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第四单元 自然界的水课题2 水的净化从容说课本课题围绕水的净化问题，将吸附、沉淀、过滤和蒸馏等净化水的方法有序地串联起来。这部分内容可分为两部分，前半部分介绍含不溶性杂质水的净化方法，重点介绍过滤的方法，并让学生亲自动手做“河水的净化”实验，从而掌握过滤这种方法的注意事项和水的净化的程与方法。后半部分以硬水软化为例介绍含溶解性杂质水的净化方法，重点介绍了蒸馏的方法，通过学生亲自动手制取蒸馏水来掌握蒸馏的方法，尤其是在蒸馏过程中的一些注意事项。为了提高学生学习的兴趣，课本上还给学生介绍了如何自制简单净水器，使本课内容得以延伸和扩展，缩短了课本知识与生活实际之间的距离。本课题尽管讲解难度不大，内容也较浅显，但学生要真正理解和掌握本课题内容，动手实验便起决定性的作用，所以引导学生积极正确地进行实验操作与探究，便成了本课题教学的重点。教学目标1知识与技能1了解纯水与自然水、硬水与软水的区别。2了解吸附、沉淀、过滤和蒸馏等净水的方法。2过程与方法1学习运用观察和实验等方法得到信息。2学习运用比较、归纳、总结等方法对实验获取信息进行加工。3情感态度与价值观1保持对生活中化学现象的好奇心和探究欲，发展学习化学的兴趣。2把学到的知识用以解决生活中的一些问题，缩短理沦与实践之间的距离。3树立为社会进步和生活水平提高而努力学习化学的志向。教学重点1纯水与自然水、硬水与软水的区别。2吸附、沉淀、过滤、蒸馏等净水方法。教学难点1培养学生动手实验的能力。2引导学生正确的做好实验。教学方法创设问题情境实验探究得出结论联系实际提出问题实验探究解决问题发挥想象提高兴趣。教具准备1教师用具1投影仪、录像机、河水、自来水、纯净水、硬水、肥皂；2烧杯、玻璃棒、滤纸、剪刀、铁架台、烧瓶、碎瓷片、酒精灯、冷凝管、试管、锥形瓶2学生用具1烧杯、玻璃棒，滤纸、剪刀、铁架台、酒精灯、烧瓶、冷凝管；2河水、硬水。课时安排1课时教学过程学习情景展示河水、自来水、纯净水各一瓶，让学生比较并说出它们的区别。回答1河水比较浑浊，而自来水和纯净水比较澄清。2自来水和纯净水相比较，纯净水更澄清。说明纯净水虽然比较澄清、透明，但纯净水不等于纯水。过渡用比较浑浊的河水、湖水、海水、井水如何得到比较澄清的自来水呢这就是我们本课题要研究的“水的净化”问题。板书课题3 水的净化介绍纯水是无色、无臭、清澈透明的，而自然界中的河水、湖水、井水、海水等天然水里由于含有许多可溶性和不溶性的杂质，因此常呈浑浊。提问如何把河水、井水、湖水等含有杂质的天然水变成澄清的供我们饮用呢回答1城市中的生活用水可以经自来水厂净化处理。2在某些乡村，可以利用明矾溶于水后生成的胶状物对杂质进行吸附，使杂质沉降，从而达到净水的目的。教师大家回答得很好，说明大家课前进行了很好的预习。上周我班化学兴趣小组曾利用双休日对我市自来水厂进行了参观和调查，了解了自来水厂对水的净化过程，下面我们请他们来给我们讲一下参观访问情况。学生活动讲述参观访问自来水厂情况，简单介绍自来水厂净化过程。录像投放学生参观自来水厂和听取水厂负责人介绍净水过程的录像片。总结听了同学们刚才的介绍，大家对自来水厂的净水过程有了一定的了解，接下来我们把这一过程加以总结。先从取水口取水，在水中加入絮凝剂，然后进入反应沉淀池沉淀。在沉淀池中进行沉淀后，再转入过滤池，过滤池就如我们实验中的滤纸起过滤作用，把一些不溶性杂质除掉。把除掉不溶性杂质的相对干净的水送入活性炭吸附池，因为水中除含有不溶性杂质外，还含有一些可溶性杂质，而活性炭可以吸附一些可溶性杂质，如颜色、异味等等。