尺寸适当、外表美观?下图是同学们展示的自制简易净水器：2.利用自制净水器净化天然水，从技术与工程角度进行评价，进一步优化自制净水器。【展示与交流】1.与同学交流你选取的水质检测指标，以及检测时用到的方法与技术手段。2.展示自制净水器，与同学交流制作方法，使用说明及净水效果等，并相互评价。3.选择活动中感兴趣的话题制作科技小报或展板，走进社区，宣传水资源保护，共建优良的供水和用水环境。即学即练1.人们对于“好”水的需求一直没有停止，水的净化贯穿古今。任务一

了解净水（1）浙江永嘉出土的明末“净水池”，池底有木炭，其作用是。（2）现代净水方法很多，其中反渗透净水原理如下：百度搜索：是英文的缩写，中文意思是反渗透。①水分子的直径（填“<”、“>”或“=”）膜的孔径。②纯净水的出水口是（填“a”或“b”）。任务二

检测水质（3）值是水质的一项重要指标。某水样用笔测量，值为33，结合下图可知该水质属于。值水质强软水软水适度硬水中度硬水硬水强硬水【答案】（1）吸附水中的色素和异味（2）<a（3）强软水【解析】（1）浙江永嘉出土的明末“净水池”，池底有木炭，木炭结构疏松多孔，具有吸附性，故其作用是吸附水中的色素和异味；（2）①由图可知，RO膜只允许水分子通过，说明水分子的直径<膜的孔径；②由图可知，RO膜只允许水分子通过，则纯净水的出水口是a；（3）值是水质的一项重要指标，某水样用笔测量，值为33，在之间，说明该水质属于强软水。考点一水质检测及自制净水器【例1】水是生活中常见的物质。化学兴趣小组在学习了与水有关的知识后，展开了以水为主题的项目式学习活动。任务一：参观自来水生产过程（1）兴趣小组到自来水厂参观学习后，明白了天然水不适宜直接饮用的原因是。任务二：自制简易净水器同学们参观自来水厂后，激发了兴趣，利用生活物品在实验室制作简易净水器（如图2所示）。

（2）小卵石和石英砂的净水原理与图1中的净水过程相同。（3）该简易净水器存在不足，需要改进的做法是。改进自制简易净水器后，设计实验并检测净化效果。资料：通常用浑浊度表示浑浊程度，浑浊度越低代表水质越好，浑浊度单位为NTU。分别取50mL河水，测定初始水样的浑浊度为670NTU；采用不同的方法分别对水样进行处理并测定浑浊度。实验记录如下：实验序号123实验内容静置1小时后的清液使用滤纸进行过滤使用自制净水器处理浑浊度/NTU2565543【解释与结论】（4）分析实验数据，根据，得出“其他条件相同时，使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降净化效果更好”的结论。任务三：探究水的组成同学们利用自制简易净水器获得了澄清透明的净化水，激发了进一步探究的欲望。【提出问题】水是由哪些元素组成的？【进行实验】实验操作如图3所示。

【实验现象】接通电源后，与正负两极相连导管中均有气泡冒出。（5）切断电源后，用燃着的木条分别检验两极产生的气体，与负极相连导管口产生蓝色火焰，并在火焰上方罩一干冷烧杯，有水雾出现；与正极相连导管口，观察到的现象是。【解释与结论】（6）根据水的分解和的实验事实，说明水是由组成的。【答案】（1）天然水中含有多种可溶性和难溶性杂质（2）过滤池（3）在石英砂和蓬松棉中间加一层活性炭（4）使用自制净水器处理得到的水的浑浊度比使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降得到的水的浑浊度更低（5）木条燃烧的更旺（6）合成氢元素和氧元素【解析】（1）天然水中含有多种可溶性和难溶性杂质，所以未经处理前不适宜直接饮用；（2）小卵石和石英砂的净水方式为过滤，与图1中的过滤池净水过程相同；（3）该简易净水器只能除去不溶性杂质，应在石英砂和蓬松棉中间加一层活性炭，利用活性炭的吸附性，除去水中的色素和异味；（4）由实验数据可知，使用自制净水器处理得到水的浑浊度比使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降得到水的浑浊度更低，浑浊度越低代表水质越好，所以可以得出“其他条件相同时，使用自制净水器比使用滤纸和静置沉降净化效果更好”的结论；（5）电解水正极产生氧气，氧气具有助燃性，用燃着的木条检验正极产生的气体时，观察到木条燃烧的更旺；（6）水通电分解产生氢气和氧气，氢气在氧气中燃烧合成水，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据反应前后元素种类不变，可知水是由氢元素和氧元素组成的。故填：合成；氢元素和氧元素。【变式1-1】经过一段时间的化学学习，某学校兴趣小组对生活中的化学现象产生了浓厚兴趣，开启了跨学科项目之旅。任务一：对水质检测展开活动（1）兴趣小组对城市用水、水质达标进行了探讨。①反应沉淀池发生(填“物理变化”或“化学变化”)。②表中“ab”指标可以通过如图1净水流程中的池达到。a．不得呈现异色b．不得有异味c．应澄清透明d．不得含有细菌和病毒生活饮用水的水质达标项目表1“cd”指标主要通过过滤池和清水池达到，城市生活用水净水过程，没有使用到的净水方法是(填序号)。A．过滤

