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跨学科实践活动 03 水质检测及自制净水器
本实践活动与“水的净化”知识内容紧密相连，主要包含以下3个活动任务：任务一 调查参观；任务
二 水质检测；任务三 动手制作。中考的命题也是围绕这几个活动任务为命题情境，以化学学科知识
如保护水资源、水的净化等为命题落脚点。在选择题和填空题、探究题中均有所涉及。
1．（2024•五华区中考模拟）云大附中学习小组在完成“水质检测及自制净水器”的跨学科实践活动中，
制作了如图所示的净水器。下列说法错误的是（ ）
A．净水时水最先流经小卵石
B．活性炭可除去水中的色素和异味
C．紫外灯可起到消毒杀菌的作用
D．该装置能将天然水净化为纯净水
2．（2024•龙马潭区一模）某学校开展了“水质检测及自制净水器”的跨学科实践活动，下列说法错误的
是（ ）
A．可供人类直接利用的淡水占地球总水量不足1%
B．水在天然循环过程中，水分子的大小不会发生改变
C．净化水常用的方法有沉降、过滤、吸附、蒸馏等
D．图中一次性纸杯中收集到的液态水是混合物
3．（2024•乳山市二模）某兴趣小组在完成“水质检测及自制净水器”跨学科实践活动后收获颇多．下列
说法正确的是（ ）
A．用明矾可以吸附水中的色素和异味
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B．将pH试纸直接放入水中来检测酸碱性
C．农药使用不当可能会对水体产生污染
D．废旧电池随意丢弃也不会造成水体污染
4．同学们用自制净水器对当地河流中的水样进行了净化，并用数字传感器对水样进行了检测，实验装置
和检测数据如下，下列分析正确的是（ ）
检测样本 浑浊度/NTU 钙离子浓度/（mg•L﹣1）
净化前的水 399.0 19.3
净化后的水 43.7 19.0
A．通过该装置净化后的水为纯净物
B．净水器中的活性炭和鹅卵石可交换位置
C．自制净水器能大幅度减少水中的钙离子
D．自制净水器能降低水的浑浊度
5．（2024•大田县一模）某化学小组开展“探秘湿地”综合实践活动。
（1）常温下，往湿地水样中滴入酚酞溶液变红色，说明该水样呈 （填“酸性”、“中性”
或“碱性”）。甲表中的植物，该湿地最适合种植的是 。
甲不同植物适宜生长的pH
植物 秋茄 短叶茳芏 水稻
适宜种植的pH 6.0﹣7.5 7.5﹣8.5 5.0﹣6.0
（2）TDS（总溶解性固体物质）检测是初步判断水质好坏的一种简单直观的方式。一般情况下，TDS
值越低，表明水中的溶解性固体越少，水质越纯；生活饮用水的标准是 TDS值小于等于1000mg/L，
TDS值与水质的具体关系如乙表。
乙TDS值与水质的关系
TDS数值/ 0﹣50 50﹣100 100﹣300 300﹣600 600﹣1000 ＞1000
mg/L
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溶解性固体 较少 少 较少 略多 较多 不合格
含量很少
①使用 TDS 检测计检测湿地水质数值（如图丙），写出一条检测过程中的操作注意事项：
。
②测得湿地TDS值为1221mg/L，说明其 （填“符合”或“不符合”）生活饮用水的标准
（3）常见的水质检测项目其中一个为氯化物。同学们往水样中加入酸化的硝酸银溶液，证明水样中存
在Cl﹣，以氯化钠为例写出该反应的化学方程式： 。
（ 4 ） 用 高 锰 酸 钾 法 测 定 COD 值 （ 化 学 需 氧 量 ） ， 其 中 涉 及 的 反 应 原 理 为 ：
2KMnO +5Na C O +8H SO ═2MnSO +K SO +5Na SO +10X+8H O，则物质X为 （填化学
4 2 2 4 2 4 4 2 4 2 4 2
式）。
（5）小组同学利用自制净水器（如图丁）净化湿地水样。
①该净水器中活性炭的作用是 。
②通过该净水器净水后，测定的TDS数值降低，分析可能的原因是 。
6．（2024•菏泽一模）水是生命之源，水质的好坏直接影响人的健康，其中TDS是一个很重要的质量参数。
TDS是指水中总溶解性物质的浓度，单位是mg/L，主要反映是水中的钡离子、镁离子、钠离子、钾离
子等离子的浓度，如TDS值为100，则表示每升水中含杂质100毫克。某兴趣小组自制净水器并测得净