从活性炭吸附池中出来的水已经是相当澄清了，就是所谓的清水了，这时就可进入清水池。最后再进入配水泵，在进入配水泵之前要对水进行投药消毒，这样就可以送给千家万户，供人们使用了。过渡我们可以对这一过程画出一简单的示意图。投影展示“自来水厂净水过程示意图”。教师通过刚才对净水过程的学习，大家已经知道水中的杂质可以分为可溶性和不溶性两大类。除去这两类杂质要分别用到不同的方法，除去不溶性杂质可以用哪些方法呢回答静置和过滤。板书一、除不溶性杂质的方法说明静置是我们生活中最常用的一种方法。大家知道，当暖壶里只剩下少量水，倒进杯里有些浑浊，若静置一段时间，则杂质就会沉到水杯的底部，而上部的水比较澄清。板书静置提问经静置后，水中的杂质能全部沉到杯底而水特别澄清吗回答不一定。这与时间长短有关，也与杂质种类有关，有的静置一段时间后，水仍显浑浊。教师可见，只是因为静置的方法简单易行，人们才经常使用它，但并不能彻底地除掉杂质。要想彻底除掉杂质，最常用的是另一种方法过滤。板书过滤投影过滤注意事项取一张圆形滤纸，折叠好放入漏斗。注意一定要使滤纸和漏斗贴紧，以免使液体沿漏斗和滤纸之间的缝隙流下去，起不到过滤的作用。把滤纸放入漏斗后，要使滤纸的边缘低于漏斗的边缘；倒液体时，要使液面低于滤纸的边缘，这都是为了防止液体沿漏斗和滤纸之间的缝隙流下，而起不到过滤的作用。倾倒液体时，要使液体沿玻璃棒流下，烧杯口要靠住玻璃棒，玻璃棒起引流的作用，下端要靠住滤纸三层的一面，以免把滤纸捅破；漏斗的下端要靠紧烧杯内壁，以免液体飞溅造成量的减少。总结由此可见，过滤过程中的注意事项可以总结成一句话“一贴二低三靠”。板书注意事项一贴二低三靠。教师下面就请同学们根据以上过滤注意事项，亲自进行活动与探究。投影展示“活动与探究内容”。取3个烧杯，各盛大半烧杯浑浊的河水，向其中2个烧杯中各加入了1药匙明矾粉末，搅拌溶解后，静置，观察现象。取上面处理过的一杯液体，进行过滤。比较未经处理的天然水和做了不同程度处理的水，它们的清澈程度有何区别学生活动教师巡视学生活动情况，并适时地对他们操作中的一些错误及时进行纠正，力争使每个小组都得到预期的效果请学生代表陈述实验结果加入明矾的两个烧杯经静置后，河水变得较澄清；没加明矾的烧杯静置后，河水也略微澄清，但不如加明矾的烧杯中的水澄清。经过滤后的水变得更澄清。思考可以利用什么物品代替实验室中的滤纸和漏斗来过滤液体回答可以用生物上学过的半透膜，半透膜的特点是水等小分子可以自由通过，而一些杂质等大分子不能通过，所以可用半透膜来代替滤纸。可闭砂粒、煤屑或木炭块作为过滤物质，在砂粒之间存在狭小空隙，水能通过而杂质不能。转折上面我们讨论的是除去不溶性杂质的方法。那么，对于可溶性的杂质应怎样除去呢板书二、除可溶性杂质的方法提问前面我们讲自来水厂净化水的过程时，曾说到“活性炭吸附池”，大家明白这个“活性炭吸附池”是做什么的吗它在这里起什么样的作用回答活性炭吸附池也起除杂质的作用。因为活性炭具有吸附性，它可以除去一些可溶性杂质，如带颜色的小颗粒、气味等等。总结确实如此。某些具有吸附作用的固体用来过滤液体时，不仅可以滤去液体中的不溶性物质，还可以吸附掉一些溶解的杂质，除去异味。活性炭就具有这样的功能，所以常被用作净水剂。市场上出售的净水器，有些就是利用活性炭吸附性能而过滤水中的杂质的。可见，吸附是常见的除去可溶性杂质的一种方法。板书吸附介绍可用作吸附剂的除活性炭外，还有我们前面提到过的明矾。现在有越来越多的新型净水剂问世，它们的功能具有明显的优越性，如碱式氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等。