B．吸附

C．消毒

D．蒸馏（2）图2为兴趣小组设计的自制净水器①小卵石、细沙、蓬松棉的作用相当于实验操作中的。②图3为制作过滤器的过程，其正确操作顺序为(填序号)。③这样净化后的饮用水不是纯水，理由是。【答案】（1）化学变化吸附D（2）过滤cab水中还有可溶性杂质【解析】（1）①絮凝剂加入沉淀池生成了新物质，发生化学变化，故填：化学变化；②表中“ab”指标去除异色、异味，可以通过如图1净水流程中的吸附池去除，澄清透明、不得含有细菌和病毒，可以通过过滤、消毒、吸附达到，没有使用到的净水方法是蒸馏，故填：吸附；D；（2）①自制净水器小卵石、细沙、蓬松棉的作用相当于实验操作中的过滤，故填：过滤；②图3为制作过滤器的过程，其正确操作顺序为先对折两次，然后展开，顺序为cab，故填：cab；③自制净水器净化后的饮用水不是纯水，理由是水中还有可溶性杂质，故填：水中还有可溶性杂质。【变式1-2】某学校组织开展了水质检测及自制净水器的跨学科实践活动。【任务一】水质检测（1）自来水厂在多个环节要对水质进行检测，检测指标包括浊度、(写1种)等，对出厂的自来水进行水质检测的目的是。【任务二】设计与制作（2）若将下列材料填充在如下图中制作净水器，从上到下最合理的顺序是(填序号)。①活性炭

