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... 跨学科实践活动3 ...
水质检测及自制净水器
水是生命之源，人类在生活和生产活动中都离不开水，生活饮用水水质的优劣与人类健康密切相关。随着社会经济发展、科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质要求不断提高，饮用水水质标准也相应地不断发展和完善。水质检测及净水器在生产、生活中有着重要的应用。该项目以水的净化为核心，综合考虑水质检测方法，选择具体的技术与工程方法完成净水器的设计和制作。
1. 生活饮用水水质应符合下列基本要求，保证用户饮用安全：
(1)生活饮用水中不应含有病原微生物；
(2)生活饮用水中化学物质不应危害人体健康；
(3)生活饮用水中放射性物质不应危害人体健康；
(4)生活饮用水的感官性状良好；
(5)生活饮用水应经消毒处理。
2. 选取一些指标，如硬度、浊度、微生物等，运用合适的方法及技术手段，设计实验对水样进行检测。
水样检测方法包括看、闻、查、测，更详细的水质指标需要通过专业仪器测定。以河水为例，取适量水样观察：若颜色为淡黄色、有悬浮杂质，且闻到有鱼腥味，可初步判断河水中含有色素、异味和难溶性杂质。
检测其硬度的方法：取适量河水样品于烧杯中，加入肥皂水，搅拌，观察到泡沫较少，浮渣较多，说明该河水为硬水。
活动演练
兴趣小组同学在制作简易净水器过程中，为研究净水效果，进行了下列几组实验。
资料：Ⅰ.明矾是一种常见的混凝剂，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：分别用等量不同材料装填装置(见图)，对100 mL河水(预先滴入1滴红墨水)进行净化。实验记录如下：
实验2：分别将相同流量河水注入填充等量活性炭的净化装置。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(浊度单位)。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)实验1-3中，活性炭的作用是
(3)由实验2可以得出的结论是
(4)实验3-2中，加入明矾后水样的浑浊度低于670 NTU的原因是
【反思与评价】
(5)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净化效果更好”的结论，其证据是
(6)如图为某同学设计的一款简易净水器，为了达到更好的净水效果，入水口应为
水质检测及自制净水器
水是生命之源，人类在生活和生产活动中都离不开水，生活饮用水水质的优劣与人类健康密切相关。随着社会经济发展、科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质要求不断提高，饮用水水质标准也相应地不断发展和完善。水质检测及净水器在生产、生活中有着重要的应用。该项目以水的净化为核心，综合考虑水质检测方法，选择具体的技术与工程方法完成净水器的设计和制作。
1. 生活饮用水水质应符合下列基本要求，保证用户饮用安全：
(1)生活饮用水中不应含有病原微生物；
(2)生活饮用水中化学物质不应危害人体健康；
(3)生活饮用水中放射性物质不应危害人体健康；
(4)生活饮用水的感官性状良好；
(5)生活饮用水应经消毒处理。
2. 选取一些指标，如硬度、浊度、微生物等，运用合适的方法及技术手段，设计实验对水样进行检测。
水样检测方法包括看、闻、查、测，更详细的水质指标需要通过专业仪器测定。以河水为例，取适量水样观察：若颜色为淡黄色、有悬浮杂质，且闻到有鱼腥味，可初步判断河水中含有色素、异味和难溶性杂质。
检测其硬度的方法：取适量河水样品于烧杯中，加入肥皂水，搅拌，观察到泡沫较少，浮渣较多，说明该河水为硬水。
活动演练
兴趣小组同学在制作简易净水器过程中，为研究净水效果，进行了下列几组实验。
资料：Ⅰ.明矾是一种常见的混凝剂，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：分别用等量不同材料装填装置(见图)，对100 mL河水(预先滴入1滴红墨水)进行净化。实验记录如下：
实验2：分别将相同流量河水注入填充等量活性炭的净化装置。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(浊度单位)。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)实验1-3中，活性炭的作用是
吸附
。(3)由实验2可以得出的结论是
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净水效果好
。(4)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
。【反思与评价】
(5)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中净化后的水样浑浊度低
。(6)如图为某同学设计的一款简易净水器，为了达到更好的净水效果，入水口应为
B
(填“A”或“B”)。答案
(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) 吸附
(3) 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净水效果好
(4) 明矾溶于水后能够吸附水中悬浮物并发生沉降
(5) 初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样浑浊度低
(6) B
(2) 吸附
(3) 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净水效果好
