第4节 水的组成和净化 第2课时（导学案）（解析版）

第4节水的组成和净化第2课时水的净化、水资源的综合利用一、知识目标1.能运用化学方法对水进行净化，学习物质分离的实验技能；2.能体会化学在自来水生产过程中的重要作用；3.了解地球上水资源概况，认识水是人类不可缺少的宝贵资源；4.通过不同年份用水量比较，认识水资源综合利用对社会可持续发展的意义。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：观察水净化的宏观现象（如浑浊变澄清），辨识杂质存在形式，理解过滤、吸附等方法的微观原理；结合硬水与软水的宏观差异，分析其微观本质（钙、镁离子）。2.证据推理与模型认知：基于自来水生产流程模型，分析各环节作用证据，推理净化后水质达标结论；通过不同年份用水量数据，推理水资源需求与社会可持续发展的关系。3.科学态度与社会责任：通过过滤、区分蒸馏水与氯化钠溶液等实验，掌握分离技能并得出结论；设计海水淡化方案时，结合净化原理提出创新思路。一、学习重点1.能运用化学方法对水进行净化，学习物质分离的实验技能；2.通过不同年份用水量比较，认识水资源综合利用对社会可持续发展的意义。二、学习难点1.能运用化学方法对水进行净化，学习物质分离的实验技能。一、水的净化1.沉降：水中不易过滤的悬浮小颗粒，可加入絮凝剂（如明矾、三氯化铁）使其凝聚沉降。明矾的作用：形成胶体吸附悬浮颗粒，加速沉降。2.过滤：原理：分离不溶于液体的固体与液体。操作要点：一贴：滤纸紧贴漏斗内壁；二低：①滤纸边缘低于漏斗边缘，②液面低于滤纸边缘；三靠：①烧杯口紧靠玻璃棒，②玻璃棒斜靠三层滤纸处，③漏斗下端紧靠烧杯内壁。3.吸附：活性炭利用多孔结构吸附水中的色素和异味，该过程属于物理变化。4.蒸馏：加热水至沸腾→水蒸气冷凝→冷凝得到蒸馏水，这是净化程度最高的方法。5.自来水生产流程：天然水→加絮凝剂沉降→过滤→消毒杀菌→供水。消毒目的：灭杀病原微生物（细菌等）。自来水是混合物（纯净物/混合物），因含可溶性杂质。6.硬水与软水硬水：含较多钙、镁离子的水；软水：含少量或不含上述离子的水。硬水软化：用离子交换树脂交换除去钙、镁离子。二、水资源的综合利用1.我国用水结构：1949年农业用水占97.1%，2022年降至63.0%；2022年生活用水占15.1%，人工生态环境补水占5.7%。变化原因：农业节水技术推广、工业结构升级、生活水平提高、环保意识增强。2.水资源现状：淡水仅占全球水量的2.5%；我国人均水量是世界人均的四分之一。3.海水淡化：实质：分离海水中的盐分与水；节能方法示例：太阳能蒸馏法（利用太阳能）。一、新课导入问题思考：同学们，我们每天都要喝水、用水，大家想一想，生活中我们接触到的水有哪些呢？这些水看起来都是清澈的，它们是纯净的水吗？答案：可能不是，里面可能有杂质/井水看起来干净，但不确定是不是纯水。二、水的净化活动一：水的净化必要性问题讨论：井水看上去比较干净，为什么？井水是否为纯水？答案：井水经过土壤过滤，杂质可能更少；但井水不是纯水，里面可能有可溶性物质。活动二：沉降问题观察：浑浊的水中加入明矾后发生了什么变化？明矾起什么作用？答案：水中的杂质沉淀下来了，水变清了；明矾让悬浮的固体小颗粒聚在一起。活动三：过滤问题观察：过滤后，滤液和滤纸上的物质有什么不同？过滤的作用是什么？答案：滤液变澄清了，滤纸上有泥沙等杂质；过滤能除去不溶性固体。问题讨论：过滤实验中有哪些需要注意的操作要点？答案：过滤操作要遵循：一贴、二低、三靠。一贴：滤纸紧贴漏斗内壁。二低：滤纸边缘低于漏斗边缘；滤液低于滤纸边缘。三靠：烧杯紧靠玻璃棒；玻璃棒紧靠在三层滤纸的地方；漏斗尖嘴端紧靠烧杯内壁。问题思考：除实验室中用滤纸作过滤介质，在生活中还有哪些可作为过滤介质？答案：捞饺子、吃火锅时用到的漏勺；家用净水器常用过滤膜、活性炭和离子交换树脂等净化水；茶壶中过滤茶叶可采用金属网；喝茶时用茶隔过滤茶叶；口罩可以过滤一些灰尘和病毒。活动四：自来水的生产过程问题讨论1：自来水生产过程中，天然水要经过沉降、过滤、杀菌消毒等净化环节，各环节的作用分别是什么？答案：沉降：使液体中悬浮的固体凝聚而沉降；过滤：除去液体中的不溶性固体；杀菌消毒：消毒、灭杀细菌。问题讨论2：天然水经处理后得到的自来水是纯净物还是混合物？答案：自来水中还含有可溶性杂质，是混合物。活动五：吸附与蒸馏问题思考：仔细观察活性炭的结构，思考活性炭如何净化水？答案：活性炭疏松多孔，可以吸附杂质。问题观察：你观察到了什么现象？可以得出什么结论？答案：灼烧后，一根玻璃棒上没有任何残留，另一根玻璃棒上蒸干后有白色固体；有白色固体析出的是氯化钠溶液，没有的为蒸馏水。问题探究：蒸馏水是净化程度最高的水，想想蒸馏为何能得到最纯的水？答案：蒸馏把水蒸发再冷凝，杂质留在原来的装置当中。典例：净化水的方法有：①过滤

