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自制净水器
【活动目标】
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. 从多学科视角分析并检测水质，体会科学、技术、工程融合解决问题的基本方法。
3. 关注饮用水安全与人体健康的关系。
【任务一】检验净水效果
[查阅资料]
Ⅰ. 明矾是一种常见的絮凝剂，溶于水后能够吸附水中悬浮物并发生沉降，从而达到净水的目的。
Ⅱ. 浑浊度用以表示浑浊程度，浑浊度越低代表水质越好。
[进行实验]
实验 1：分别将等量的不同材料装入如图所示的装置中，对 100 mL 河水(预先滴入 2~3 滴红墨水)进行净化。
实验记录如下：
实验 2：分别将相同流量的河水注入填充等量活性炭的净化装置中(如下图所示)。
实验记录如下：
实验 3：取 100 mL 河水，测定初始水样的浑浊度为 670 NTU。采用不同的方法分别对水样进行处理，测定水样的浑浊度。
实验记录如下：
[解释与结论]
(1)实验 1 的目的是
(2)由实验 2 可以得到的结论是
(3)实验 3-2 中，加入明矾后水样的浑浊度低于 670 NTU 的原因是
(4)依据实验数据，能得出“其他条件相同时，使用自制净水器处理等量水样比使用滤纸进行过滤的净化效果更好”的结论，其证据是
【任务二】制作简易净水器
化学兴趣小组的同学自制了如图所示的两种简易净水器。
[分析讨论]
(1)两种净水器的
(2)分别用甲、乙两种净水器净化 50 mL 浑浊的天然水，
(3)请你从跨学科的角度分析，
(4)经过这些净水器处理后的水是
【任务三】展示与评价
化学兴趣小组的同学为设计的简易净水器撰写了如图所示的一份说明书，请你将其补充完整。
净水器说明书
净水效果：净水 100 mL 仅需 53 s，回收水量达 89 mL，滤液澄清，无颜色、无气味
主要功能：
主要优点：净水成本低，净水时间短，净水效果好
产品设计图
【活动目标】
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. 从多学科视角分析并检测水质，体会科学、技术、工程融合解决问题的基本方法。
3. 关注饮用水安全与人体健康的关系。
【任务一】检验净水效果
[查阅资料]
Ⅰ. 明矾是一种常见的絮凝剂，溶于水后能够吸附水中悬浮物并发生沉降，从而达到净水的目的。
Ⅱ. 浑浊度用以表示浑浊程度，浑浊度越低代表水质越好。
[进行实验]
实验 1：分别将等量的不同材料装入如图所示的装置中，对 100 mL 河水(预先滴入 2~3 滴红墨水)进行净化。
实验记录如下：
实验 2：分别将相同流量的河水注入填充等量活性炭的净化装置中(如下图所示)。
实验记录如下：
实验 3：取 100 mL 河水，测定初始水样的浑浊度为 670 NTU。采用不同的方法分别对水样进行处理，测定水样的浑浊度。
实验记录如下：
[解释与结论]
(1)实验 1 的目的是
在净水材料用量、河水体积等条件相同时，比较不同净水材料的净化效果
。(2)由实验 2 可以得到的结论是
在河水流量、活性炭用量等其他条件相同时，水自下而上比自上而下通过活性炭层的净水效果好
。(3)实验 3-2 中，加入明矾后水样的浑浊度低于 670 NTU 的原因是
明矾溶于水后，能够吸附水中悬浮物并发生沉降
。(4)依据实验数据，能得出“其他条件相同时，使用自制净水器处理等量水样比使用滤纸进行过滤的净化效果更好”的结论，其证据是
初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样的浑浊度低
。【任务二】制作简易净水器
化学兴趣小组的同学自制了如图所示的两种简易净水器。
[分析讨论]
(1)两种净水器的
进水口和出水口的方向
不同，使用石英砂和小卵石的作用是除去水中难溶性杂质
。(2)分别用甲、乙两种净水器净化 50 mL 浑浊的天然水，
乙
(填“甲”或“乙”)净水器的净化效果比较好。(3)请你从跨学科的角度分析，
甲
(填“甲”或“乙”)净水器更易操作，其原因是因水受到重力的作用会自上而下流动
。(4)经过这些净水器处理后的水是
混合物
(填“纯净物”或“混合物”)。【任务三】展示与评价
化学兴趣小组的同学为设计的简易净水器撰写了如图所示的一份说明书，请你将其补充完整。
净水器说明书
净水效果：净水 100 mL 仅需 53 s，回收水量达 89 mL，滤液澄清，无颜色、无气味
主要功能：
过滤、吸附
主要优点：净水成本低，净水时间短，净水效果好
产品设计图
答案
任务一
(1)在净水材料用量、河水体积等条件相同时，比较不同净水材料的净化效果
(2)在河水流量、活性炭用量等其他条件相同时，水自下而上比自上而下通过活性炭层的净水效果好
(3)明矾溶于水后，能够吸附水中悬浮物并发生沉降
(4)初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样的浑浊度低 任务二
