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跨学科实践活动 3 水质检测及自制净水器
饮用水安全与人们的健康息息相关。水的净化和水质检测是保障饮用水安全的重要环节。化学兴趣小组的同学对水质检测及自制净水器产生了兴趣，并开展了跨学科实践活动。
任务一调查参观
同学们在老师的带领下到当地自来水厂参观自来水的生产过程，了解到自来水的生产过程如图所示。
(1)生产自来水的过程中可加入的混凝剂是 ，其目的是 。
(2)经过此过程得到的水是 (填“纯净物”或“混合物”)，原因是 。
(3)自来水送到用户过程中仍可能被污染，因此很多公共场所使用直饮水机，其工作原理如图所示。超滤膜的作用相当于实验室中的 操作。
热交换器内，开水管、冷水管紧密交替排列，这样交换的优点是 。紫外线灯照射可以杀菌消毒，此过程是 (填“物理”或“化学”)变化。
任务二 水质检测
【查阅资料】水的检测指标包括色度、浑浊度、气味、硬度、肉眼可见物等。检测方法包括看、闻、尝、品、查，更详细的指标需要通过精密的仪器测定。
同学们查阅了相关资料，了解到国家有关水的硬度的标准为：
类别 极软水 软水 中硬水 硬水 高硬水
以CaCO 浓度计/(mg/L) 0~75 75~150 150~300 300~450 450~700
同学们取少量河水，用便携式水硬度检测仪测得该河水的硬度为311.2mg/L，说明该河水属于 。
任务三 动手制作
参观后，小组同学想利用塑料瓶、吸管、石英砂、小卵石、纱布、活性炭、蓬松棉来设计一套简易净水器。已知粒径：小卵石>石英砂，填充在下图A、B、C区域的物品依次为 (填序号)。
①石英砂、小卵石、活性炭
②小卵石、石英砂、活性炭
③活性炭、小卵石、石英砂
综合实践
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，溶于水后生成的胶状物能够吸附水中悬浮物加速沉降，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入装置(如下图)，对100 mL河水(预先滴入1 滴红墨水)进行净化。实验记录如下：
实验序号 净水材料 净水效果
1-1 小卵石 净化速度快，水样浑浊，仍为红色
1-2 石英砂 净化速度较慢，水样较澄清，仍为红色
1-3 活性炭 净化速度很慢，水样澄清，一段时间后，出现浅红色
实验2 分别将相同体积河水注入填充等量活性炭的净化装置。实验记录如下：
实验序号 2-1 2-2
实验装置
河水通过活性炭层的方式 自上而下 自下而上
净水效果 实验2-2比2-1净化后的水更清澈
实验3 取 100 mL 河水，测定初始水样的浑浊度为670 NTU。采用不同的方法对水样进行处理，测定水样的浑浊度。实验记录如下：
实验序号 3-1 3-2 3-3 3-4
操作 静置1 h 加入明矾 使用滤纸进行过滤 使用自制净水器(如下图)处理
浑浊度/NTU 256 143 55 43
【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可以得到的结论是 。
(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 。
(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 。
【反思与评价】
(6)下图为某同学设计的一款简易净水器，为了得到更好的净水效果，入水口应为 (填“A”或“B”)。
跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器
任务一
(1)明矾 使水中悬浮的杂质较快沉降 (2)混合物 自来水中还有可溶性杂质等 (3)过滤 节能(或热交换效率高)化学
任务二
硬水
任务三
②
综合实践
(1)其他条件相同时，比较不同净水材料的净化效果(2)吸附、过滤(3)其他条件相同时，水自下而上通过活性炭层比自上而下净水效果好 (4)明矾溶于水后生成的胶状物能加速水中悬浮物沉降
(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

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