②加明矾

③蒸馏

④消毒杀菌。要将有泥沙的天然水净化成生活用的自来水，应选用的方法和顺序为（）A．①②③④ B．②④①③ C．②①④ D．①③④答案：C。A选项错误，净化顺序颠倒，应先加明矾使泥沙沉降，再过滤，且自来水无需蒸馏；B选项错误，顺序错误，过滤应在消毒杀菌之前，且蒸馏不属于自来水净化步骤；C选项正确，符合自来水净化逻辑：加明矾使悬浮固体沉降→过滤除去不溶性杂质→消毒杀菌确保安全，无需蒸馏；D选项错误，缺少加明矾的沉降步骤，且蒸馏不必要。故选C。三、水资源的综合利用活动一：我国用水需求变化问题讨论：请对下表数据进行多角度的分析，并借助柱状图或折线图等进行比较，你能从中得出哪些有意义的结论？各类用水所占比例发生变化的原因可能是什么？答案：借助柱状图可知，我国用水总量呈现较明显的增加趋势；农业用水比例有明显下降，进入21世纪后基本稳定；工业用水比例不断增加，近些年保持稳定且有下降趋势；生活用水比例持续增加；人工生态环境补水量的比例逐渐升高。可能与工业发展、人口增长、环保意识增强有关。活动二：人类拥有的水资源状况问题讨论：分析全球海水、陆地水储量比，说一说人类拥有的水资源状况。答案：地球上总水储量大，但可直接利用的淡水资源极少。问题设计：海水淡化的实质是将海水中的盐分与水分离，目前各国采用的方法有多种。请你从减少能源消耗和保护环境的角度，设计一种海水淡化的技术路线，画出草图并说明其工作原理。答案：典例：下列爱护水资源的措施中，合理的是（）A．使用无磷洗衣粉 B．洗手打香皂时不关水龙头C．禁止使用化肥农药 D．抑制水中所有动植物的生长答案：A。A选项正确，使用无磷洗衣粉可减少含磷物质进入水体，避免水体富营养化，有利于保护水资源；B选项错误，洗手打香皂时不关水龙头会造成水资源浪费，不符合爱护水资源的要求；C选项错误，禁止使用化肥农药不现实，会影响农业生产，应合理使用而非禁止；D选项错误，抑制水中所有动植物生长会破坏水生生态系统平衡，不利于水资源保护。故选A。1.某同学自制的简易净水器如图所示，下列说法错误的是（）A．活性炭可吸附水中的色素和异味B．该装置可除去泥沙等难溶性杂质C．该装置净水过程发生了化学变化D．河水经该装置净化后仍是混合物【答案】C【解析】A选项正确，活性炭具有吸附性，可吸附水中的色素和异味；B选项正确，小卵石、石英砂等可过滤除去泥沙等难溶性杂质；C选项错误，该装置中过滤（分离固液）、活性炭吸附（物理吸附）均为物理变化，未发生化学变化；D选项正确，河水经净化后仍含可溶性杂质，属于混合物。因此，说法错误的是C选项。2.某品牌直饮水机的工作原理如图所示，下列说法正确的是（）A．活性炭的作用是吸附B．滤膜可除去水中的可溶性杂质C．紫外光照射的作用是加热D．直饮水一定是软水【答案】A【解析】A选项正确，活性炭具有吸附性，可吸附水中色素、异味；B选项错误，滤膜类似过滤，只能除去不溶性杂质，无法除可溶性杂质；C选项错误，紫外光照射是消毒杀菌，而非加热（加热由电热水器完成）；D选项错误，直饮水机未除去水中可溶性钙、镁化合物，直饮水不一定是软水。3.我国水资源非常缺乏，在生活中要注意节约用水，保护水资源。下列叙述正确的是（）A.控制水中所有动植物的生长B.设法提高工业用水的重复利用率C.废水只要无色透明就可以直接排放D.大量开采地下水以满足社会对水的需求【答案】B【解析】A选项错误，控制水中所有动植物生长会破坏水生生态平衡，不利于水资源保护；B选项正确，提高工业用水重复利用率可有效节约水资源，符合保护水资源的要求；C选项错误，无色透明的废水可能含可溶性污染物，直接排放会污染水体；D选项错误，大量开采地下水会引发地面沉降等问题，不利于水资源可持续利用。因此，正确答案是B。4.下列物质中属于纯净物的是（）A.从空气中分离得到的稀有气体B.经过沉淀、过滤、杀菌后得到的矿泉水C.高锰酸钾加热完全分解后的残余物D.部分结冰的蒸馏水【答案】D【解析】A选项错误，稀有气体包含氦、氖、氩等多种气体，属于混合物；B选项错误，矿泉水中含有多种可溶性矿物质，属于混合物；C选项错误，高锰酸钾完全分解后残余物为锰酸钾和二氧化锰，属于混合物；D选项正确，部分结冰的蒸馏水中，冰和水均由H₂O组成，属于纯净物。因此，正确答案是D。一、水的净化1.净化方法及原理沉降：加絮凝剂（如明矾）使悬浮固体凝聚沉降。过滤：分离不溶性杂质，操作要点“一贴二低三靠”（滤纸贴漏斗、边缘低于漏斗/液面低于滤纸、烧杯靠玻璃棒/玻璃棒靠三层滤纸/漏斗靠烧杯）。吸附：活性炭（疏松多孔结构）除去色素和异味。蒸馏：加热沸腾后冷凝，净化程度最高，得到蒸馏水。2.自来水生产流程天然水→加絮凝剂沉降→过滤→消毒杀菌→生活用水（含可溶性杂质，属混合物）。二、水资源的综合利用1.水资源概况全球：海水占96.53%，陆地淡水仅2.53%，可直接利用的淡水资源有限。我国：用水总量先增后稳，农业用水比例下降，生活用水和人工生态环境补水比例上升。2.爱护与利用措施保护措施：使用无磷洗衣粉、提高工业用水重复利用率等。海水淡化：常用反渗透法（加压使水透过膜）、蒸馏法（太阳能加热冷凝）等。考点1常见几种净水操作1．有关过滤操作正确的是（）A．玻璃棒要紧靠三层滤纸 B．漏斗下端高于烧杯上沿C．液面要高于漏斗边缘 D．先放置铁圈，再调整烧杯位置【答案】A【详解】A.玻璃棒要紧靠三层滤纸，根据“三靠”中的要求，玻璃棒下端应紧靠三层滤纸处，以防止滤纸破损。正确。

