第4单元 课题2 水的净化（教师版）-2024年初中化学同步（人教版）

第4 单元 课题2 水的净化 课程标准 学习目标 1 认识水是宝贵的自然资源，形成保护和节约 资源的可持续发展意识与社会责任。 2 了解吸附、沉降、过滤和蒸馏是净化水的常 用方法。 3 探究活性炭和明矾等净水剂的净水作用； 1．了解沉淀、吸附、过滤、消毒等净化水的常用 方法。 2．掌握过滤、蒸馏的基本操作及注意事项。 3．了解什么是硬水和软水、硬水的危害，掌握鉴 别硬水和软水的方法。 自主梳理 一、自来水厂净水过程 1．纯水是无色、无臭、清澈透明的液体，属于 纯净物 (填“纯净物”或“混合物”)。而天然水中由于含 有 难溶性 或 可溶性 杂质，属于 混合物 (填“纯净物”或“混合物”)。 2．自来水厂的净化过程 天然水→ 加 絮凝剂 → 沉淀 → 过滤 → 活性炭 吸附 → 投药消毒 → 自来水。 3．自来水净水过程中用到的方法： (1)沉淀法： ①静置沉淀：让较大的颗粒 自然沉降 。 ②吸附沉降：加絮凝剂 明矾 ，利用其溶于水生成的 胶状物 对杂质的 吸附 ，使杂质沉降下来。 (注：吸附杂质的过程属于物理变化，生成胶状物的过程属于化学变化) 目标任务 01 预习导学 02 (2)过滤：除去水中的 不溶性 杂质。 (3)活性炭吸附：活性炭可以吸附水中的 色素 和 异味 等，发生的是 物理 (填“物理”或“化学”)变化， 活性炭有强的吸附性，是因为活性炭是一种 疏松多孔 结构。 (4)投药消毒：一般用漂白粉、氯气、臭氧、二氧化氯等，该过程属于 化学 (填“物理”或“化学”)变化。 二、过滤 1．适用范围： 难溶性固体 与 液体 的分离。 2．实验仪器： 玻璃棒 B 铁架台 漏斗 D 烧杯 ，其中属于玻璃仪器的是 D (填序号) 3．操作要点： 一贴：滤纸要紧贴 漏斗内壁 ，中间不留气泡。 (中间若有气泡就会 减缓过滤速度 ) 二低：滤纸的边缘要低于 漏斗 的边缘； (防止液体溢出) 液面要低于 滤纸 的边缘。 (防止滤液从滤纸和漏斗之间流下,影响过滤效果) 三靠：倾倒液体的烧杯口要紧靠 玻璃棒 ；(防止滤液洒出) 玻璃棒的下端要轻靠在 三层滤纸 的一边；(防止 损坏滤纸 ) 漏斗的下端管口要紧靠 烧杯内壁 。(可以使滤液沿烧杯内壁流下,以免滤液从烧杯内溅出来) (4)玻璃棒的作用： 引流 。 【思考】 (1)如果过滤后滤液仍然浑浊，原因可能是 滤纸破损、液面高于滤纸边缘、接液烧杯不干净 。接下来应如 何操作？ 更换滤纸并清洗仪器，重新过滤，直到滤液澄清为止 。 (2)过滤后所得的水是 混合物 (填“纯净物”或“混合物”)，原因是 过滤只是除去了水中的难溶性杂质， 还有可溶性杂质没有除去 。 三、硬水和软水 1．概念： (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。 2．鉴别方法： (1)试剂： 肥皂水 。 (2)操作：把等量的 肥皂水 分别滴加到盛有等量的软水、硬水中，振荡，若产生的 泡沫多，浮渣少 ，则 是软水；若产生的 泡沫少，浮渣多 ，则是硬水。 3．危害： (1)用硬水洗涤衣物，既浪费肥皂也洗不净衣物，时间长了还会使衣物 变硬 。 (2)锅炉用硬水，会在锅炉内结成 水垢 ，浪费燃料，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 。 4．软化方法： 生活中通过 煮沸 可以降低水的硬度，实验室常用 蒸馏 的方法得到净化程度最高的 蒸馏 水。 【思考】水垢的主要成分是碳酸钙(3)和氢氧化镁[Mg()2]等。在家里，常用 食醋 除去水垢。 四、蒸馏 1．