水前后pH和TDS各数值变化并与某品牌纯净水对比如下：根据数据回答问题
指标 净化前样本 1组净化后样本 2组净化后样本 某品牌纯净水 自来水
pH 6.78 4.31 6.76 6.75 6.86
TDSmg/L 270 768 264 5 290
（1）某品牌纯净水是 （“混合物”或“纯净物”），净化前样本的水显 （填“酸
性”、“碱性”、“中性”）。
（2）1组同学在净化水时加入了明矾KAl（SO ） •12H O，净化后的水中H+浓度 （填“增
4 2 2
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大”或“减小”），导致他们测的样本TDS值偏高的离子是 （填离子符号）。
（3）直饮水的TDS值控制在0﹣50，自来水可以通过 的方法降低TDS值，以便放心饮用。
7．某校研究性学习小组对县城某段溪水水质的状况进行相关的调查研究。
（1）如图所示的自制净水器中的物质， 可除去水中的异味和色素。
（2）硬水会给生活和生产带来许多麻烦，长期饮用硬水可能会引起体内结石，如用硬水洗涤衣物，既
浪费肥皂又洗不干净，时间长了还会使衣物变硬。通过化学学习，我们知道可用 来区分该
内河的水属于硬水还是软水：生活中要降低水的硬度，可采用的方法是 。
（3）你认为下列行为不会造成溪水水质下降的是 。（填标号）
A.在河边种植花草树木
B.居民将生活污水直接排入内河
C.将垃圾倒入内河中
（4）有些科学家预言：“世界上最后一滴水就是人类的眼泪”。这句话警示我们应树立保护水资源的
意识：一是节约用水，二是防止水体污染。请你举一例节约用水的做法： 。
（5）某同学用如图的装置进行过滤操作，实验后发现滤液仍浑浊，请你写出可能的任意一点原因：
。
8．在化学课堂学习了解水后，某化学实践小组的同学们设计了一系列实践活动，对水质检测、水的净化、
水的组成进行了项目化学习。
任务一：初步检测水质
（1）取适量河水观察，颜色为淡黄色，有悬浮杂质，有腥味；
检测其硬度：取适量河水样品于烧杯中，充分加热煮沸，观察到产生较多沉淀物（水垢），说明该河水
为 （选填“硬水”或“软水”）。
任务二：水的净化
根据该河水的情况，小组同学决定利用所学知识，自制净水器对其进行净化。
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【材料准备】同学们收集到的物品有饮料瓶、棉花、纱布、活性炭、石英砂、小卵石、小刀、吸管、烧
杯等。
【设计方案】同学们设计了如图所示净水器。
（2）根据方案中的装置，用小刀去掉饮料瓶瓶底，在饮料瓶中依次放入几种填充材料，每种物质间用
纱布隔开，每放一层都稍稍压实。瓶盖上打孔，插入一段吸管。活性炭在塑料瓶中填充的位置是
（选填“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 。
将河水从净水器上方倒入，在下方放一个烧杯。
【观察现象】吸管处有水流下，接在烧杯中的水无色透明。
任务三：验证水的组成
小组同学用石墨电极（主要成分为单质碳）电解水，发现氧气体积比理论值偏小。有同学查阅相关资料
后说可能是部分氧气变成了CO 为研究这一问题，在原装置中使用CO 传感器（装置如图1）记录电解
2 2
前后（0～200s）CO 浓度的变化（如图2）。在10s接通直流电源、130s电解结束。
2
（3）实验过程中看到两电极附近产生大量气泡，与电源负极端相连的电极附近产生的气体是
。
（4）实验证明电解产生的气体中含有CO ，推测CO 产生的原因： 。
2 2
（5）分析推测图2中130s电解结束后CO 浓度继续变化的原因： 。
2
【反思评价】为得到准确结论，应选用合适的电极重新实验。
【成果分享】通过实践小组的合作，同学们学到了水质检测、自制净水器的方法，学习了根据“化学反
应中元素种类不变”来探究物质的组成，今后可以通过化学手段对更多的物质进行探索。
9．兴趣小组同学假期对当地湖泊水质进行了如下学习之旅。
（1）开展“水质检测及自制净水器”实践活动。
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①水质检测：TDS 值与水质纯度的关系如图 1。当地湖泊水的 TDS 值如图 2，其水质纯度为
。（填“高”、“较高”、“一般”、“会结水垢”）
②小组同学设计了图3所示的活性炭净水器。活性炭的作用是 ，进水口是
