跨学科实践活动03 水质检测及自制净水器（原卷版）

跨学科实践活动03水质检测及自制净水器命题点一自来水的生产流程命题点二物质分离和提纯的常见方法命题点三水质检测命题点四自制净水器的净水原理1．爱护水资源：要节约用水。节约用水的标志：。2．水的净化（1）沉降是重力作用，除去水中颗粒较大的不溶性杂质；促进方法：明矾（可促进水中悬浮杂质的沉降）（2）过滤原理分离颗粒大小不同的混合物，除去水中颗粒较小不溶性杂质。仪器漏斗、玻璃棒（作用引流）、烧杯、带铁圈铁架台。步骤一贴滤纸要紧贴漏斗内壁，否则过滤很慢。二低滤纸边缘要低于漏斗边缘，滤液边缘要低于滤纸边，防止液体从缝隙流下，过滤失败。三靠烧杯口紧靠玻璃棒；玻璃棒轻靠3层滤纸；漏斗下端要紧靠烧杯内壁（防止滤液溅出）。分析过滤仍浑浊原因滤纸破损；液面高于滤纸边缘；仪器不净。过滤速度慢原因滤纸没有紧贴漏斗内壁。（3）吸附：原理：活性炭表面疏松多孔，表面积大，具有吸附性；除去水中的颜色或气味的物质。（4）蒸馏原理：各成分的沸点不同；除去水中可溶性杂质，净化程度最高——得到的是蒸馏水。（5）消毒杀菌：用液氯，此过程是个化学变化。【归纳总结】各种净化方法除去的杂质的种类难溶性杂质可溶性杂质降低水的硬度沉淀√过滤√吸附√√蒸馏√√√水的净化效果由低到高的是：沉淀、过滤、吸附、蒸馏（均为物理方法），其中净化效果最好的是蒸馏。3．过滤（1）过滤是把不溶于液体的固体物质跟液体分离开来的一种混合物分离的方法；它根据滤纸能够透过液体和溶于液体的物质的特殊功能，将混合物分离开来的；常用来分离不溶于液体的固体物质跟液体等。（2）适用范围：用于分离难溶性固体与液体或者不溶性固体和可溶性固体（3）操作注意事项：“一贴二低三靠”（4）仪器和用品：玻璃仪器（烧杯、玻璃棒、漏斗）、铁架台、用品（滤纸）（5）过滤后，如果滤液仍然浑浊，可能原因有：A．承接滤液的烧杯不干净B．倾倒液体时液面高于滤纸边缘C．滤纸破损（6）过滤后仍然浑浊的处理方法，清洗仪器，更换滤纸，重新过滤。4．蒸馏（1）原理：利用液体的沸点不同，将其分离。（2）装置：（3）要点：①加热时，烧瓶底部要垫上石棉网；②冷凝管中冷水流向是下进上出；③为防止烧瓶内出现暴沸现象，要加入沸石或少量碎瓷片。5．自来水生产（1）自来水厂净水步骤：取水、加絮凝剂、反应沉淀池、过滤池、活性炭吸附池、清水池、投药消毒、配水泵。（2）自来水生产过程中各部分作用各环节的作用加明矾明矾溶于水生成胶状物，吸附杂质产生沉淀，达到净水的目的过滤池除去不溶性杂质活性炭吸附池活性炭能吸附水中的可溶性杂质（色素和异味），也可滤去不溶性杂质消毒除去细菌（是化学变化）常用消毒剂：漂白粉、氯气、臭氧、二氧化氯等6．简易净水装置净化后的水中含有可溶性杂质，不是纯净物。小卵石、石英砂发挥的作用是过滤。活性炭发挥作用是利用其疏松多孔的结构，具有吸附性。该装置净水时，没有生成新物质，发生物理变化。命题点一自来水的生产流程【典例1-1】小华参观当地的自来水厂，了解到自来水的生产有以下过程，其中属于化学变化的是（）A．自然沉淀 B．过滤 C．活性炭吸附 D．投药消毒【典例1-2】某兴趣小组收集浑浊的河水，模拟自来水厂的净水过程，最终得到蒸馏水，净水过程如图所示。（1）取100mL河水注入烧杯中，加入少量（填物质名称），用玻璃棒搅拌使之溶解，静置。（2）操作①的名称是，该操作中玻璃棒的作用是，操作以后得到的水依然浑浊，可能的原因是。（3）操作②中物质C是活性炭，其作用是。【变式1-1】自来水厂对水进行净化处理时，最合理的步骤是（）A．过滤、沉淀、消毒 B．沉淀、消毒、过滤C．消毒、沉淀、过滤 D．