原理：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。 2．实验注意事项： (1)烧瓶需垫 石棉 。 (2)烧瓶中液体体积约为其容积的1/3~ 2/3 。 (3)烧瓶内应加入沸石(或碎瓷片)的目的是 防止液体暴沸 。 (4)冷凝水下进上出的目的是 便于液体充满冷凝管，利用水蒸气的冷却 。 (5)弃去开始馏出的部分液体的原因是 开始馏出的液体中含有杂质 。 (6)温度计的水银球应与 支管口处齐平 ，便于测量蒸气的温度，从而知道该蒸气是否为水蒸气。 预习检测 1 自来水厂净水过程如图所示。下列有关说法正确的是( ) ．经该净水过程得到的不是纯水 B．投药消毒可以用熟石灰 ．过滤可以除去水中的所有杂质离子 D．活性炭可以长期使用无需更换 【答】 【详解】、经过自来水净化后的水中含有可溶性物质，不是纯净物，正确； B、投药消毒的是氯气等物质，熟石灰投入会使水中钙离子含量增加，水硬度增强，不利用使用与人体健 康，错误； 、过滤可以除去难溶性杂质，错误； D、活性炭吸附会达到限度，无法继续吸附，需要定时更换，错误。 故选：。 2．生活中区分硬水和软水的常用的试剂是( ) ．食盐水 B．食醋 ．肥皂水 D．酒精 【答】 【详解】硬水指含有较多可溶性钙、镁化合物的水，软水指不含或含少量可溶性钙、镁化合物的水，加肥 皂水振荡，泡沫较多的是软水，泡沫少浮渣多的是硬水。故生活中区分硬水和软水常用的试剂是肥皂水。 故选：。 3．2023 年“世界水日”“中国水周”活动主题为“强化依法治水、携手共护母亲河”。下列说法正确的 是( ) ．自然界中的水都是纯水 B．生活污水应集中处理后再排放 ．肥皂遇到硬水易起泡沫 D．水由氧原子和氢分子组成 【答】B 【详解】、自然界中的水中含有多种物质，属于混合物，该选项说法不正确； B、生活污水应集中处理后再排放，该选项说法正确； 、肥皂遇到硬水不易起泡沫，该选项说法不正确； D、水是由水分子构成，由氢、氧元素组成，该选项说法不正确。 故选：B。 4．下列关于硬水、软水的说法错误的是( ) ．煮沸可降低水的硬度 B．加肥皂，硬水泡沫更多 ．烧硬水的锅炉更易产生水垢 D．软水中可溶性钙、镁化合物的含量更低 【答】B 【详解】、煮沸能降低水的硬度，该选项说法正确； B、肥皂水可鉴别硬水和软水，产生较多泡沫的为软水，较少泡沫或较多浮渣的为硬水，该选项说法错误； 、烧硬水易产生水垢，该选项说法正确； D、硬水为含有较多可溶性钙、镁化合物的水，软水为不含或少含可溶性钙、镁化合物的水，该选项说法 正确。 故选：B。 5．实验室常用如图所示的装置制取蒸馏水，下列说法不正确的是( ) ．蒸馏烧瓶中加入沸石的作用是防止暴沸 B．实验时冷却水应从进入，从b 流出 ．蒸馏海水获取淡水是应对淡水危机的重要途径 D．蒸馏烧瓶中水的硬度比锥形瓶中的大 【答】B 【详解】、蒸馏烧瓶中加入沸石的作用是防止暴沸，符合题意； B、实验时冷却水应从b 进入，从流出，这样冷却的比较充分，不符合题意； 、海水淡化是应对淡水危机的重要途径，海水淡化的主要方法是蒸馏法。符合题意； D、锥形瓶中的水是蒸馏水，不含可溶性钙、镁化合物，蒸馏烧瓶中水含可溶性钙、镁化合物，故蒸馏烧 瓶中水的硬度比锥形瓶中的大，符合题意。 故选：B。 6．下列制取蒸馏水的实验操作，不正确的是( ) ．实验中必须使用温度计指示实验温度 B．冷凝管中的水流方向是从下口进入，上口流出 ．实验中需要在蒸馏烧瓶中加入几粒碎瓷片，防止出现暴沸现象 D．给圆底烧瓶加热时必须垫石棉 【答】 【详解】、制取蒸馏水的实验中没必要用温度计，选项错误； B、冷凝管中的水流方向是从下口进入，上口流出，采用逆流冷却效果更好，选项正确 、加入碎瓷片能防止液体剧烈沸腾，选项正确； D、垫石棉能使烧瓶受热均匀，防止因局部受热而使烧瓶炸裂，选项正确； 故选：。 