（填字母），该装置 （填“能”或“不能”）将海水淡化。
（2）水的净化探究
①仪器a的名称是 。
②操作Ⅲ中玻璃棒的作用是 ，若液体M仍然浑浊，原因可能是 （写一
条）。
③用实验1中净化后的水通过实验2制取蒸馏水，装置中烧瓶下方 （填“需要”或“不需
要”）垫上陶土网。
10．水是生命中不可或缺的物质。化学兴趣小组的同学们在学习了与水有关的知识后，决定对自来水分别
从生产过程、水质检测、自制净水器等方面展开项目式学习。
【任务1】参观自来水生产过程
小组同学通过参观考察，绘制了自来水厂处理水的过程模拟图：
（1）澄清池主要沉降去除大颗粒泥沙，一般会加入适量明矾作混凝剂，其主要目的是
；进入气管网或水塔之前应该加入氯气，主要目的是 。
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【任务2】了解水质检测
取样并请专业机构协助检测某水库的水质。调查报告如下表：（表中“↑”表示高于正常值）。
序号 项目 检测结果（mg/L） 评价
1 悬浮物 80 ↑
2 pH 6.8 正常
3 高锰酸盐指数mg/L 1.91 正常
4 总氮（以N计） 40 ↑
5 总磷（以P计） 8 ↑
6 粪大肠菌群 103 ↑
数/（个•L﹣1）
（2）根据检测结果可知该水库水草疯长的原因是 。对于水样中是否含有高锰
酸盐，甲、乙两同学产生了分歧：甲同学认为高锰酸根离子在溶液中为紫红色，不需要仪器检测，通过
目测即可判断，乙同学认为可能观察不到颜色，理由是 。
【任务3】自制简易净水器
同学们认为，虽然自来水的水质在出厂时已检验合格，但在管道运输过程中仍不可避免地受到了污染，
所以在家中使用自来水时，最好安装净水器。于是他们在老师的帮助下，利用所学知识，制作了简易净
水器。
在如图1装置中模拟了自来水厂的净水流程（净水过程依标号顺序进行）。
（3）观察到图中左侧针孔有清澈的液体滴出时， （填具体操作），可加速过滤。
过滤采用了图2膜技术净化装置，自来水经过该装置过滤后其硬度（通常用可溶性钙镁离子的含量来判
断） （填“会”或“不会”）降低。在微滤膜和超滤膜之间加入物质，起吸附作用的黑色物
质是 。
（4）检测水可用市售的水质检测笔直接读出水质的 TDS值，以判断水质纯度，如图3所示。若通过水
质检测笔测出的TDS值为450，则该水质 ，使用这样的水会给生活和生产带来许多麻烦，
请举一例说明 。
【任务4】设计保护水源地的宣传活动
活动主题 保护水源刻不容缓 活动对象 学校教职工、学生
时间地点 4月29日上午、学校 活动形式 展览、演讲
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活动流程 1.创作展览板（水源地现状） 2.演讲
（5）成果分享：通过项目化学习，同学们进一步认识到保护水的重要性，积极地投入到保护水资源的
行动中，你能提出的一条有价值的建议是 。
11．水是生命中不可或缺的物质。化学兴趣小组的同学们在学习了与水有关的知识后，决定对日常生活中
司空见惯的自来水分别从生产过程、水质检测、自制净水器等方面展开项目式学习。
活动一：参观自来水生产过程
【参观实践】
（1）同学们在老师的带领下来到太原市自来水厂参观自来水的生产过程，该过程主要包括：取水→加
混凝剂→过滤→吸附→ →配水。
活动二：测量自来水的硬度
【查阅资料】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 0～75 75～150 150～300 300～450 450～700
3
度计
（mg/L）
【进行测量】
（2）同学们在实验室中取少量自来水，用便携式水硬度检测仪测得该自来水的硬度为311.2mg/L，说明
本地区的自来水属于 。同学们又向此自来水中加入少量肥皂水，搅拌后观察到
，也得出了相同结论。
活动三：自制简易净水器
【交流探讨】同学们认为，虽然自来水的水质在出厂时已检验合格，但在管道运输过程中仍不可避免地
受到了污染，所以在家中使用自来水时，最好安装净水器。于是他们在老师的帮助下，利用所学知识，
制作了简易净水器。
【成果展示】
（3）同学将自制的简易净水器在学校“科技节”上进行了展示，请你与他们一同完成对有关结构的说
明（如图） 。
12．水是生命之源，某实践小组进行了如下有关水的实验。