沉淀、过滤、消毒【变式1-2】如图为自来水生产过程示意图。下列说法正确的是（）A．混凝剂可以使水中悬浮杂质加速沉降B．过滤池和吸附池中主要发生化学变化C．消毒常用的液氯是混合物D．清水池的水是纯净物命题点二物质分离和提纯的常见方法【典例2-1】如图所示是小明实验时的过滤装置图。（1）过滤操作中用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和，其中玻璃棒的作用是。（2）小明准备按如图所示的装置进行操作时,发现装置存在一处明显错误，该错误是。纠正错误后，接下来的过滤操作可除去水样中的(填“可溶性”或“不溶性”)杂质。（3）小波将浑浊的水样过滤后，得到的水仍浑浊，其原因可能是（写出一点即可）。【变式2-1】水与人们的生活息息相关。下列有关水的说法不正确的是（）A．蒸馏可降低水的硬度 B．用活性炭“吸附”可除去水中的色素和异味C．过滤可除去水中所有杂质 D．自来水厂净水时加入明矾来加快悬浮杂质沉降速度【变式2-2】目前很多学校安装了直饮水机，如图是化学兴趣小组的同学在直饮水机上看到的直饮水机的内部结构示意图，下列说法错误的是（）A．紫外线灯照射的作用是加热 B．滤膜可除去水中的难溶性杂质C．活性炭用来吸附水中的异味和色素 D．电热水器煮沸的过程降低了水的硬度【变式2-3】水是生命之源，某兴趣小组进行了如下有关水的实。.回答下列问题：实验：天然水的净化(实验流程及装置如图所示)（1）操作③中(填写仪器名称)的作用是引流，若经过此操作后，所得液体M仍然浑浊，其原因可能是(填字母标号)。A．漏斗内的滤纸有破损B．漏斗下端管口紧靠烧杯内壁C．漏斗内液面高于滤纸的边缘（2）净化后的水通过实验④制取蒸馏水，需要在a中加入，以防加热时出现暴沸。命题点三水质检测【典例3-1】兴趣小组开展“自制净水器及水质检测”实践活动。（1）自制净水器：如图，净水流程依标号顺序进行。吸附剂为活性炭，因其具有结构。（2）水质检测：TDS值是水质的一项重要指标，某水样经自制净水器净化后的TDS值如图，净化后的水质纯度为。【变式3-1】化学兴趣小组开展了“自制净水器及水质检测”跨学科实践活动。（1）自制净水器图1中的吸附剂为活性炭是因其具有结构；过滤采用了图2膜技术净化装置，自来水经过该装置过滤后其硬度(通常用钙镁离子的含量来判断)(填“会”或“不会”)降低。（2）水质检测检测水可用市售的水质检测笔直接读出水质的TDS值，以判断水质纯度，如图3所示。若通过水质检测笔测出的TDS值为450，则该水质，使用这样的水会给生活和生产带来许多麻烦，请举一例说明。命题点四自制净水器的净水原理【典例4-1】某课外活动小组制作了如下简易净水器，关于该净水器的说法正确的是A．能除去水中的色素和异味 B．能起到杀菌消毒的作用C．能将自来水转化为蒸馏水 D．能除去水中的所有杂质【典例4-2】云大附中学习小组在完成“水质检测及自制净水器”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．净水时水最先流经小卵石 B．活性炭可除去水中的色素和异味C．紫外灯可起到消毒杀菌的作用 D．该装置能将天然水净化为纯净水【变式4-1】化学兴趣小组的同学设计并制作如图所示的简易净水装置。利用该装置模拟净化当地河水。下列分析正确的是A．小卵石的作用是除去水中的可溶性杂质 B．活性炭可吸附水中的色素和异味C．出水口的水中不含可溶性钙、镁化合物 D．为除去水中微生物等可通过静置沉淀1．家用净水器经常用活性炭除去水中的色素和异味，其净水方法是（）A．过滤 B．蒸馏 C．沉降 D．吸附2．下列有关净水的操作，净化程度最高的是（）A．