(1)进水口和出水口的方向 除去水中难溶性杂质
(2)乙
(3)甲 因水受到重力的作用会自上而下流动
(4)混合物 任务三 过滤、吸附
(1)在净水材料用量、河水体积等条件相同时，比较不同净水材料的净化效果
(2)在河水流量、活性炭用量等其他条件相同时，水自下而上比自上而下通过活性炭层的净水效果好
(3)明矾溶于水后，能够吸附水中悬浮物并发生沉降
(4)初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样的浑浊度低 任务二
(1)进水口和出水口的方向 除去水中难溶性杂质
(2)乙
(3)甲 因水受到重力的作用会自上而下流动
(4)混合物 任务三 过滤、吸附
解析
【分析】
这是一道结合自制净水器的实验探究题，需运用对比实验的变量控制思路分析各问题：任务一围绕不同净水材料、活性炭通过方向、明矾作用等实验设计推导目的、结论；任务二分析净水器结构差异及净化效果；任务三补充净水器核心功能，需结合水的净化相关知识，从实验变量、结构特点、物质类别等角度逐一突破。
【解析】
任务一：
(1) 实验1控制河水体积、净水材料用量等条件相同，仅改变净水材料，目的是比较不同净水材料的净化效果；
(2) 实验2控制河水流量、活性炭用量等条件相同，仅改变水通过活性炭层的方向，对比数据可知水自下而上通过活性炭层的净水效果更好；
(3) 明矾是絮凝剂，溶于水后吸附水中悬浮物使其沉降，降低水样浑浊度；
(4) 要证明自制净水器比滤纸过滤效果好，需找相同初始浑浊度下，自制净水器处理后浑浊度更低的证据，即实验3-4比3-3净化后的水样浑浊度低。
任务二：
(1) 两种净水器的进水口和出水口方向不同；石英砂和小卵石可除去水中难溶性杂质；
(2) 乙净水器的净化步骤更合理，净化效果更好；
(3) 甲净水器水受重力自上而下流动，更易操作；
(4) 净水器处理后的水仍含可溶性杂质，属于混合物。
任务三：
净水器可除去难溶性杂质（过滤）和色素、异味（吸附），核心功能为过滤、吸附。
【答案】
任务一
(1)在净水材料用量、河水体积等条件相同时，比较不同净水材料的净化效果
(2)在河水流量、活性炭用量等其他条件相同时，水自下而上比自上而下通过活性炭层的净水效果好
(3)明矾溶于水后，能够吸附水中悬浮物并发生沉降
(4)初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样的浑浊度低
任务二
(1)进水口和出水口的方向 除去水中难溶性杂质
(2)乙
(3)甲 因水受到重力的作用会自上而下流动
(4)混合物
任务三 过滤、吸附
【知识点】
水的净化、对比实验、物质的分离
【点评】
本题以自制净水器为载体，结合实验探究考查水的净化知识，注重实验变量分析和结论推导，联系生活实际体现科学与技术融合，题型贴近学生实践，难度适中。
【难度系数】
0.6
这是一道结合自制净水器的实验探究题，需运用对比实验的变量控制思路分析各问题：任务一围绕不同净水材料、活性炭通过方向、明矾作用等实验设计推导目的、结论；任务二分析净水器结构差异及净化效果；任务三补充净水器核心功能，需结合水的净化相关知识，从实验变量、结构特点、物质类别等角度逐一突破。
【解析】
任务一：
(1) 实验1控制河水体积、净水材料用量等条件相同，仅改变净水材料，目的是比较不同净水材料的净化效果；
(2) 实验2控制河水流量、活性炭用量等条件相同，仅改变水通过活性炭层的方向，对比数据可知水自下而上通过活性炭层的净水效果更好；
(3) 明矾是絮凝剂，溶于水后吸附水中悬浮物使其沉降，降低水样浑浊度；
(4) 要证明自制净水器比滤纸过滤效果好，需找相同初始浑浊度下，自制净水器处理后浑浊度更低的证据，即实验3-4比3-3净化后的水样浑浊度低。
任务二：
(1) 两种净水器的进水口和出水口方向不同；石英砂和小卵石可除去水中难溶性杂质；
(2) 乙净水器的净化步骤更合理，净化效果更好；
(3) 甲净水器水受重力自上而下流动，更易操作；
(4) 净水器处理后的水仍含可溶性杂质，属于混合物。
任务三：
净水器可除去难溶性杂质（过滤）和色素、异味（吸附），核心功能为过滤、吸附。
【答案】
任务一
(1)在净水材料用量、河水体积等条件相同时，比较不同净水材料的净化效果
(2)在河水流量、活性炭用量等其他条件相同时，水自下而上比自上而下通过活性炭层的净水效果好
(3)明矾溶于水后，能够吸附水中悬浮物并发生沉降
(4)初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样的浑浊度低
任务二
(1)进水口和出水口的方向 除去水中难溶性杂质
(2)乙
(3)甲 因水受到重力的作用会自上而下流动
(4)混合物
任务三 过滤、吸附
【知识点】
水的净化、对比实验、物质的分离
【点评】
本题以自制净水器为载体，结合实验探究考查水的净化知识，注重实验变量分析和结论推导，联系生活实际体现科学与技术融合，题型贴近学生实践，难度适中。
【难度系数】
0.6