Ⅰ、水的净化探究
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（1）仪器a的名称是 。
（2）操作Ⅲ中玻璃棒的作用是 ，若液体M仍然浑浊，原因可能是 （写一条）。
（3）用实验1中净化后的水通过实验2制取蒸馏水，实验结束，可加入 比较水蒸馏前后硬
度的变化。装置中烧瓶下方 （填“需要”或“不需要”）垫上陶土网。
（4）实践小组开展“水质检测及自制净水器”实践活动。
①水质检测：TDS值与水质纯度的关系如图1。某水样的TDS值如图2，其水质纯度为 。
（填“高”、“较高”、“一般”、“会结水垢”）
②小组同学设计了图 3所示的简易净水器。小卵石和细沙在自制净水器中的位置 （填
“能”或“不能”）颠倒，活性炭的作用是 ，该装置 （填“能”或“不能”）
将海水淡化。
Ⅱ、水的组成探究
（5）为证明水不是由“水元素”组成的，1785年，拉瓦锡在高温的条件下，用水蒸气与红热的铁反应，
将水转化为氢气，同时生成四氧化三铁。模拟实验装置如图3所示。
①该反应的文字或符号表达式是 。
②加热铁粉前，应先通入水蒸气一段时间，目的是 。
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③图2是同学们设计的创新实验。由图2可知V（a）：V（b）＝2：1，导线a端连接的是电源
极（填“正”或“负”），该实验说明水是由 组成的。要确定正负极产生气体的质量
比，还需要的数据有 （填字母）。
A.水分子的质量
B.氢气、氧气的密度
C.氢原子、氧原子的质量
13．净水器已逐渐走进了千家万户，如图是家用净水器的模拟流程图。
（1）PP棉滤芯的主要作用是除去水中的泥沙、铁锈等不溶物，其原理与化学实验中的过滤操作相同。
实验室进行过滤操作时，玻璃棒的作用是 。滤纸是过滤最重要的实验用品，滤纸表面有无数
微小孔径、遇水不易破碎，常用滤纸按孔径大小分类如表，以下会影响过滤的速度的因素有
（填序号）。
滤纸型号 快速 中速 慢速
最大孔径/ m 10﹣12 6﹣8 3﹣6
A．滤纸的孔径
μ
大小 B．滤纸的形状
使用天平称量试剂时，干燥的固体试剂应该放在纸上或容器中称量，称量固体所用的称量纸表面应该光
滑，最好不用滤纸替代称量纸，原因是 。
（2）活性炭滤芯可以除去水中的有机物残留、异味等，这是利用了活性炭的 作用。
（3）反渗透滤芯可以除去水中重金属、细菌及病毒等，制造纯净水。利用该净水器制得的水是
（填“硬水”或“软水”）。
（4）家用净水器在制造纯净水的同时还会产生一定比例的废水，流程图中有 A、B、C三个阀门，其中
排出废水的阀门是 。
（5）某同学根据所学的净水知识，尝试利用饮用水瓶和纱布、活性炭等自制成如图所示装置进行运河
水的净化。其中，装置制作较合理的是 （填“A”或“B”）。通过该装置净化后的水
（填“适宜”或“不宜”）直接饮用。
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（6）混合物分离的一般思路和方法是（将序号排序） 。
a.分析混合物成分 b.找到分离方法 c.寻找成分性质差异
（2024•常州）兴趣小组取京杭大运河水样进行净化实验。
（1）设计：运河水中含有泥沙等不溶性杂质以及色素、异味、矿物质、微生物等。
①可以通过 （填操作名称）去除泥沙等不溶性杂质。
②图为活性炭吸附后的微观图示，活性炭具有 结构，可以吸附色素和异味分子。
（2）净化：将饮用水瓶和纱布、活性炭等组合成如图所示装置进行水的净化。其中，装置制作较合理
的是 （选填“A”或“B”）。通过该装置净化后的水 （选填“适宜”或“不
宜”）直接饮用。
（3）总结：
①混合物分离的一般思路和方法是（将序号排序） 。
a．分析混合物成分
b．找到分离方法
c．寻找成分性质差异
②自制净水器净水材料的选择需要考虑的因素有（写一条） 。
14.（2009•揭阳·中考真题）生活中处处有化学．请你用化学知识回答以下生活中的问题；
（1）请将下列短文中带点的部分，用恰当的化学用语填写在横线上：
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太阳镜具有保护眼睛的功能．它的镜脚一般是由塑料（其中含有碳元素的 ）制成的，玻璃镜片
的主要成分是二氧化硅 ，且变色玻璃中含有离子 ．
