跨學科實踐活動03水質(zhì)檢測及自制凈水器

命題探究

本實踐活動與“水的凈化”知識內(nèi)容緊密相連，主要包含以下3個活動任務(wù)：任務(wù)一調(diào)查參觀；任務(wù)二水

質(zhì)檢測；任務(wù)三動手制作。中考的命題也是圍繞這幾個活動任務(wù)為命題情境，以化學學科知識如保護

水資源、水的凈化等為命題落腳點。在選擇題和填空題、探究題中均有所涉及。

專項特訓

1.（2024?五華區(qū)中考模擬）云大附中學習小組在完成“水質(zhì)檢測及自制凈水器”的跨學科實踐活動中,

制作了如圖所示的凈水器。下列說法錯誤的是（）

小卵石

英砂

石

石

沸

砂

磁

性

活

炭

態(tài)

生

膜

外

紫

燈

A.凈水時水最先流經(jīng)小卵石

B.活性炭可除去水中的色素和異味

C.紫外燈可起到消毒殺菌的作用

D.該裝置能將天然水凈化為純凈水

2.（2024-龍馬潭區(qū)一模）某學校開展了“水質(zhì)檢測及自制凈水器”的跨學科實踐活動，下列說法錯誤的

是（）

透明塑料

石塊鵡

塑料膜—次性

噂際紙杯

非飲用求3珪/

A.可供人類直接利用的淡水占地球總水量不足1%

B.水在天然循環(huán)過程中，水分子的大小不會發(fā)生改變

C.凈化水常用的方法有沉降、過濾、吸附、蒸儲等

D.圖中一次性紙杯中收集到的液態(tài)水是混合物

3.（2024-乳山市二模）某興趣小組在完成“水質(zhì)檢測及自制凈水器”跨學科實踐活動后收獲頗多.下列

說法正確的是（）

A.用明磯可以吸附水中的色素和異味

B.將pH試紙直接放入水中來檢測酸堿性

C.農(nóng)藥使用不當可能會對水體產(chǎn)生污染

D.廢舊電池隨意丟棄也不會造成水體污染

4.同學們用自制凈水器對當?shù)睾恿髦械乃畼舆M行了凈化，并用數(shù)字傳感器對水樣進行了檢測，實驗裝置和

檢測數(shù)據(jù)如下，下列分析正確的是（

一塑料瓶

:密柒卜小卵石

鈣離子

濁度

傳感器

檢測樣本渾濁度/NTU鈣離子濃度/（mg-L-1）

凈化前的水399.019.3

凈化后的水43.719.0

A.通過該裝置凈化后的水為純凈物

B.凈水器中的活性炭和鵝卵石可交換位置

C.自制凈水器能大幅度減少水中的鈣離子

D.自制凈水器能降低水的渾濁度

5.（2024-大田縣一模）某化學小組開展“探秘濕地”綜合實踐活動。

（1）常溫下，往濕地水樣中滴入酚醐溶液變紅色，說明該水樣呈（填“酸性”、“中性”或

“堿性”）。甲表中的植物，該濕地最適合種植的是o

甲不同植物適宜生長的pH

植物秋茄短葉范芷水稻

適宜種植的pH6.0-7.57.5-8.55.0-6.0

（2）TDS（總?cè)芙庑怨腆w物質(zhì)）檢測是初步判斷水質(zhì)好壞的一種簡單直觀的方式。一般情況下，TDS

值越低，表明水中的溶解性固體越少，水質(zhì)越純；生活飲用水的標準是TDS值小于等于1000mg/L,TDS

值與水質(zhì)的具體關(guān)系如乙表。

乙TDS值與水質(zhì)的關(guān)系

TDS數(shù)值0-5050-100100-300300-600600-1000>1000

/mg/L

溶解性固體較少少較少略多較多不合格

