跨学科综合实践专题3水质检测及自制净水器-2024中考化学二轮

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1.项目的育人价值
“水质检测及自制净水器”项目是作品制作类综合实践活动。“水质检测”包含多种检测范围和多项检测指标。“净水器”是按对水的使用要求对水质进行深度过滤、净化处理的水处理设备。在设计、制作“净水器”过程中应考虑对物理指标、化学指标、微生物指标的改善。
该项目综合体现“物质的性质与应用”学习主题的大概念及核心知识，涉及“化学与社会·跨学科实践”学习主题中化学与资源、化学与环境、化学与健康的相关内容，帮助学生建构元素观、变化观等化学观念，促进“系统与模型”“结构与功能”等跨学科大概念的进一步发展。
该项目要求学生有意识地应用化学核心知识，自主调用物理和数学等多个学科的相关知识，应用技术与工程的方法解决问题，参与多种实践活动，自主反思、不断改进，提升合作解决问题的能力，激发学生的创造力。
2.内容结构
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。
3.活动设计
“水质检测及自制净水器”项目虽然只是净水器的简易制作与水质的初步检测，但也是一个综合、复杂、开放的实践活动。学生在完成任务的过程中，不仅需要关注水质要求，还要遵从作品制作的一般过程和方法，要在整体设计的基础上进行制作，在多次试验的基础上优化方案并完善作品。
按照工程实践过程，该项目共有以下四个核心活动。
活动1：界定任务。课前调查和课上讨论水在生活中的应用及各类用途对水质要求的不同。体会任务的意义和价值。思考：水质检测及自制净水器需要考虑哪些方面的问题?设计思路是什么？研讨确定净水器的设计和制作目标及改善前后水质的检测手段。
活动2：建构模型。通过学习自来水厂净水过程，观察过滤及蒸馏实验，了解常见的净水方法及达到的效果。小组讨论初步建立自制净水器的一般程序和方法，形成模型。
活动3：制作作品。应用模型，从实际需求出发，选择多种净水方法，绘制设计图，小组合作动手制作简易净水器，并设计检测手段检测净化前后的水质改善情况。通过多轮次的“设计一行动一反思”对简易净水器及水质检测方法进行试验和优化。
活动4：作品发布。小组展示、交流和评价制作的简易净水器及使用的水质检测方法。反思和总结净水器制作及水质检测的经验，提炼解决作品制作类问题的思路与方法。
4.实施建议
开展“水质检测及自制净水器”项目活动，建议紧密结合水的净化相关内容。如果学生尚未学习相关内容，该项目活动的实施需要4课时，其中每个活动用1课时。如果学生已经学习了相关内容，需要用3课时开展活动1、活动3和活动4，主要设计和制作简易净水器并对净化前后的水质进行检测、进行作品展示和总结交流。
建议师生共同制订评价量表，用于学生自我诊断、组间评价，以及教师的评价反馈。
5.收集与整理分析.