(4) 明矾溶于水后能够吸附水中悬浮物并发生沉降
(5) 初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样浑浊度低
(6) B
解析
【分析】
本题围绕水质检测及自制净水器的实验探究展开，解题思路如下：
1. 分析实验目的时，需先明确实验中的变量：实验1的变量是净水材料，其他条件（材料用量、河水体积等）均相同，因此目的是比较不同净水材料的净化效果；
2. 活性炭的作用结合其结构特点（疏松多孔），对应净水中的吸附作用；
3. 实验2的变量是水通过活性炭层的方向，其他条件相同，据此推导结论；
4. 实验3-2中明矾的作用直接结合资料Ⅰ的描述分析；
5. 证明自制净水器效果更好，需对比初始浊度相同的两组实验，看净化后浊度的差异；
6. 简易净水器入水口的选择，需考虑水与净水材料的充分接触，判断入水口位置。
【解析】
(1) 实验1中，净水材料用量、河水体积等条件均相同，仅改变净水材料，因此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) 活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附水中的色素、异味等，因此在实验中起吸附作用；
(3) 实验2中，河水流量、活性炭用量等其他条件相同，仅水通过活性炭层的方向不同，对比可知水自下而上通过活性炭层时净水效果更好，故结论为在河水流量、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净水效果好；
(4) 根据资料Ⅰ，明矾是混凝剂，溶于水后吸附水中悬浮物并使其沉降，从而降低水样的浑浊度；
(5) 要得出自制净水器比滤纸过滤效果好的结论，需控制初始水样浑浊度相同，对比净化后的浑浊度：实验3-4（自制净水器）和3-3（滤纸过滤）初始浑浊度均为670 NTU，3-4净化后的浑浊度更低，因此证据是初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样浑浊度低；
(6) 简易净水器中，水从下方B口进入时，会向上流动依次经过各层净水材料，充分接触以提升净水效果，因此入水口为B。
【答案】
(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) 吸附
(3) 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净水效果好
(4) 明矾溶于水后能够吸附水中悬浮物并发生沉降
(5) 初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样浑浊度低
(6) B
【知识点】
水的净化、活性炭的吸附性、控制变量法
【点评】
本题结合跨学科实践活动，围绕水质检测与自制净水器展开，通过实验探究考查水的净化原理、控制变量法的应用，以及简易净水器的设计思路，注重学生从实验资料和数据中提取信息、分析结论的能力，贴近生活实际，属于基础实验探究类题目。
【难度系数】
0.6
本题围绕水质检测及自制净水器的实验探究展开，解题思路如下：
1. 分析实验目的时，需先明确实验中的变量：实验1的变量是净水材料，其他条件（材料用量、河水体积等）均相同，因此目的是比较不同净水材料的净化效果；
2. 活性炭的作用结合其结构特点（疏松多孔），对应净水中的吸附作用；
3. 实验2的变量是水通过活性炭层的方向，其他条件相同，据此推导结论；
4. 实验3-2中明矾的作用直接结合资料Ⅰ的描述分析；
5. 证明自制净水器效果更好，需对比初始浊度相同的两组实验，看净化后浊度的差异；
6. 简易净水器入水口的选择，需考虑水与净水材料的充分接触，判断入水口位置。
【解析】
(1) 实验1中，净水材料用量、河水体积等条件均相同，仅改变净水材料，因此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) 活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附水中的色素、异味等，因此在实验中起吸附作用；
(3) 实验2中，河水流量、活性炭用量等其他条件相同，仅水通过活性炭层的方向不同，对比可知水自下而上通过活性炭层时净水效果更好，故结论为在河水流量、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净水效果好；
(4) 根据资料Ⅰ，明矾是混凝剂，溶于水后吸附水中悬浮物并使其沉降，从而降低水样的浑浊度；
(5) 要得出自制净水器比滤纸过滤效果好的结论，需控制初始水样浑浊度相同，对比净化后的浑浊度：实验3-4（自制净水器）和3-3（滤纸过滤）初始浑浊度均为670 NTU，3-4净化后的浑浊度更低，因此证据是初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样浑浊度低；
(6) 简易净水器中，水从下方B口进入时，会向上流动依次经过各层净水材料，充分接触以提升净水效果，因此入水口为B。
【答案】
(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) 吸附
(3) 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净水效果好
(4) 明矾溶于水后能够吸附水中悬浮物并发生沉降
(5) 初始水样的浑浊度相同，实验3-4比3-3中净化后的水样浑浊度低
(6) B
【知识点】
水的净化、活性炭的吸附性、控制变量法
【点评】
本题结合跨学科实践活动，围绕水质检测与自制净水器展开，通过实验探究考查水的净化原理、控制变量法的应用，以及简易净水器的设计思路，注重学生从实验资料和数据中提取信息、分析结论的能力，贴近生活实际，属于基础实验探究类题目。
【难度系数】
0.6