②小卵石

③石英砂

④纱布

⑤蓬松棉【任务三】展示评价（3）在作品展示时，可以从净水效果和(写1种)等方面对各组作品进行评价。（4）该小组在试验自制净水器的净水效果时，发现液体流速过慢，其原因可能是。【答案】（1）颜色/气味（合理即可）确定水质是否达标（2）②③④①⑤（3）是否环保（合理即可）（4）从上到下的顺序颠倒（合理即可）【解析】（1）自来水厂在多个环节要对水质进行检测，检测指标包括浊度、颜色、气味等；对出厂的自来水进行水质检测的目的是确定水质是否达标。（2）自制净水器材料从上到下按颗粒由大到小、先过滤大颗粒再吸附的顺序，用小卵石除去颗粒较大的不溶性杂质，用石英砂除去颗粒较小的不溶性杂质，用活性炭吸附水中的异味及色素，用蓬松棉滤去活性炭，用纱布支撑、将各部分隔离开，因此从上到下最合理的顺序是②③④①⑤。（3）评价作品可从净水效果、是否环保、装置简易程度、操作是否方便等方面。（4）液体流速过慢，其原因可能是从上到下的顺序颠倒。基础达标1．某学习小组在完成“自制简易净水器”的跨学科实践活动中，制作了如图所示的净水器。下列说法错误的是A．该净水装置不能永久使用，需要定期更换净化材料B．该装置能将天然水净化为纯净水C．紫外灯可起到消毒杀菌的作用D．活性炭吸附色素和异味发生物理变化【答案】B【解析】A、活性炭疏松多孔有吸附性，但孔洞内有较多杂质后会影响活性炭过滤与吸附的性能，不能永久使用，净水机中活性炭需要定期更换，选项正确；B、该净水器只能除去不溶性杂质、色素和异味，不能除去其他可溶性的杂质，不能将天然水变成纯净水，选项错误；C、通过紫外灯照射可使细菌病毒的蛋白质变性，起到杀菌、消毒的作用，选项正确；D、活性炭疏松多孔具有吸附性，可以除去水中的色素和异味，该过程中没有新物质生成，属于物理变化，选项正确；故选B。2．如图是小李同学自制的简易净水器，下列说法正确的是A．该净水器可将自来水变为蒸馏水B．该净水器可以降低自来水的硬度C．该净水器的主要功能是过滤、吸附作用D．该净水器能起到杀菌消毒的作用【答案】C【解析】A、该净水器中小卵石的作用是除去颗粒较大的不溶性杂质，石英砂的作用是除去颗粒较小的不溶性杂质，活性炭的作用是吸附水中的异味及色素，蓬松棉的作用是滤去活性炭，纱布的作用是支撑、将各部分隔离开，则通过该净水器得到的水中仍含有可溶性杂质，属于混合物，不能得到蒸馏水，说法错误，不符合题意；B、由A选项分析可知，通过该净水器不能除去水中的可溶性钙、镁化合物，不能降低自来水的硬度，说法错误，不符合题意；C、由A选项分析可知，该净水器的主要功能是过滤、吸附作用，说法正确，符合题意；D、由A选项分析可知，该净水器不能起到杀菌消毒的作用，说法错误，不符合题意。故选：C。3．自制净水器过程中主要利用其吸附性的材料是A．小卵石 B．石英砂 C．活性炭 D．棉纱布【答案】C【解析】A、小卵石主要用于物理过滤，通过颗粒间的缝隙阻挡大颗粒杂质（如泥沙），但表面光滑、无多孔结构，吸附性极弱，不符合题意；B、石英砂同样用于物理过滤，通过细小颗粒的间隙去除悬浮物，但主要依靠机械阻挡，而非吸附，不符合题意；C、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，能去除水中的异味、色素，符合题意；D、棉纱布作为过滤层，通过纤维间隙物理阻挡杂质，但无吸附能力，不符合题意。故选C。4．饮水安全与人们健康息息相关，水的净化和水质检测是保障饮用水安全的重要环节。下列关于水的净化的分析正确的是A．沉降能使所有杂质沉到水底 B．过滤能将难溶杂质分离除去C．明矾可以将水中的异味除去 D．