含量很少

①使用TDS檢測計檢測濕地水質(zhì)數(shù)值（如圖丙），寫出一條檢測過程中的操作注意事

項：=

②測得濕地TDS值為1221mg/L,說明其（填“符合”或“不符合”）生活飲用水的標準。

乃

丙

（3）常見的水質(zhì)檢測項目其中一個為氯化物。同學們往水樣中加入酸化的硝酸銀溶液，證明水樣中存在

cr,以氯化鈉為例寫出該反應(yīng)的化學方程式：o

（4）用高鋸酸鉀法測定COD值（化學需氧量）,其中涉及的反應(yīng)原理為：2KMnO4+5Na2c2O4+8H2SO4

①該凈水器中活性炭的作用是o

②通過該凈水器凈水后，測定的TDS數(shù)值降低，分析可能的原因是0

6.（2024*黃澤一模）水是生命之源，水質(zhì)的好壞直接影響人的健康，其中TDS是一個很重要的質(zhì)量參

數(shù)。TDS是指水中總?cè)芙庑晕镔|(zhì)的濃度，單位是mg/L,主要反映是水中的銀離子、鎂離子、鈉離子、鉀

離子等離子的濃度，如TDS值為100,則表示每升水中含雜質(zhì)100毫克。某興趣小組自制凈水器并測得

凈水前后pH和TDS各數(shù)值變化并與某品牌純凈水對比如下：根據(jù)數(shù)據(jù)回答問題

指標凈化前樣本1組凈化后樣本2組凈化后樣本某品牌純凈水自來水

PH6.784.316.766.756.86

TDSmg/L2707682645290

（1）某品牌純凈水是（“混合物”或“純凈物”），凈化前樣本的水顯（填“酸

性”、“堿性”、“中性”）。

（2）1組同學在凈化水時加入了明磯KAI（SO4）2-12H2O,凈化后的水中H+濃度（填”增

大”或“減小”），導致他們測的樣本TDS值偏高的離子是（填離子符號）。

（3）直飲水的TDS值控制在0-50,自來水可以通過的方法降低TDS值，以便放心飲用。

7.某校研究性學習小組對縣城某段溪水水質(zhì)的狀況進行相關(guān)的調(diào)查研究。

，紗布

卜小卵石

-紗布

-石英砂

口蓬松棉

簡易凈水器

（1）如圖所示的自制凈水器中的物質(zhì)，可除去水中的異味和色素。

（2）硬水會給生活和生產(chǎn)帶來許多麻煩，長期飲用硬水可能會引起體內(nèi)結(jié)石，如用硬水洗滌衣物，既浪

費肥皂又洗不干凈，時間長了還會使衣物變硬。通過化學學習，我們知道可用來區(qū)分該內(nèi)河

的水屬于硬水還是軟水：生活中要降低水的硬度，可采用的方法是o

（3）你認為下列行為不會造成溪水水質(zhì)下降的是o（填標號）

A.在河邊種植花草樹木

B.居民將生活污水直接排入內(nèi)河

C.將垃圾倒入內(nèi)河中

（4）有些科學家預言：“世界上最后一滴水就是人類的眼淚”。這句話警示我們應(yīng)樹立保護水資源的意

識：一是節(jié)約用水，二是防止水體污染。請你舉一例節(jié)約用水的做法：o

（5）某同學用如圖的裝置進行過濾操作，實驗后發(fā)現(xiàn)濾液仍渾濁，請你寫出可能的任意一點原

因：?

-----B

8.在化學課堂學習了解水后，某化學實踐小組的同學們設(shè)計了一系列實踐活動，對水質(zhì)檢測、水的凈化、

水的組成進行了項目化學習。

任務(wù)一：初步檢測水質(zhì)