1．水与人类的生产、生活密切相关。回答下列问题：
(1)新版《生活饮用水卫生标准》中的水质检测修订了镉、铅等的限量。这里的镉、铅指的是 （填序号）。
A．原子B．分子C．元素D．单质
(2)“生命吸管”是军事上的重要发明，它可以解决士兵在野外极限环境中饮水问题，主要原理与自来水的净化过程相似（如图）。图中过滤棉的作用是________(填字母)；
A．去除有害菌和部分病毒B．除去颗粒较大的难溶性物质
(3)通过“生命吸管”净化后的水属于__________(填“纯净物或“混合物”)；
(4)若无“生命吸管”，要杀灭天然水中的病原微生物，生活中常采取__________方法。
2．天然水中含有的部分杂质如下表所示，请根据表中内容回答问题．
(1)上表中“主要气体”中属于氧化物的气体有________种；
(2)写出“主要离子”中任一种简单阳离子的结构示意图__________ ；
(3)可加入物质活性炭，可以除去该水样中___________和臭味．
(4)水的硬度是一项重要的化学指标，生活中常用___________的方法来降低水的硬度。
（2021秋•淄川区期末）
3．新版《生活饮用水卫生标准》（简称新国标）中水质检测指标从原来的35项增加到106项。对供水各环节的水质提出了相应的要求。
（1）新国标在无机物指标中修订了镉、铅等的限量。这里的镉、铅指的是_________。（填序号）
A原子 B分子 C元素 D单质
（2）新国标中消毒剂山1项增至4项，加入了对用臭氧、二氧化氯和氯胺消毒的规定。
①臭氧（O3）在消毒过程中转化为氧气。臭氧转化为氧气属于________（填“物理”或者“化学”）变化。
②二氧化氯消毒过程中产生的次氯酸根离子（C1O-）也有消毒作用。C1O-中氯元素的化合价为________价。
③用一氯胺消毒时，一氯胺与水反应生成氨气和次氯酸，写出该反应的文字表达式________。
（3）请你写出氨气的化学式NH3所代表的宏观和微观的意义
宏观：_________，________。
微观：_________，________。
4．近年，海门学校均安装了直饮机，让师生们喝上了干净、放心的饮用水。下图1是直饮机的工作流程图。请回答：
(1)超滤膜可以让水分子通过，而大分子无法通过，如图2，该过程相当于净水中的______。
(2)活性炭滤芯具有_______作用，吸附颜色异味的同时，也吸附重金属离子，如钡离子______，二价汞离子______。（填写离子符号）
(3)热交换器内，开水管冷水管紧密交替排列，开水管中开水的温度降低，冷水管中冷水的温度升高。温度升高的冷水输送至电热开水器，加热成开水，这样交换的优点是__________。
(4)紫外灯照射可以杀菌消毒，这个过程是________变化。（填“物理”或“化学”）
(5)取一杯直饮水，加入_____，可以检查水中钙镁化合物的含量。搅拌后，发现泡沫很多，说明直饮水是_______。
(6)直饮水在煮沸的过程中，水中的Ca(HCO3)2分解生成碳酸钙、水和二氧化碳，写出反应的化学方程式__________。
评价维度
评价等级
合格
良好
优秀
作品
净水方法与装置
模仿书中简易净水器，仅应用过滤、吸附净水方法。
模仿书中简易净水器，便于更换滤材或除过滤、吸附外还应用1到2种其他净水方法。
自主创意设计简易净水器，综合考虑水质要求和净水方法，应用多种净水方法，便于更换滤材。
检测手段
仅通过观、闻的方法检测。
除使用观、闻的方法外，使用其他1到2种方法检验水质，如使用肥皂水检验硬度，通过试纸测pH、余氯等。
综合运用物理、化学、生物学等方法水质检测方法对净化前后的水质进行检测。
展示效果
能对水起到净化作用。作品整体不美观。
能对水起到净化作用，对多项指标有改善效果，作品整体比较美观。
能对水起到净化作用，对多项指标有改善效果，作品整体美观，有一定的实用价值。
反思与改进
对简易净水器的设计进行整体评价，通过师生讨论认识到方案存在的具体问题，并提出改进方法。
从净水方法、装置、技术、工程等部分维度进行评价：反思简易净水装置与水质检测方法存在的主要问题，提出改进方案并尝试解决间题。
主动从净水方法、装置、技术、工程等部分维度进行评价：不断反思简易净水装置与水质检测方法存在的主要问题，提出改进方案并尝试解决间题。
协同合作
体现小组合作，有简单的任务分工；成员合作完成部分任务。
分工较为明确，能阐述每个成员的具体贡献；展现较充分的合作，成员合作完成各项任务。
分工明确合理，能阐述每个成员的具体贡献：成员积极协同合作完成各项任务，成员之间及时沟通，互相帮助，共同克服困难，根据项目情况调整任务分工。
表达交流
汇报思路不清晰，展示形式单一。
按照一定的思路呈现项目成果；展示形式比较丰富，语言比较流畅。
按照清晰的思路呈现项目过程和成果；展示形式丰富多样，语言流畅。
溶解物质
悬浮物质
主要气体
主要离子
细菌、藻类、泥沙、黏土
氧气、二氧化碳、硫化氢
钙离子、氯离子、硫酸根离子、钠离子