7．自来水厂取水口管道入口处设有拦污栅，其作用相当于实验基本操作中的( ) ．沉淀 B．过滤 ．吸附 D．蒸馏 【答】B 【详解】自来水厂取水口管道入口处设有的拦污，可将水中悬浮物拦截除去，将不溶性固体与液体分离， 其作用相当于过滤。 故选：B。 8．“粗盐中难溶性杂质的去除”实验中，某同学使用玻璃棒有如下操作，其中错误的是( ) ．溶解 B．过滤 ．蒸发 D．转移 【答】B 【详解】、溶解时，应用玻璃棒不断搅拌，加速溶解，该选项操作正确； B、过滤时，玻璃棒的作用为引流，而不是搅拌，该选项操作错误； 、蒸发时，应用玻璃棒不断搅拌，防止局部温度过高，引起液滴飞溅，该选项操作正确； D、加热结束后，应将蒸发皿放在石棉上，防止烫伤桌面，该选项操作正确。 故选：B。 9．小组同学用自来水蒸馏获取净化程度较高的水，实验时使用实验仪器的注意事项或功能正确的是( ) B D 仪器 蒸馏烧瓶 陶土 温度计 冷凝管 实验时注意事项或功 能 加2/3 的自来 水 使受热均匀 玻璃泡放入自来水中 冷凝水从上方进下方出 【答】B 【详解】、蒸馏烧瓶中液体体积不能超过其容积的 ，也不能少于 ，蒸馏烧加 的自来水，错误； B、陶土能使蒸馏烧瓶受热均匀，正确； 、蒸馏过程中，温度计正确放法应该是水银球的上缘与蒸馏头支管的下缘相平，错误； D、蒸馏过程中，为提高冷却效率，冷凝水从下方进上方出，错误。 故选：B。 10 过滤是化学实验中分离混合物的常用方法，据图回答下列问题： (1)在此操作中缺少的仪器是_____，其中还有的一处错误是______ 。 (2)若过滤后滤液仍然浑浊，可能的原因有：① ______；②_______。 (3)要除去水中的色素，常加入______吸附；要将过滤后的水转化为纯水，应该进行的操作是________。 【答】(1) 玻璃棒 漏斗下端紧挨烧杯内壁 (2) 滤纸破损 液面高于滤纸边缘 (3) 活性炭 蒸馏 【详解】(1)过滤时，还需要玻璃棒引流，则还缺少的仪器为玻璃棒； 过滤时，漏斗下端应紧挨试管内壁。 (2)过滤后滤液仍浑浊，可能原因为：①滤纸破损，液体直接流入烧杯中，②液面高于滤纸边缘，液体从滤 纸与漏斗中流入烧杯中，③烧杯不干净等。 (3)活性炭具有吸附性，能除去水中的色素；蒸馏得到的水为纯水，则应进行蒸馏。 11 水是一种宝贵的自然资源，污水处理厂的处理过程如图1，自来水厂的净水流程如图2： (1)图1 中格栅可去除污水中较大的悬浮物、漂浮物，相当于基本实验操作中的_______。 (2)图1 中的加药消毒属于_______变化(填“物理”或“化学”)。 (3)图2 中，加入絮凝剂明矾的作用是_______。 (4)图2 自来水净化过程中，“吸附”操作中去除色素和异味，加入的物质是_______。 【答】(1)过滤 (2)化学 (3)吸附悬浮杂质，加速沉降 (4)活性炭 【详解】(1)图1 中格栅可去除污水中较大的悬浮物、漂浮物，相当于基本实验操作中的过滤。 (2)图1 中的加药消毒过程中生成了新的物质，故为化学变化(初中化学水的净化过程中消毒是唯一的一步 化学变化)。 (3)图2 中，加入絮凝剂明矾，明矾溶于水生成的胶状物具有吸附性，可以吸附水中的悬浮杂质，加速沉 降，故作用是吸附悬浮杂质，加速沉降。 (4)活性炭具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，故加入的物质是活性炭。 12 日常生活离不开水，净化水的知识在日常生活中有着广泛的应用。 (1)茶杯内的纱，可将茶叶与茶水分离，便于饮用，该设计利用的化学原理是___________。 (2)自制净水器中常加入___________，用于除去水中的异味和色素。 (3)井水的硬度较大，可加入___________检验，现象为___________。为降低其硬度，可采用的简单方法是 ___________。 【答】过滤 活性炭 肥皂水 白色浮渣较多 煮沸 【详解】 (1)茶杯内的纱，可将茶叶与茶水分离，纱起过滤作用，故答为：过滤。 (2)活性炭具有吸附作用，因此可用于除去水中的异味和色素，故答为：活性炭。 (3)硬水中加入肥皂水会出现较多白色浮渣，但软水中加入肥皂水不会有较多白色浮渣出现，所以可以用肥 皂水来检验井水是硬水还是软水，故答为：肥皂水。 (4)硬水中加入肥皂水会出现较多白色浮渣，故答为：白色浮渣较多。 (5)降低水的硬度的方法是：在生活中是加热煮沸，在实验室中是蒸馏，故答为：加热煮沸。 13．城市的生活用水是经自来水厂净化处理过的。如图是自来水厂净化水的过程示意图。 (1)在自来水厂净化自来水的过程中，池的作用主要是____________。 沉淀 B 过滤 吸附 D 蒸馏 (2)取水后加入絮凝剂(明矾)的作用是____________________。 (3)在处理过的水样中加入一定量的肥皂水并振荡，观察到泡沫较少，浮渣较多。说明该水样属于______ (填“硬水”或“软水”)。 (4)在投药消毒步骤中所发生的变化是_________(填“物理变化”或“化学变化”)。 (5)水资源短缺会影响人民生活，制约经济发展。请举出一种节水的措施___________。 【答】B 加快难溶性杂质的沉降 硬水 化学变化 用淘米水浇花或洗衣服水冲厕所等 【详解】(1)池为过滤池，可以过滤掉水中的难溶性杂质，其作用是过滤，故填B。 (2)絮凝剂溶于水后能够吸附水中悬浮的难溶性固体颗粒，加快难溶性杂质的沉降，故填加快难溶性杂质的 沉降。 (3)硬水遇到肥皂水产生浮渣，软水遇到肥皂水产生泡沫，水样中加入肥皂水后观察到泡沫较少，浮渣较多， 说明该水样为硬水，故填硬水。 (4)投药消毒时，消毒剂与水样中的有害微生物反应生成新物质，属于化学变化，故填化学变化。 (5)保护水资源的一种方法是节约用水，节约用水的措施有用淘米水浇花、洗衣服水冲厕所等，故填用淘米 水浇花或洗衣服水冲厕所等。 ►环节一 探究水的净化方法 问题探究1 探究明矾的净水作用 步骤 取2 个烧杯，各盛大半烧杯浑浊的天然水，向其中1 个烧杯中加人3 药匙明矾粉末，搅拌 溶解后，静置，观察现象 现象 加入明矾的较澄清，不加明矾的烧杯中较大颗粒沉淀下来，仍有较小颗粒悬浮在水面上 结论 明矾可作絮凝剂。明矾溶于水后生成的胶状物对杂质有吸附性使杂质沉降达到净水的目的 问题探究2 用肥皂水区分软水和硬水 步骤 把等量的肥皂水分别滴加到盛有等量的软水、硬水的试管中，振荡，观察两试管中产生泡 沫的情况。 现象 一支试管内出现较多泡沫，另一支试管内出现泡沫较少 结论 出现较多泡沫的原试样为软水，出现泡沫较少的原试样为硬水 问题探究3 制取蒸馏水 步骤 在烧瓶中加入约1/3 体积的硬水，再加入几粒沸石(或碎瓷片)以防加热时出现暴沸。按图 连接好装置，使各连接部件严密不漏气。 加热烧瓶，注意不要使液体沸腾得太剧烈，以防液体通过导管直接流到试管里。弃去开始 馏出的部分液体，收集到10mL 左右蒸馏水后，停止加热。 探究提升 03 用肥皂水比较蒸馏前后的硬度变化。 现象 蒸馏前的硬水加入肥皂水，出现泡沫较少，有较多白色浮渣；蒸馏后的水，加入肥皂水， 出现泡沫较多，没有白色浮渣。 结论 蒸馏能使硬水软化。 