蒸馏后得到的水含有钙离子【答案】B【解析】A、沉降能使部分悬浮杂质沉到水底，选项分析不正确；B、过滤是将固液分离，能将难溶杂质分离除去，选项分析正确；C、明矾溶于水形成胶状物具有吸附性，可以吸附悬浮杂质使悬浮杂质沉降，选项分析不正确；D、蒸馏后得到的水为纯净物，不含钙离子，选项分析不正确；故选B。5．某学习小组开展“水质检测及自制简易净水器”的跨学科实践活动，用便携式水硬度检测仪测得该地自来水的硬度为，并自制了简易净水器。分析下列图表，所得结论正确的是国家硬水标准类别极软水软水中硬水硬水高硬水以浓度计（）A．该地区的自来水属于硬水B．净水器中的小卵石可起到吸附作用C．小卵石、石英砂、活性炭调换顺序后对净水过程没有影响D．通过该装置净化后的水属于纯净物【答案】A【解析】A、已知该地自来水硬度为311.2mg/L，根据国家硬水标准，300-450mg/L属于硬水范围，所以该地区的自来水属于硬水，A正确；B、净水器中的小卵石主要起过滤大颗粒不溶性杂质的作用，而吸附作用主要由活性炭完成，B错误；C、小卵石、石英砂主要是过滤不同大小的不溶性杂质，活性炭主要是吸附色素和异味等，它们的顺序不能随意调换，否则会影响净水效果，C错误；D、通过该装置净化后的水仍含有一些可溶性杂质，属于混合物，不是纯净物，D错误。故选：A。6．水是生命中不可或缺的物质。同学们从自制净水器、水质检测、电解水和保护水资源等方面展开项目式学习。下列描述错误的是A．净水器自进水口（箭头所示）起，滤芯填充顺序：小鹅卵石→细沙→活性炭B．通过水质检测笔测出的TDS值为450，则该水质纯度较高C．电解水装置中a处的气体为D．制作保护水资源海报——积极地投入保护水资源的行动中【答案】B【解析】A、净水器中滤芯填充顺序为小鹅卵石→细沙→活性炭，小鹅卵石先除去较大颗粒不溶物，细沙进一步除去较小颗粒不溶物，活性炭吸附色素和异味等，该描述正确；B、从水质纯度图看，TDS值越高，水质纯度越低，TDS值为450时，会结水垢，水质纯度较低，不是较高，该描述错误；C、电解水时，负极产生氢气，a处连接电源负极，所以a处的气体为H2，该描述正确；D、制作保护水资源海报是积极投入保护水资源行动的体现，该描述正确。故选B。7．某同学利用身边常见材料自制如图1所示净水器，并利用图2常见市售水质检测仪检测净化后水质。下列说法不正确的是A．活性炭可吸附水中的色素和异味B．通过自制净水器净化后得到的水是纯净物C．自制净水器中用到的小卵石和纱布起到过滤的作用D．若检测仪所测数值为523，则水中可能含有较多的可溶性钙镁化合物【答案】B【解析】A、活性炭疏松多孔具有吸附性，可吸附水中色素和异味，说法正确；B、自制净水器只能除去难溶性杂质、吸附色素和异味，不能除去可溶性杂质，净化后得到的水是混合物，不是纯净物，说法错误；C、小卵石、纱布可过滤除去难溶性杂质，起到过滤作用，说法正确；D、检测仪数值523在300-600区间，对应会结水垢，说明水中可能含较多可溶性钙镁化合物，说法正确。故选B。8．某学校开展了“水质检测及自制净水器”的跨学科实践活动，下列说法错误的是A．该净化过程与自来水生产过程原理不同B．塑料膜的作用是使水蒸气冷凝聚集流下C．该净水过程中水分子的间隔会发生变化D．玻璃杯中收集到的液态水是混合物【答案】D【解析】A、该净化过程类似于水的蒸馏，与自来水生产过程原理不同，故说法正确，不符合题意；B、塑料膜的作用是使水蒸气冷凝聚集流下，故说法正确，不符合题意；C、在水的蒸馏与液化过程中，水分子的间隔会发生变化，故说法正确，不符合题意；D、图中玻璃杯中收集到的液态水中只含水这一种物质，属于纯净物，故说法错误，符合题意。故选D。综合应用9．在多轮苏州河综合治理时，需要对水温、pH、溶解氧、氨氮、总磷等多个指标进行检测。（1）水质检测需测定总磷的高低，这里总磷指的是______。A．分子 B．原子 C．离子 D．元素（2）膜分离法是一种现代净水方法，包括微滤膜、超滤膜和淡化膜三种，能够有效去除水中的可溶性物质、微生物等。