B.漏斗下端应紧靠烧杯内壁，避免液体飞溅。若漏斗下端高于烧杯上沿，液体可能溅出。错误。

C.根据“二低”，液面必须低于滤纸边缘，否则液体会从滤纸和漏斗内壁的缝隙直接流下，未经过滤。错误。

D.安装过滤装置时，先放置烧杯，再将漏斗放置于铁圈中，最后调整铁圈高度。错误。

故选A。2．如图所示是某化学兴趣小组设计的可视化净水装置，下列说法正确的是（）

A．将水加压水分子变小更有利于净水 B．活性炭的作用是过滤和吸附C．可视化装置可用塑料瓶或玻璃瓶等合成材料 D．该净水装置得到的水是纯净水【答案】B【详解】A、加压不会使水分子变小，分子大小是固定的，说法错误，不符合题意；B、活性炭有吸附性，可吸附杂质，同时在装置中也能起到一定过滤作用，说法正确，符合题意；C、玻璃瓶的主要成分是无机非金属材料，不是合成材料，说法错误，不符合题意；D、该装置只能除去部分杂质，得到的水仍含可溶性杂质，不是纯净水，说法错误，不符合题意。故填：B。3．蔗糖也是厨房里一种常用的调味品。工业制备蔗糖的流程如图所示。(1)若在实验室中进行，操作A的名称是，其中玻璃棒的作用是。(2)若经操作A所得糖汁仍浑浊，其原因可能是______。A．漏斗内的滤纸有破损 B．漏斗颈末端未紧靠烧杯内壁C．漏斗内液面高于滤纸边缘 D．滤纸没有紧贴漏斗内壁(3)糖汁呈棕黄色，工业上常利用活性炭的作用对糖汁进行脱色处理。【答案】(1)过滤引流(2)AC(3)吸附【详解】（1）操作A为分离糖汁溶液和难溶性蔗渣固体的操作，故操作A为过滤，其中玻璃棒的作用是引流；（2）A、漏斗内的滤纸破损，达不到过滤效果，滤液浑浊，正确；B、漏斗下端未紧靠烧杯内壁，滤液容易飞溅，但是不会浑浊，错误；C、漏斗内液面高于滤纸边缘，滤液会从滤纸和漏斗内壁间隙流下，达不到过滤效果，正确；D、滤纸没有紧贴漏斗内壁，会导致过滤速度变慢，不会导致滤液浑浊，错误。故选AC。（3）活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，能够吸附色素和异味，活性炭对人体无毒无害，故工业上常利用活性炭的吸附作用对糖汁进行脱色处理。考点2自来水厂净化过程4．饮水安全关系到人们的身体健康，生活饮用水水质必须达到国家规定的相应指标。某自来水厂净水的简易流程如下。有关说法不正确的是（）A．“投药”其中一种“药”是液氯用于消毒杀菌B．上述流程中能除去臭味和色素的装置为吸附池C．加絮凝剂的作用是促进水中悬浮物的沉降D．最终获得纯净的水，可供人类直接饮用【答案】D【详解】A、“投药”其中一种“药”是液氯，可用于消毒杀菌，故选项说法正确；B、活性炭具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，故上述流程中能除去臭味和色素的装置为活性炭吸附池，故选项说法正确；C、加絮凝剂的作用是：吸附水中悬浮的杂质，促进水中悬浮物的沉降，故选项说法正确；D、最终获得的水中还含有可溶性杂质，不是纯净的水，故选项说法错误。