要点归纳 常用净水方法 净水方法 原理 作用 净化程度 沉 淀 静置 沉淀 利用重力作用使水中较大颗粒的不溶性杂质沉降 除去不溶性杂质 吸附 沉淀 利用明矾溶于水后生成的胶状物对杂质进行吸 附，使悬浮的小颗粒吸附在一起形成较大颗粒的 不溶物而沉降下来 过滤 把液体与不溶于该液体的固体分开 除去不溶性杂质 吸附 利用活性炭等具有吸附作用的物质把水中的一些 不溶性杂质滤去部分可溶性杂质吸附在其表面而 除去 除去不溶性杂质、 部分可溶性杂质和 臭味等 蒸馏 通过加热的方法使水变成水蒸气后冷凝成水 除去可溶性杂质和 不溶性杂质 典例精讲 【例1】(天津市和平区益中学校2022-2023 学年九年级上学期期末)为了探究明矾的净水作用，设计了 如下实验． 提出问题：明矾在溶液中能全部离解成自由移动的钾离子、铝离子和硫酸根离子，明矾的净水原理是 什么？是什么起作用？ 猜想与假设：明矾溶于水生成的胶状物与铝离子有关，即明矾净水是铝离子的作用． 探究实验：设计实验、实验过程、分析与论证 实验步骤 实验现象 结论 ①在蒸馏水中加入少量明矾，搅拌 明矾_________ ______ ②在浑浊的天然水中加少量明矾，搅拌静置 有_______生成，天然水_______ ______ ③在浑浊的 天然水中加少量硫酸铝，搅拌静置 有______生成，天然水______ ______ 净 化 程 度 由 低 到 高 ④在浑浊的天然水中加少量硫酸钾，搅拌静置 天然水_________ ______ ⑤在浑浊的天然水中加少量氯化铝，静置沉淀 有______生成，天然水变___ ______ 结论：有以上实验可知：明矾的净水作用与________有关． 【答】 (1) 明矾溶解 (2) 明矾能溶解 (3) 有沉淀生成 (4) 天然水变浑浊 (5) 明矾吸附水中小颗 粒泥尘聚集成大的，沉降 (6) 沉淀 (7) 变浑浊 (8) 硫酸铝有明矾的吸附作用 (9) 不变 (10) 硫酸 钾无明矾的吸附作用 (11) 沉淀 (12) 变浑浊 (13) 氯化铝有明矾的吸附作用 (14) 铝元素 【详解】已知明矾在溶液中能全部离解成自由移动的钾离子、铝离子和硫酸根离子，而铝离子很容易水解， 生成胶状的氢氧化铝，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清， 所以，明矾是一种较好的净水剂，故答为： 实验步骤 实验现象 结论 ①在蒸馏水中加入少量明矾，搅 拌 明矾溶解 明矾能溶解 ②在浑浊的天然水中加少量明 矾，搅拌静置 有沉淀生成，天然水 变浑浊 明矾吸附水中小颗粒泥尘聚集 成大的，沉降 ③在浑浊的天然水中加少量硫酸 铝，搅拌静置 有沉淀生成，天然水 变浑浊 硫酸铝有明矾的吸附作用 ④在浑浊的天然水中加少量硫酸 钾，搅拌静置 天然水不变 硫酸钾无明矾的吸附作用 ⑤在浑浊的天然水中加少量氯化 铝，静置沉淀 有沉淀生成，天然水 变浑浊 氯化铝有明矾的吸附作用 【例2】(广西钦州市浦北县2022-2023 学年九年级上学期期末)硬水加热时易产生水垢，很多工业用水 需要对硬水进行软化处理。小组同学利用15%的肥皂水比较水的硬度。 【查阅资料】硬水含较多可溶性钙、镁化合物；软水不含或含较少可溶性钙，镁化合物。 【实验一】探究水的硬度、肥皂水的用量与产生泡沫量的关系 【进行实验】向蒸馏水中加入l2和Mgl2的混合溶液，配制两种不同硬度的硬水。 用蒸馏水和两种硬水完成三组实验，记录如下： 组别 第1 组 第2 组 第3 组 实验操作 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 混合溶液用量/滴 0 0 0 1 x 1 2 2 2 肥皂水用量/滴 5 1 0 20 5 10 20 5 10 20 产生泡沫量 少 多 很多 无 少