方法如图所示：请你对微滤膜、超滤膜和淡化膜的孔径大小进行排序（用“＞”表示）。如将苏州河水通过膜分离法后作为饮用水供给部分地区居民，应选择膜。‍【答案】（1）D（2）微滤膜>超滤膜>淡化膜淡化膜【解析】（1）物质是由元素组成，这里的总磷指的是元素，故选D。（2）由图可知，微滤膜能透过大分子、蛋白质等，还能透过离子和水分子，而超滤膜只能透过离子和水分子，但淡化膜只能透过水分子，则说明孔径大小：微滤膜>超滤膜>淡化膜；由于淡化膜能深度除去水中的离子（含重金属离子等）、细菌等，净化后的水质可达到饮用水标准，故选择淡化膜。10．在学完第四单元后，小潘同学自制了净水器，并对水质进行了检测。（1）净水器如上图所示，请问，在甲装置中利用的活性炭可以去除色素和异味，这利用了活性炭的性。（2）图甲中离子交换树脂的作用是。（3）TDS值是水质的一项重要指标，TDS值和水质纯度的关系如题图乙。某水样经自制净水器净化后的TDS值如图丙，则净化后的水质纯度的等级为。【答案】（1）吸附（2）除去钙离子，镁离子（3）一般【解析】（1）活性炭去除色素和异味，利用其吸附性。（2）由图甲可知，离子交换树脂可将Mg2+、Ca2+交换为Na+，作用是降低水的硬度（或去除钙、镁离子）。（3）某水样经自制净水器净化后的TDS值为159PPM，则净化后的水质纯度为一般。11．化学兴趣小组开展“水质检测及自制净水器”实践活动。（1）水质检测：TDS值是水质的一项重要指标，TDS值与水质纯度的关系如下表所示。TDS/PPM0~5050~100100~300300~600水质纯度高较高一般会结水垢某水样TDS值为153，则该水样的水质纯度为。（2）净水器如图1所示。①石英砂在净水过程中所起的作用是；②物质常用于吸附水中的色素和异味，则物质为；③离子交换树脂净水的原理如图2所示，则足量的离子交换树脂(填“能”或“不能”)将硬水软化。【答案】（1）一般（2）除去水中难溶性杂质活性炭能【解析】（1）某水样TDS值为153，在100~300之间，该水样的水质纯度为一般；（2）①石英砂在净水过程中能除去水中的难溶性物质。故填：除去水中难溶性杂质；②活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味，常用于净水，故填：活性炭；③根据图2，足量的离子交换树脂能除去水中的钙、镁离子，能降低水的硬度，将水软化。故填：能。12．某实践小组参观本地矿泉水厂，该厂矿泉水含钙、钾等矿物质，其生产流程如图所示。请回答。（1）该矿泉水是（填“混合物”或“纯净物”）。（2）活性炭过滤器中活性炭的作用是。（3）超滤是利用薄膜（仅允许小分子和离子通过）进行物质分离的技术。若水源中含有下列物质，推测该流程中“超滤”的主要作用是除去（填序号）。①难溶性大颗粒②可溶性金属离子③可溶性大分子和大分子团（4）实验小组利用饮用水瓶、纱布和活性炭等物质自制简易净水器如图所示，制作较合理的装置是（填“A”或“B”）。【答案】（1）混合物（2）吸附色素和异味（3）③（4）A【解析】（1）该厂矿泉水除了水之外还含钙、钾等矿物质，属于混合物；（2）活性炭疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中色素和异味；（3）水源中难溶性大颗粒物质通过石英砂过滤器除去，超滤是利用薄膜（仅允许小分子和离子通过）进行物质分离，因此不能除去可溶性金属离子，则其主要作用是除去可溶性大分子和大分子团。故填：③；（4）净水时，应先除去水中颗粒较大的不溶性杂质，可使用小砾石和石英砂；然后除去水中的色素和气味分子，可使用活性炭，因此制作较合理的装置是A。13．兴趣小组开展“净水·护水”实践活动。活动一