（1）取適量河水觀察，顏色為淡黃色，有懸浮雜質(zhì)，有腥味；

檢測其硬度：取適量河水樣品于燒杯中，充分加熱煮沸，觀察到產(chǎn)生較多沉淀物（水垢），說明該河水

為（選填“硬水”或“軟水”）。

任務(wù)二：水的凈化

根據(jù)該河水的情況，小組同學決定利用所學知識，自制凈水器對其進行凈化。

【材料準備】同學們收集到的物品有飲料瓶、棉花、紗布、活性炭、石英砂、小卵石、小刀、吸管、燒

杯等。

【設(shè)計方案】同學們設(shè)計了如圖所示凈水器。

（2）根據(jù)方案中的裝置，用小刀去掉飲料瓶瓶底，在飲料瓶中依次放入幾種填充材料，每種物質(zhì)間用紗

布隔開，每放一層都稍稍壓實。瓶蓋上打孔，插入一段吸管?；钚蕴吭谒芰掀恐刑畛涞奈恢檬牵ㄟx

填“A”或"B”）。其中塑料瓶中填充的小卵石和石英砂的主要作用是o

將河水從凈水器上方倒入，在下方放一個燒杯。

【觀察現(xiàn)象】吸管處有水流下，接在燒杯中的水無色透明。

任務(wù)三：驗證水的組成

小組同學用石墨電極（主要成分為單質(zhì)碳）電解水，發(fā)現(xiàn)氧氣體積比理論值偏小。有同學查閱相關(guān)資料

后說可能是部分氧氣變成了C02為研究這一問題，在原裝置中使用C02傳感器（裝置如圖1）記錄電解

前后（0?200s）CO2濃度的變化（如圖2）。在10s接通直流電源、130s電解結(jié)束。

1400q二氣化碳濃度/pp

1300

1200

1100

1000

900

800

700

600

500

400

300

01050100130150200

圖2時間/s

（3）實驗過程中看到兩電極附近產(chǎn)生大量氣泡，與電源負極端相連的電極附近產(chǎn)生的氣體是

（4）實驗證明電解產(chǎn)生的氣體中含有CO2,推測CO2產(chǎn)生的原因：

（5）分析推測圖2中130s電解結(jié)束后CO2濃度繼續(xù)變化的原因：=

【反思評價】為得到準確結(jié)論，應(yīng)選用合適的電極重新實驗。

【成果分享】通過實踐小組的合作，同學們學到了水質(zhì)檢測、自制凈水器的方法，學習了根據(jù)“化學反

應(yīng)中元素種類不變”來探究物質(zhì)的組成，今后可以通過化學手段對更多的物質(zhì)進行探索。

9.興趣小組同學假期對當?shù)睾此|(zhì)進行了如下學習之旅。

（1）開展“水質(zhì)檢測及自制凈水器”實踐活動。

TDS（總?cè)芙庑怨腆w"ppm

①水質(zhì)檢測：TDS值與水質(zhì)純度的關(guān)系如圖1=當?shù)睾此腡DS值如圖2,其水質(zhì)純度為0

（填“高”、“較高”、“一般”、“會結(jié)水垢”）

②小組同學設(shè)計了圖3所示的活性炭凈水器。活性炭的作用是，進水口是

（填字母），該裝置（填“能”或“不能”）將海水淡化。

（2）水的凈化探究

實驗1實驗2

①儀器a的名稱是0

②操作皿中玻璃棒的作用是，若液體M仍然渾濁，原因可能是（寫一條）。

③用實驗1中凈化后的水通過實驗2制取蒸儲水，裝置中燒瓶下方（填“需要”或“不需要”）

墊上陶土網(wǎng)。

10.水是生命中不可或缺的物質(zhì)。化學興趣小組的同學們在學習了與水有關(guān)的知識后，決定對自來水分別

從生產(chǎn)過程、水質(zhì)檢測、自制凈水器等方面展開項目式學習。

【任務(wù)1】參觀自來水生產(chǎn)過程

小組同學通過參觀考察，繪制了自來水廠處理水的過程模擬圖:

加入混凝劑

（1）澄清池主要沉降去除大顆粒泥沙，一般會加入適量明研作混凝劑，其主要目的

是；進入氣管網(wǎng)或水塔之前應(yīng)該加入氯氣，主要目的是O

【任務(wù)2】了解水質(zhì)檢測

取樣并請專'業(yè)機構(gòu)協(xié)助檢測某水庫的水質(zhì)。調(diào)查報告如下表：（表中“t”表示高于正常值）。

序號項目檢測結(jié)果（mg/L）評價

1懸浮物80t

2PH6.8正常

3高鎰酸鹽指數(shù)mg/L1.91正常

4總氮（以N計）40t

5總磷（以P計）8t

6糞大腸菌群數(shù)/（個?L103t

一1）

（2）根據(jù)檢測結(jié)果可知該水庫水草瘋長的原因是0對于水樣中是否含有高銃

酸鹽，甲、乙兩同學產(chǎn)生了分歧：甲同學認為高銃酸根離子在溶液中為紫紅色，不需要儀器檢測，通過

目測即可判斷，乙同學認為可能觀察不到顏色，理由是o

【任務(wù)3】自制簡易凈水器

同學們認為，雖然自來水的水質(zhì)在出廠時已檢驗合格，但在管道運輸過程中仍不可避免地受到了污染，

所以在家中使用自來水時，最好安裝凈水器。于是他們在老師的幫助下，利用所學知識，制作了簡易凈

水器。

在如圖1裝置中模擬了自來水廠的凈水流程（凈水過程依標號順序進行）。

①過濾③消毒

微濾膜

②吸附

0"

圖1

(3)觀察到圖中左側(cè)針孔有清澈的液體滴出時，(填具體操作)，可加速過濾。過

濾采用了圖2膜技術(shù)凈化裝置，自來水經(jīng)過該裝置過濾后其硬度(通常用可溶性鈣鎂離子的含量來判斷)

(填“會”或“不會”)降低。在微濾膜和超濾膜之間加入物質(zhì)，起吸附作用的黑色物質(zhì)是0

(4)檢測水可用市售的水質(zhì)檢測筆直接讀出水質(zhì)的TDS值，以判斷水質(zhì)純度，如圖3所示。若通過水

質(zhì)檢測筆測出的TDS值為450,則該水質(zhì),使用這樣的水會給生活和生產(chǎn)帶來許多麻煩,

請舉一例說明。

【任務(wù)4】設(shè)計保護水源地的宣傳活動

活動主題保護水源刻不容緩活動對象學校教職工、學生

時間地點4月29日上午、學?；顒有问秸褂[、演講

活動流程1.創(chuàng)作展覽板(水源地現(xiàn)狀)2.演講

(5)成果分享：通過弱目化孽習，同學們進一步認識到保護水的重要性，積極地投入到保護水資源的行

動中，你能提出的一條有價值的建議是。

11.水是生命中不可或缺的物質(zhì)?；瘜W興趣小組的同學們在學習了與水有關(guān)的知識后，決定對日常生活中

司空見慣的自來水分別從生產(chǎn)過程、水質(zhì)檢測、自制凈水器等方面展開項目式學習。

活動一：參觀自來水生產(chǎn)過程

【參觀實踐】

(1)同學們在老師的帶領(lǐng)下來到太原市自來水廠參觀自來水的生產(chǎn)過程，該過程主要包括：取水一加混

凝劑一過濾一吸附一一配水。

活動二：測量自來水的硬度

【查閱資料】同學們查閱了相關(guān)資料，了解到國家有關(guān)水的硬度的標準為：

類別極軟水軟水中硬水硬水高硬水

以CaCO3濃。?7575?150150?300300?450450?700

度計(mg/L)