提问经过静置、过滤、吸附等净化处理后的水变得相当澄清，所得的水就是纯水了吗回答这样得到的水仍不是纯水。介绍经静置、过滤、吸附等净化处理后的水尽管变得相当澄清，但仍不是纯水，经过这些手段只除去了水中的不溶性杂质和异味，但水中还有许多溶解的杂质。如有些地区的水很容易使水壶或盛水的器具上结水垢，就是因为该地区的水中溶有较多的可溶性钙和镁的化合物，在水加热或长久放置时，这些化合物会生成沉淀水垢。我们把含有较多可溶性钙、镁化合物的这种水叫做硬水；不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。板书硬水和软水1硬水含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。2. 软水不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。设问过渡硬水和软水有什么区别呢实验设计取两个烧杯，分别盛一杯硬水和一杯软水，把肥皂水分别加到这两个烧杯中，观察两烧杯中产生泡沫的情况。现象及结论我们看到盛软水的烧杯出现了非常丰富的泡沫，而盛硬水的烧杯则没有泡沫出现，所以我们可以通过这种方法检验硬水和软水。教师通过预习和查阅相关资料以及上网查询，大家说出硬水具有哪些危害。回答用硬水洗衣服，既浪费肥皂也洗不净衣服，时间长了还会使衣服变硬，穿在身上非常的不舒服。锅炉用水硬度高了十分危险因为锅炉内结垢后不仅浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，易引起管道变形或损坏，严重时还可能引起爆炸。长期饮用硬度很高的水，不利于人体健康。教师补充实例几年前，我们附近的一所中学曾发生一起锅炉爆炸事故，由于当时已是饭后，食堂附近人员较少，所以伤亡情况不算严重，但也给人们留下了惨痛的教训。造成这一事故的原因就是水的硬度过高，时间长了锅炉内结了非常厚的水垢，水垢堵塞了出气孔，水蒸气排不出来，从而引发了这起爆炸事故。请学生交流对此事故的看法学生都很震惊，但从此事件也充分认识到硬水带给我们的危害总结既然硬水给我们的生活和身体带来了这么大的伤害。所以无论是饮用还是日常使用都不能用硬水。提问那么我们如何才能降低水的硬度，让它变成可供我们使用的软水呢回答我们可以设法除去硬水小的钙、镁化合物，这样可以使硬水变成软水。教师除去硬水中的钙、镁化合物，使硬水变成软水这一过程称为硬水的软化。思考软化硬水的方法有哪些呢讲解工业上和科学实验小软化硬水的方法很多。生活中通过煮沸水也可以降低水的硬度，达到软化硬水的目的。过渡有没有一种方法，既可以除去水中的不溶性杂质，又能够降低水的硬度呢答案是肯定的，那就是蒸馏。板书蒸溜介绍实验室常用的蒸馏水就是一种净化程度较高的水，而且水的硬度又比较低。蒸馏水一般由工业生产提供，也可以在实验室制取，下面我们就来制取一些蒸馏水。投影并讲解制取蒸馏水的操作步骤及注意事项在烧瓶中加入约13体积的硬水，再加入几粒碎瓷片以防加热时出现暴沸。连接好仪器注意一定要使各部位紧密连接，不能出现漏气现象。加热烧瓶注意不要使液体沸腾得太剧烈，防止液体通过导管直接流到试管里。倒掉开始蒸馏出的部分液体，收集到10 mL左右蒸馏水时，停止加热。用肥皂水比较水蒸馏前后的硬度变化。教师下面清同学们亲自动手来制取蒸馏水，一定要注意刚才所强调的问题。学生活动教师巡视查看学生活动情况，并进行正确的引导请学生陈述活动结果实验后得到的蒸馏水硬度较低，因为将肥皂水倒入后产生了丰富的气泡。