探索——现代净水流程小组同学模拟自来水厂的净水过程，设计净水装置如下图。（1）混凝剂的作用是。（2）C装置填料：①、②（选填“石英砂”或“活性炭”）。（3）A、B、E中水的净化程度由高到低依次是。活动二

行动——水质检测与环保TDS值是水质重要指标，是指水中溶解的各种无机物和有机物的总量。TDS值与水质状况的关系如下表。TDS值（ppm）0～5050～100100～200200～400水质等级纯度高，放心饮用纯度较高，不宜直接饮用纯度一般，会结水垢普通生活用水（4）经检测，E中水的TDS值为265ppm，该水样的水质等级属于。若要使该水样达到“纯度高，放心饮用”的标准，请提出改善措施：。（5）请你为“护水行动”设计一条宣传语：。【答案】（1）加速悬浮物的沉降（2）石英砂活性炭（3）E、B、A（4）普通生活用水蒸馏（合理即可）（5）节约用水，从你我做起（合理即可）【解析】（1）混凝剂可以吸附水中悬浮的杂质，加速其沉降，故作用是：加速悬浮物的沉降；（2）石英砂的作用是实现固液分离，除去难溶性杂质，活性炭的作用是吸附水中的色素和异味，故①处放置石英砂，②处放置活性炭，这样净水效果较好；（3）由图可知，A中的水经过沉降后，除去部分杂质，得到B中的水，B中的水经过过滤、吸附和消毒，得到E中的水，故A、B、E中水的净化程度由高到低依次是：E、B、A；（4）经检测，E中水的TDS值为265ppm，介于200～400ppm之间，故该水样的水质等级属于普通生活用水；TDS值是水质重要指标，是指水中溶解的各种无机物和有机物的总量，故若要使该水样达到“纯度高，放心饮用”的标准，应除去水中溶解的无机物和有机物，可通过蒸馏的方法除去；（5）为“护水行动”设计一条宣传语，如节约用水，从你我做起。拓展培优14．饮用水安全问题越来越受到人们的关注。（1）自来水的净化的主要步骤如图1：①河水外观浑浊，因其含有（选填“可溶性”或“难溶性”）杂质，除去此类杂质的步骤是（选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）。②物质X能除去水中的臭味，X可能是。③自来水厂净水过程中（选填“有”或“没有”）发生化学变化。（2）为了保障野外工作人员的用水安全，便携净水器的设计具有重要意义、小组同学利用注射器、蓬松棉、纱布、活性炭、小卵石、石英砂等自制一个如图2所示便携净水器。①为了使净水效果更好，你觉得A层放置的材料最好是。②使用该净水器，待处理的水由下往上压，优点是。【答案】（1）难溶性过滤活性炭有（2）石英砂达到最佳净化效果，且水中的难溶性杂质不易堵塞净水器【解析】（1）①河水外观浑浊，因其含有难溶性杂质，除去此类杂质的步骤是Ⅰ（沉淀和过滤能除去难溶性杂质，步骤Ⅰ包含沉淀和过滤操作）；②物质X能除去水中的臭味，因为活性炭具有吸附性，能吸附色素和异味，所以X可能是活性炭；③自来水厂净水过程中有发生化学变化，在消毒步骤中，消毒剂能将水中的微生物杀死，有新物质生成，属于化学变化；（2）①自制净水器中从上到下依次是：小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉，小卵石可除去较大颗粒的难溶性杂质，石英砂可除去较小颗粒的难溶性杂质，活性炭可除去水中的色素和异味，蓬松棉起到支撑的作用，故A层放置的材料最好是石英砂；②待处理的水由下往上压，这是为了使水与净水材料充分接触，延长对水的净化时间，达到最佳净化效果，且水中的难溶性杂质不易堵塞净水器。15．Ⅰ.水的电解（1）实验时向水中加入少量氢氧化钠的目的是。（2）b管连接的是电源的极，产生的气体是。验证a管气体时发生反应的文字表达式为。（3）通过对a管和b管中产生的气体进行验证，可以得出水是由组成的。Ⅱ.水质检测及自制净水器（4）水质检测：地表水环境质量标准的基本项目包括水温、pH、溶解氧、氨氮、总磷等，若水质检测结果表明氮、磷超标，可能引发的后果是。（5）自制净水器：“生命吸管”可直接将污水净化为饮用水，主要处理步骤与自来水的净化过程相似。“生命吸管”示意图如图2所示（离子交换树脂的主要作用是去除重金属离子、软化水质）。其中活性炭的作用是（填字母），超滤膜的作用是（填字母）。制得的饮用水属于（选填“纯净物”或“混合物”）。A．去除有害细菌和部分病毒B．吸附色素和异味C．除去较大的不溶性杂质【答案】（1）增强水的导电性（2）正氧气（3）氢元素和氧元素（4）水质富营养化（5）BA混合物【解析】（1）纯水的导电性很弱，氢氧化钠溶于水后，有大量的自由移动的离子，所以在做电解水实验时，向水中加少量氢氧化钠的目的是增强水的导电性；（2）电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，b管产生的气体较少，为氧气，则b管连接电源的正极；a管产生的气体较多，为氢气，氢气具有可燃性，验证方法为：用燃着的木条检验，气体能燃烧，产生淡蓝色的火焰，则说明该气体为氢气，氢气燃烧生成水，反应的文字表达式为；（3）通过对a管和b管中产生的气体进行验证，说明水通电分解生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据反应前后元素种类不变，则说明水是由氢元素和氧元素组成的；（4）氮、磷是植物生长所需的营养元素，若水质检测结果表明氮、磷超标，可能引发的后果是水体富营养化；（5）②中活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可吸附色素和异味，故选B；④中超滤膜的作用是去除有害菌和部分病毒，故选A；制得的饮用水仍然含有可溶性杂质，属于混合物。16．人们对于“好”水的需求一直没有停止，水的净化贯穿古今。任务一了解净水（1）“茶圣”陆羽在《茶经·四之器》中记载一种能除去水中泥沙等杂质的器具――漉水囊，其操作原理类似于实验室中的。（2）浙江永嘉出土的明末“净水池”，池底有木炭，其作用是。（3）现代净水方法很多，其中RO反渗透净水原理如下：①水分子的直径(填“<”、“>”或“=”)RO膜的孔径。②纯净水的出水口是(填“a”或“b”)。任务二检测水质（4）TDS值是水质的一项重要指标。某水样用TDS笔测量，值为33，结合下图可知该水质属于。TDS值0～8990～159160～229230～339340～534>535水质强软水软水适度硬水中度硬水硬水强硬水任务三自制净水器（5）某班同学设计