故选：D。5．自来水生产过程中，起到吸附作用的物质是（）A．氯气 B．明矾 C．活性炭 D．臭氧【答案】C【详解】A.氯气：用于消毒，通过强氧化性杀灭细菌，与吸附无关，说法错误；B.明矾：作为絮凝剂，溶于水生成胶状物吸附悬浮杂质，促使其沉降，属于絮凝沉淀作用，而非直接吸附，说法错误；C.活性炭：具有疏松多孔结构，通过物理吸附去除水中的异味和色素，属于吸附阶段的核心物质，说法正确；D.臭氧：与氯气类似，用于消毒杀菌，属于氧化性消毒剂，说法错误。故选C。6．净水方法并非现代人的发明，我国采用明矾净水的最早文字记载，见于明崇祯十年宋应星刻印的《天工开物》。用明矾净水的步骤如图所示：(1)先将天然水在储水器中静置一段时间的目的是。(2)将明矾粉碎的目的是，用明矾可以除去水中的。(3)清澈的水不属于纯水，原因是。【答案】(1)使水中难溶性的物质沉降下来(2)提高净化效率悬浮性杂质(3)水中还含有可溶性杂质【详解】（1）天然水中含有不溶性杂质，将天然水在储水器中静置一段时间，水中的难溶性大颗粒杂质会在重力作用下沉降下来。所以先将天然水在储水器中静置一段时间的目的是使水中的难溶性大颗粒杂质沉降。（2）①将明矾粉碎可以增大明矾与水的接触面积，这样能使明矾在水中更快地溶解并发挥净水作用，提高净水效果。②明矾在水中会形成胶状物，这种胶状物能够吸附水中的悬浮杂质，使悬浮杂质聚集在一起形成较大的颗粒而沉降。所以用明矾可以除去水中的悬浮杂质。（3）清澈的水只是除去了水中的不溶性杂质，但水中仍然含有可溶性杂质，而纯水是只含有水一种物质的纯净物，所以清澈的水不属于纯水。考点3水资源的综合利用7．（2025·湖南长沙·二模）2025年5月11日至17日，长沙市开展了城市节约用水宣传周活动，旨在动员广大市民共同关注水资源，营造全社会的节水氛围。以下认识或做法符合这一目标的是（）A．地球上淡水资源很多，不需要珍惜水资源 B．园林浇灌采用大水浸灌C．家庭使用节水器具，如节水型洗衣机 D．工厂废水不经过处理直接排放到湘江【答案】C【详解】A、地球上的淡水资源很少，可直接利用的淡水资源更少，且分布不均。淡水资源稀缺，必须珍惜。错误。B、大水浸灌效率低，易导致水蒸发、流失或深层渗漏，无法有效利用水资源。节水灌溉应采用滴灌、喷灌等方式。错误。C、节水器具（如节水洗衣机）通过优化设计减少用水量，直接提高用水效率，支持家庭节水。正确。D、未经处理的废水含污染物，直接排放会污染水体，破坏水质，减少可用水资源，并危害环境。废水应处理后回用或达标排放，以实现资源节约。错误。故选C。8．今年，“中国水周”主题为“推动水利高质量发展，保障我国水安全”。以下做法正确的是（）A．地球上的总水储量很少，所以要节约用水B．用活性炭吸附可除去水中的所有杂质C．水体