【進行測量】

(2)同學們在實驗室中取少量自來水，用便攜式水硬度檢測儀測得該自來水的硬度為31L2mg/L,說明

本地區(qū)的自來水屬于o同學們又向此自來水中加入少量肥皂水，攪拌后觀察

到，也得出了相同結(jié)論。

活動三：自制簡易凈水器

【交流探討】同學們認為，雖然自來水的水質(zhì)在出廠時已檢驗合格，但在管道運輸過程中仍不可避免地

受到了污染，所以在家中使用自來水時，最好安裝凈水器。于是他們在老師的幫助下，利用所學知識，

制作了簡易凈水器。

【成果展示】

(3)同學將自制的簡易凈水器在學?！翱萍脊?jié)”上進行了展示，請你與他們一同完成對有關(guān)結(jié)構(gòu)的說明

（如圖）__________

12.水是生命之源，某實踐小組進行了如下有關(guān)水的實驗。

I、水的凈化探究

實驗1實驗2

（1）儀器a的名稱是o

（2）操作III中玻璃棒的作用是,若液體M仍然渾濁，原因可能是（寫一條）。

（3）用實驗1中凈化后的水通過實驗2制取蒸儲水，實驗結(jié)束，可加入比較水蒸儲前后硬

度的變化。裝置中燒瓶下方（填“需要”或“不需要”）墊上陶土網(wǎng)。

（4）實踐小組開展“水質(zhì)檢測及自制凈水器”實踐活動。

水

一紗布

-小卵石

-紗布

細沙

紗布

唐佳炭

用、紗布

蓬松棉

圖I即

①水質(zhì)檢測：TDS值與水質(zhì)純度的關(guān)系如圖lo某水樣的TDS值如圖2,其水質(zhì)純度為。（填

“高”、“較高”、“一般”、“會結(jié)水垢”）

②小組同學設(shè)計了圖3所示的簡易凈水器。小卵石和細沙在自制凈水器中的位置（填“能”

或“不能”）顛倒，活性炭的作用是,該裝置（填“能”或“不能”）將海水

淡化。

II、水的組成探究

（5）為證明水不是由“水元素”組成的，1785年，拉瓦錫在高溫的條件下，用水蒸氣與紅熱的鐵反應(yīng)，

將水轉(zhuǎn)化為氫氣，同時生成四氧化三鐵。模擬實驗裝置如圖3所示。

①該反應(yīng)的文字或符號表達式是。

②加熱鐵粉前，應(yīng)先通入水蒸氣一段時間，目的是O

③圖2是同學們設(shè)計的創(chuàng)新實驗。由圖2可知V（a）：V（b）=2：1,導線a端連接的是電源極

（填“正”或“負”），該實驗說明水是由組成的。要確定正負極產(chǎn)生氣體的質(zhì)量比,

還需要的數(shù)據(jù)有（填字母）。

A.水分子的質(zhì)量

B.氫氣、氧氣的密度

C.氫原子、氧原子的質(zhì)量

13.凈水器已逐漸走進了千家萬戶，如圖是家用凈水器的模擬流程圖。

PP

棉

濾

芯“

芯

（1）PP棉濾芯的主要作用是除去水中的泥沙、鐵銹等不溶物，其原理與化學實驗中的過濾操作相同。

實驗室進行過濾操作時，玻璃棒的作用是o濾紙是過濾最重要的實驗用品，濾紙表面有無數(shù)

微小孔徑、遇水不易破碎，常用濾紙按孔徑大小分類如表，以下會影響過濾的速度的因素有（填

序號）。

濾紙型號快速中速慢速

最大孔徑/pm10-126-83-6

A.濾紙的孔徑大小B.濾紙的形狀

使用天平稱量試劑時，干燥的固體試劑應(yīng)該放在紙上或容器中稱量，稱量固體所用的稱量紙表面應(yīng)該光

滑，最好不用濾紙?zhí)娲Q量紙，原因是O

（2）活性炭濾芯可以除去水中的有機物殘留、異味等，這是利用了活性炭的作用。

（3）反滲透濾芯可以除去水中重金屬、細菌及病毒等，制造純凈水。利用該凈水器制得的水是

（填“硬水”或“軟水”）。

（4）家用凈水器在制造純凈水的同時還會產(chǎn)生一定比例的廢水，流程圖中有A、B、C三個閥門，其中

排出廢水的閥門是o

（5）某同學根據(jù)所學的凈水知識，嘗試利用飲用水瓶和紗布、活性炭等自制成如圖所示裝置進行運河水

的凈化。其中，裝置制作較合理的是（填"A”或"B”）。通過該裝置凈化后的水（填

“適宜”或“不宜”）直接飲用。

（6）混合物分離的一般思路和方法是（將序號排序）o

a.分析混合物成分b.找到分離方法c.尋找成分性質(zhì)差異

（2024?常州）興趣小組取京杭大運河水樣進行凈化實驗。

（1）設(shè)計：運河水中含有泥沙等不溶性雜質(zhì)以及色素、異味、礦物質(zhì)、微生物等。

①可以通過（填操作名稱）去除泥沙等不溶性雜質(zhì)。

②圖為活性炭吸附后的微觀圖示，活性炭具有結(jié)構(gòu)，可以吸附色素和異味分子。

色素和異味分子

（2）凈化：將飲用水瓶和紗布、活性炭等組合成如圖所示裝置進行水的凈化。其中，裝置制作較合理的

是（選填"A”或"B”）o通過該裝置凈化后的水（選填“適宜”或“不宜”）直

接飲用。

小礫石活性炭

石英砂石英砂

活性炭小礫石

(3)總結(jié):