沉淀 B．吸附 C．消毒 D．蒸馏3．下列净水过程涉及化学变化的是（）A．静置沉淀 B．砂石过滤 C．活性炭吸附 D．投药消毒4．如图是几种净水方法，有关叙述不正确的是A．图①中冷凝水应从b口进，a口出B．图②中玻璃棒所起的作用是引流C．图③是生活中对饮用水杀菌消毒的主要方法D．图①②③④的方法均能降低水的硬度5．下列水质检测的部分实验操作中不正确的是A．测酸碱度 B．取待测液C．滴加试剂 D．蒸发水样6．某学习小组开展“自制简易净水器”的实践活动，作品如图。完成下面小题。（1）任务一：学习净水原理。下列净水过程涉及化学变化的是A．静置沉淀 B．砂石过滤C．活性炭吸附 D．投药消毒（2）任务二：设计并制作净水器。下列说法合理的是A．小卵石和石英砂主要除去可溶性杂质B．用活性炭净水是因为其结构疏松多孔C．蓬松棉的主要作用是提高净水的速率D．该净水器流出的水可以直接饮用（3）任务三：展示并评价作品。下列评价不合理的是A．制作简单，操作简便 B．制作材料廉价易得C．作品设计简洁美观 D．净化水硬度变得更小7．如图为活性炭净水器示意图，下列有关说法错误的是A．为提高净水效果，a为入水口，b为出水口B．活性炭不仅可以滤去不溶性物质，还可以除去异味C．通过该装置得到的水中可能含有一些可溶性钙、镁化合物D．该净水原理体现了“结构决定性质，性质决定用途”的化学观念8．化学兴趣小组的同学们在学习了与水有关的知识后，决定对日常生活中的自来水分别从生产过程、水质检测、自制净水器等方面展开项目式学习。活动一：参观自来水生产过程【参观实践】（1）同学们在老师的带领下来到自来水厂参观自来水的生产过程，该过程主要包括：取水→加混凝剂→过滤→吸附→→配水。活动二：测量自来水的硬度【查阅资料】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：类别极软水软水中硬水硬水高硬水以CaCO3浓度计/(mg/L)0～7575～150150～300300～450450～700【进行测量】（2）同学们在实验室中取少量自来水，用便携式水硬度检测仪测得该自来水的CaCO3浓度为311.2mg/L,说明本地区的自来水属于。活动三：自制简易净水器家中使用自来水时，最好安装净水器。于是同学们在老师的帮助下，利用所学知识，制作了简易净水器。【成果展示】（3）同学们将自制的简易净水器(如图)在学校“科技节”上进行了展示，请你帮他们补全“？”处物质的名称：。9．关注家乡发展白浪河是潍坊的母亲河，全长123千米，穿过城区向北入海。长期以来，因上游城区基础设施配套不完善，每逢日均降水量超过10毫米时，就会造成禹王街化肥沟内污水溢流。为彻底解决溢流污水造成白浪河国控断面水质超标问题，潍坊市委、市政府成立专班调度，加大投入，综合施策，如期实现国控监测断面顺利达标。（1）对河水的净化操作中，涉及化学变化的是A．蒸馏 B．静置沉降 C．加热煮沸 D．明矾净水（2）下列举措对保护我们的母亲河有利的是A．农业上大量使用农药和化肥B．将废旧电池深埋地下防止水体污染C．提倡使用加磷洗衣粉涮洗衣物D．鼓励污水处理厂主动减排，提高出水标准（3）为了检测河水的水质，下列几项实验操作正确的是A．河水取样 B．过滤河水C．量取一定量的滤液 D．滤液加热（4）自然界的水硬度较大，在日常生活使用时需要进行软化，关于软水和硬水的描述下列说法不正确的是A．可以用肥皂水来区分硬水和软水 B．明矾净水能起到软化水的作用C．长期饮用硬水对身体健康不利 D．烧硬水的锅炉更容易产生水垢（5）人工湿地作为一种生态修复技术，可以实现净化污水与增强景观效果的双重目的，是一种经济有效的污水处理新技术，被誉为“污水处理的革命”。