总结可见通过蒸馏，既除去了水中的可溶性杂质，又降低了水的硬度，可谓一举两得。展开想象的翅膀学完本节以后，你想到了什么请你谈谈。教师要对学生所谈感受予以肯定和表扬，这也可充分展示他们的想象力可能有的回答1我想发明一种新型净水机，通过处理，既可除掉水中的可溶性和不溶性杂质，又可降低水的硬度。2我想通过一种方法把海水中的盐去掉，再除掉水中的杂质，将海水变成我们可以饮用和使用的淡水。我国的海水资源十分丰富，如果能把海水变成淡水供我们使用，对我们来说岂不是一笔巨大的财富3我想发明一种新型锅炉，既节省能源，又能在烧开水的过程中自动降低水的硬度。小结通过本节课我们知道了水的净化的四种方法。其中静置和过滤可以除去不溶性杂质，吸附和蒸馏可以除去水中的可溶性杂质，而蒸馏既可以除去杂质，又可以降低水的硬度。同时我们还了解了硬水带给我们的危害以及软化硬水的方法。布置作业1习题1、2、3、4。2亲自做家庭小实验自制简易净水器。3除去家里茶壶、热水瓶、烧开水的锅等底部的水垢。板书设计课题3 水的净化一、除不溶性杂质的方法静置过滤注意事项一贴二低三靠。二、除可溶性杂质的方法吸附蒸馏可降低水的硬度附硬水和软水1. 硬水含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。2. 软水不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。考题回顾1水对人类的生存具有非常重要的意义，没有水就不可能有生机勃勃的地球，所以保护水资源是人类共同的责任。下列各项能造成水质严重污染的是 生活污水的任意排放 海上油轮的原油泄漏 水力发电 农药化肥的不合理使用 使用无磷洗衣粉A只有 B只有C只有 D只有2今年9月南京城北污水系统处理一期工程将如期完成，届时湖南路、中山路、新模范马路及下关部分地区的水环境将首先得到改善。为了检测废水是否达到排放标准，请你设计以下实验1在实验室过滤除去废水的固体杂质，所需的玻璃仪器有_______、______、_________。2用_______来检测废水的酸碱度。答案1B 21玻璃棒 烧杯 漏斗 2pH试纸备课资料1为什么明矾能澄清水质农村中自来水还不普及，家庭用水大多取自河塘、水库或湖泊。雨季开始后，雨水经常冲刷地面，从四面八方把洗地水汇入水体，常使河塘坑涌以及水库等水质浑浊，含有大量泥沙、杂质和细菌、病菌。为了确保人们的身体健康，这样的水就需要经过澄清或过滤后，才可使用。水质澄清处理，除了专门的澄清剂以外，最常见的就是用明矾作沉淀剂，让杂质沉淀而使水清亮起来。有少数人顾虑长期饮用明矾沉淀过的水，会“食薄肠”，对身体有害，这是没有科学根据的。明矾放到水中可产生氢氧化铝胶体，经搅匀后能和水中的碱性碳酸盐化合成胶性物质，从而能够吸附许多不易沉淀的微小颗粒，包括细菌、病菌。这样越吸越多，使浑浊的水很快澄清了。明矾虽没有杀菌作用，但是当水中的颗粒随着吸附性物质下沉时，大部分细菌也随着下降了。因此，水中杂质和细菌都能减少。 怎样用明矾来澄清浊水呢其用量要看水的浑浊程度、水温及酸碱度等情况而定。一般用量是每百斤水加23克。先把明矾化为一定浓度的水溶液徐徐加入水中搅匀，直到出现绒毛样的凝集物时为止。再静放半小时，水就澄清了。如没有明矾，也可建造简易的砂滤池。采用砂粒、煤屑或木炭等作为过滤物质。在砂粒之间存在狭小的空隙，在水流过时，能把较大的杂质拦截下来。砂层表面所隔层叫做生物膜的薄膜，它有更小的空隙，又有吸附作用，可以滤除水中更细小的杂质和许多微生物。浑浊水经过砂滤后，消除浑浊的效果达到8090，并能除菌、阻隔和清除蠕虫和阿米巴原虫。