①混合物分離的一般思路和方法是(將序號排序)。

a.分析混合物成分

b.找到分離方法

c.尋找成分性質(zhì)差異

②自制凈水器凈水材料的選擇需要考慮的因素有(寫一條)o

14.(2009-揭陽?中考真題)生活中處處有化學.請你用化學知識回答以下生活中的問題；

(1)請將下列短文中帶點的部分，用恰當?shù)幕瘜W用語填寫在橫線上：

太陽鏡具有保護眼睛的功能.它的鏡腳一般是由塑料(其中含有碳元素的)制成的，玻璃鏡片的

主要成分是二氧化硅，且變色玻璃中含有離子.

(2)凈化水的知識在日常生活有著廣泛的應(yīng)用.

(a)自制凈水器中常加入,用于除去水中的異味和色素.

(b)井水中含有較多的鈣、鎂離子，為了降低硬度，可采用的方法是.

(3)郊外通常比較泥濘，如果你的交通工具是自行車，你回來進行清洗后是如何防止自行車生銹

的：.

(4)黃瓜富含維生素C,維生素C在pH<7和低溫的環(huán)境中較穩(wěn)定，為減少維生素C的損失，食用黃

瓜時比較恰當?shù)姆椒ㄊ?

15.(2023-錦州?中考真題)水是人類寶貴的自然資源。請回答下列問題：

(1)如圖1是電解水實驗的裝置圖。實驗中連接電源正、負兩極玻璃管內(nèi)收集到的氣體體積比約

為,該反應(yīng)的化學方程式為。

(2)用圖2所示自制凈水器處理得到的水(填“是”或“不是”)純凈物。

(3)寫出一種日常生活中節(jié)約用水的做法。

I—小卵石

石英砂

活性炭

蓬松棉

圖1圖2

16.（2023-常德?中考真題）水質(zhì)監(jiān)測是進行水資源保護科學研究的基礎(chǔ)，若長期收集大量的水質(zhì)監(jiān)測

數(shù)據(jù)，可對水質(zhì)污染趨勢作出預測。某校項目學習小組對本地水質(zhì)檢測產(chǎn)生了濃厚興趣，對水質(zhì)檢測報

告進行分析、對工業(yè)區(qū)污水處理后的水質(zhì)成分進行了相關(guān)探究。

【水質(zhì)檢測報告評價與分析】

搜集資料:

水質(zhì)檢測標準表（部分數(shù)據(jù)）

序號分類I類II類III類W類V

類

標準值

我目

1水溫（℃）人為造成的環(huán)境水溫變化應(yīng)限制在:周平均最大溫

升W1；周平均最大溫降W2

2PH6?9

3溶解氧mg/L27.56532

4高錦酸鹽指數(shù)mg/L2461015

5總磷mg/L0.020.10.20.30.4

6總氮mg/L0.20.511.52

某地水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)

時間項目/單位測量值水質(zhì)類別

PH7.31--

2023年6月溶解氧（mg/L）7.43II

總氮（mg/L0.26II

總磷（mg/L0.19?

高鎰酸鹽mg/L1.91I

（1）評價

請結(jié)合水質(zhì)分類標準判斷，某地水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)中其總磷的含量屬于類。

（2）分析

項目小組通過分析發(fā)現(xiàn)，氮磷含量未達I類，可能是由于工業(yè)廢水處理不到位、生活用水排放、農(nóng)業(yè)上

的不合理使用造成的。對于水樣中是否含有高銹酸鹽，甲、乙兩同學產(chǎn)生了分歧：甲同學認為高鎰酸根

離子在溶液中為紫紅色，不需要儀器檢測，通過目測即可判斷，乙同學認為目測不能判斷，理由

是O

【檢驗處理后的水質(zhì)成分】

項目小組在工業(yè)區(qū)電鍍廠附近水域進行取樣，檢驗經(jīng)處理后排放的水中是否含有硫酸銅。

項目實驗步驟實驗現(xiàn)象