人工湿地常见的三种类型是：水平潜流人工湿地(HFCW)、复合垂直流人工湿地(IVCW)和复合折流人工湿地(IBCW)。在进水量和污水流速相同的条件下，三种类型的人工湿地对污水进行处理，其中不同浓度硝酸根离子()的去除效果如下图所示。下列说法中错误的是A．湿地公园能解决所有的水资源污染问题B．潍坊市城区仅有白浪绿洲湿一处湿地公园C．利用人工湿地进行污水处理，具有很好的应用价值D．其它条件相同时，三种人工湿地对较低浓度的去除效果接近（6）小刚收集到一瓶浑浊的河水，他要模拟自来水厂的净水过程，最终制成蒸馏水，他的实验过程如图所示。请回答下列问题：（1）操作①是过滤，若在该操作中发现滤液仍然浑浊，可能的原因是。（2）液体C有异味，操作②应选用的物质是。（3）操作③时需在水中加入沸石或碎瓷片，作用是，得到蒸馏水后，加入肥皂水并振荡，看到的现象是。（4）积极推进水环境整治，建设美丽家乡。①环保部门对水质进行长期监测，将水质从“优”到“劣”分为Ⅰ—Ⅴ类。由如图可知，近年来白浪河Ⅱ—Ⅲ类优良水质百分比明显呈(填“上升”或“下降”)趋势。由此推断，白浪河主要水域的水质在(填“变好”或“变差”)。②产生这种变化趋势的原因可能是(写一条即可)。（7）请为母亲河写一条环保标语：。10．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下图：①河水外观浑浊，因其含有(填“可溶性”或“难溶性”)杂质，除去此类杂质的步骤是(填“Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ”)。②物质X能除去水中的臭味，X可能是。（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。（3）市面上的“生命吸管”便携式净水器，其构造、净化原理，如图所示。纺织网可对污水进行过滤，其目的是拦截(填“大于”或“小于”)网限直径的颗粒。11．水是生命之源，某校实践小组学生在老师的指导下开展了有关“水的净化”的项目式学习活动。【活动一】了解水的净化如图是学生参观自来水厂后，绘制的自来水厂净水过程示意图。（1）吸附池内常用吸附水中的色素和异味。（2）在净水过程中加入混凝剂，目的是。（3）过滤池可以除去水中的(填“可溶性”或“不溶性”)杂质，实验室进行该操作时用到的玻璃仪器有。（4）自来水厂常用氯气消毒，该过程发生的是(填“物理”或“化学”)变化，其反应原理之一是，其中HClO中氯元素的化合价为。【活动二】净水器净水（5）自制简易净水器实验用品：饮料瓶、活性炭、棉花、纱布、细砂、小石子、烧杯、玻璃导管、铁架台制作方法：为了净水效果更好，按从下层到上层的放置顺序，依次将(①活性炭、②棉花、③细砂、④小石子，填序号)，放入饮料瓶内，且每层用品之间用纱布隔开。交流讨论：小石子、细砂对水中不溶性杂质起作用，通过该净水器获得的水属于(填“纯净物”或“混合物”)。（6）离子交换法净水过程如图所示。①此过程中能将硬水转化为软水的是(填“阳离子”或“阴离子”)交换树脂。②将水样通过如图所示的离子交换柱后，水中阴、阳离子所带电荷总数相等，交换后的水仍然呈电中性。水中阳离子总数(填“增加”“减少”或“不变”)。【活动三】污水处理（7）再生水是国际公认的“第二水源”，是将生产生活等污水经过处理达标后，可以在一定范围内使用的水，生产再生水的主要流程如图：①一级处理时，污水经过格栅后，还需向其中加入混凝剂，格栅的作用是；②二级处理时，需要使用活性炭，主要是利用了活性炭的性。【