但是千万要记住，不论用明矾还是用砂滤池澄清净化的水，都不能生喝，必须煮沸后方可饮用。2水的净化和污水处理水的净化和污水处理技术大致可归为三类物理方法沉淀、上浮、浮选、离心分离、过滤、蒸发、结晶、冰冻、磁化、电解、反渗透等，化学方法凝聚、中和、氧化、还原、置换、离子交换、电渗析等，生物方法好气生物处理和厌气生物处理。几种常用的水处理技术1氯化消毒。通常用于自来水的消毒。氯气有杀菌力强、价格低等优点，一直是当今世界上使用最多，且应用最广泛的种杀菌剂。氯气能溶于水，常温下在水中与水反应生成强氧化剂次氯酸。次氯酸易于穿透细胞壁，能损害细胞膜，使蛋白质、RNA、DNA等物质释出，并影响多种酶系统，从而使细菌死亡。同样，把漂白粉加入水中也能生成次氯酸。氯气作为长期使用的水消毒杀菌剂，其负面作用越来越突出，主要表现在氯气与水中的某些有机物作用可产生有致癌作用的有机氯衍生物；当水中的pH大于9时，氯气的杀菌作用明显降低；长期使用，细菌产生了抗药性，使氯气的用量逐渐增加。因此，少用或不用氯气作为饮用水的杀菌剂，开发新型的杀菌剂是发展的必然趋势。2磁化技术。磁化技术是将要处理的水以一定的流速通过有一定强度的磁场，水迅速切割磁感线，使水中钙离子、镁离子等结晶形态发生形变。成为松散的渣，随水流去，以起到防垢作用。3反渗透技术。渗透是水通过半透膜，从比较纯的区域移动到浓溶液区域的过程。如果将足够大的机械压力作用于膜内的溶液上，水就被迫从膜里面的浓溶液流到外面区域来，这称为反渗透。在一张半透膜的两边分别放清水和含盐的水或废水，在含盐水的一边施加一定的压力，使含盐水中的水渗过膜，流向清水一边，使含盐水浓缩，清水增加。目前使用的膜大都是醋酸纤维膜，它对处理盐水很理想。科学家们正在寻找新的半透膜，以满足反渗透法的各种应用。4电渗析技术。渗析就是让溶液中选定的质点通过膜，而不让其他质点通过。电渗析是离子在电场影响下通过膜的特例。电渗析是在外加电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择性透过即阴膜只有阴离子透过，而阳膜只有阳离子透过，使一部分溶液中的离子迁移到另一部分溶液中去，以达到浓缩、纯化、合成、分离的目的。它可用于苦咸水、海水的淡化及废酸、废液的处理。5离子交换法。让要处理的水先后通过阳离子和阴离子交换树脂得到净化的一种方法。6臭氧处理法。将氧气或空气通过放电处理或暴露于一定波长的紫外线中，使氧气聚合成臭氧。以3万伏的高电压将氧气转变成臭氧混入水中，可制成具有强力杀菌效果的臭氧水。臭氧水的浓度一般控制在200万分之一左右。臭氧有很强的氧化能力，可使水消毒，去除水中的酚、氰、硫化物，起脱色去臭作用。臭氧可以氧化水中绝大多数有机物。水中不饱和化合物在臭氧作用下形成臭氧化物。臭氧化物水解时，不饱和键断裂，形成较小的有机分子，其主要生成物为甲醛、丙酮酸、乙酸等。随着氧化过程的进行，pH逐渐降低最后达到中性。7“第四代”广谱杀菌消毒剂。二氧化氯被称为“第四代”广谱杀菌消毒剂。它杀菌消毒安全、高效、快速。二氧化氯之所以成为安全高效的饮用水杀菌剂。是因为它的氧化性极强，是氯气的26倍。在水中的溶解度约是氯气的5倍。二氧化氯不像氯气那样能迅速分解，在水中不以二聚或多聚状态存在，这有利于它在水中迅速扩散。二氧化氯不产生有潜在危害的有机卤代物。在pH为3090范围，它的杀菌作用可达到满意的效果。使用二氧化氯作饮用水的杀菌剂，每升水中只需加3的二氧化氯溶液04 mg就可使杀菌率达99以上。二氧化氯广泛应用于自来水、医院、食品、饲养、蔬菜等的杀菌、保鲜和漂白中。在工业上也可用它杀灭异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌，并可抑制水垢的产生。它对水中的污染物，如氰化物、硫化物、酚类、胺类等有分解作用，还可以除去有机胺类、有机硫化物所引起的水质异味。3氧化塘是怎样把废水变成资源的工业废水排到环境中，会污染环境，破坏生态平衡，危害人体健康。但是，通过生物处理，不仅可以使废水净化，而且能回收其中一些有用的元素，使废水成为可利用的宝贵资源。氧化塘是指有一定结构和功能的水生生态系统。进入氧化塘的有机污染物，在好氧条件下主要由好氧细菌进行分解，形成铵、磷酸根和二氧化碳等产物；藻类通过光合作用，利用这些产物作为营养源，合成本身的机体。并释放出氧气，供好氧菌继续氧化降解有机物。在正常光照条件下，这两组生物的代谢作用相互依存，循环不断，从而使水质不断净化。通过生物使有害废水转化为行用资源，这种转化，在科学上称为“态系的物质和能量的转换”。氧化塘是一种利用生态系的代谢功能处理废水的方法。微生物具有很强的适应能力，当外界环境条件改变时，它们能相应调节体内新陈代谢系统，使之能在新的环境中继续生长下去。这种适应性的一种是在细菌分裂过程小遗传物质的突变，形成突变种，其中有一些对新环境具有较强的适应能力；另一种是细菌体合成能分解毒物的诱导酶，这种酶平时在细菌体内完全没有或其量极微，只有当某种物存在的情况下，才能诱导这种酶的合成，这就是细菌的酶适应性。获得以上适应能力细菌能将毒物分解，使它变成自己的营养物质。由于氧化塘提供了合适的环境条件，各种细菌在这里相互竞争，最后那些适应新环境，具有分解相应毒物能力的细菌便大量繁殖，使氧化塘具有净化毒物的能力。有毒的有机物在氧化塘中通过细菌的作用，变成无毒的无机物，成为藻类的营养物质，藻类大量繁殖，造成所谓“富营养化”。在塘底层还存在厌氧细菌的作用，它们通过无氧代谢过程，将污染物分解成二氧化碳、硫化氢、沼气和有机酸等产物。此外，悬浮体和胶状体的沉淀作用，水生植物的吸收作用，阳光和菌藻分泌物的消毒作用等，使氧化塘对重金属污染物和细菌、病毒也有一定的去除效果。整个过程中，起决定作用的是细菌和藻类的代谢活动，这是氧化塘净化污水的生化基础。水中的微小植物藻类，是利用太阳光和水中的无机磷、氧，生长繁殖不断形成自身的有机物质的；一些浮游动物，如常见的鱼虫，以食藻类为生；许多鱼类，又以浮游动物或其他小动物为食。通过菌藻浮游动物鱼这个食物链，将一部分太阳能和水中的营养元素转化为有机物的形式存在；鱼和其他生物死后，细菌又将它们分解成无机物释放到水中。这就是氧化塘这个生态系中，物质和能量的转换过程。4肥皂为什么具有去污作用为什么不宜在硬水中使用肥皂的去污作用与它的分子结构有关系。从结构上看，肥皂是偶极分子，是由1218个碳原子组成的脂肪酸钠、钾盐类。它的一端是疏水基的碳链，另一端是亲水基的羧基。肥皂分子既有亲水性又有亲油性，所以就能使原来互不相溶的水和油联系起来。衣服上的油污在肥皂分子的团团包围之中，借助水分子的作用，逐渐溶解，再借助于揉搓及搅拌的力量，最后被水清洗掉。肥皂在软水中具有很强的去污洗涤作用，但它在冷水中溶解得不好，在酸性条件下会形成脂肪酸的团块，降低肥皂的去污效果。在硬水中，肥皂分子与水中的钙、镁、铝、铁等离子结合形成所谓的金属皂沉淀在织物上，这些金属皂不易漂洗，因此会降低肥皂的去污洗涤作用。年级初三学科化学版本期数内容标题水的净化分类索引号G.623.2分类索引描述教学法主题词水的净化栏目名称教案精选供稿老师审稿老师录入一校二校审核9
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