（2）净化水的知识在日常生活有着广泛的应用．
（a）自制净水器中常加入 ，用于除去水中的异味和色素．
（b）井水中含有较多的钙、镁离子，为了降低硬度，可采用的方法是 ．
（3）郊外通常比较泥泞，如果你的交通工具是自行车，你回来进行清洗后是如何防止自行车生锈的：
．
（4）黄瓜富含维生素C，维生素C在pH＜7和低温的环境中较稳定，为减少维生素C的损失，食用黄
瓜时比较恰当的方法是 ．
15．（2023•锦州·中考真题）水是人类宝贵的自然资源。请回答下列问题：
（1）如图1是电解水实验的装置图。实验中连接电源正、负两极玻璃管内收集到的气体体积比约为
，该反应的化学方程式为 。
（2）用图2所示自制净水器处理得到的水 （填“是”或“不是”）纯净物。
（3）写出一种日常生活中节约用水的做法 。
16．（2023•常德·中考真题）水质监测是进行水资源保护科学研究的基础，若长期收集大量的水质监测数
据，可对水质污染趋势作出预测。某校项目学习小组对本地水质检测产生了浓厚兴趣，对水质检测报告
进行分析、对工业区污水处理后的水质成分进行了相关探究。
【水质检测报告评价与分析】
搜集资料：
水质检测标准表（部分数据）
序号 分类 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ
类
标准值
项目
1 水温（℃） 人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最
大温升≤1；周平均最大温降≤2
2 pH 6～9
3 溶解氧mg/L ≥ 7.5 6 5 3 2
4 高锰酸盐指数mg/L ≤ 2 4 6 10 15
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5 总磷mg/L ≤ 0.02 0.1 0.2 0.3 0.4
6 总氮mg/L ≤ 0.2 0.5 1 1.5 2
某地水质检测数据
时间 项目/单位 测量值 水质类别
pH 7.31 ﹣﹣
2023年6月 溶解氧（mg/L） 7.43 Ⅱ
总氮（mg/L 0.26 Ⅱ
总磷（mg/L 0.19 ？
高锰酸盐mg/L 1.91 Ⅰ
（1）评价
请结合水质分类标准判断，某地水质检测数据中其总磷的含量属于 类。
（2）分析
项目小组通过分析发现，氮磷含量未达Ⅰ类，可能是由于工业废水处理不到位、生活用水排放、农业上
的不合理使用造成的。对于水样中是否含有高锰酸盐，甲、乙两同学产生了分歧：甲同学认为高锰酸根
离子在溶液中为紫红色，不需要仪器检测，通过目测即可判断，乙同学认为目测不能判断，理由是
。
【检验处理后的水质成分】
项目小组在工业区电镀厂附近水域进行取样，检验经处理后排放的水中是否含有硫酸铜。
项目 实验步骤 实验现象 实验结论
方案一 取少量处理后的水于试管中，滴加 无蓝色沉淀产生 （填
适量碱溶液 “含有”或“不含有”）
Cu2+
方案二 取少量处理后的水于试管中， ①无明显现象 含有SO2−
4
①先滴加稀盐酸， ②
②再滴加适量溶液BaCl 。
2
项目学习小组经讨论后，提出“方案一”还可用其他方案代替，具体的实验步骤是
。
【交流讨论】
（ 1 ） 处 理 后 的 水 可 能 含 有 硫 酸 镁 ， 方 案 一 中 可 能 发 生 的 化 学 反 应 方 程 式 为
（若碱溶液为NaOH溶液）。
（2）处理后的水可能是硬水，在其中加入肥皂水，可能会出现 的现象。
【知识拓展】
污水的处理和利用可缓解水资源紧缺。污水经处理达标后的用途是 （填写一种即可）。
17．（2022•昆明·中考真题）水是一切生命体生存所必需的物质。
（1）爱护水资源，既要节约用水，也要防治水体污染。下列做法合理的是 （填标号）
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A.水龙头漏水不及时更换
B.生活污水集中处理和排放
C.洗脸水冲厕所
D.农业上合理使用农药和化肥
（2）①小新同学从翠湖取回水样，用自制净水器处理，净水器中活性炭可以 （填“吸附”
或“蒸馏”）水样中的异味和色素，所得的水 （填“是”或“不是”）纯水。
②向处理后的水样中加入肥皂水，振荡，观察到泡沫较少，浮渣较多，则该水样属于 （填
“硬水”或“软水”）。使用硬水会给生活和生产带来许多麻烦，生活中常用 的方法降低水
的硬度。
（3）NH Cl和KNO 在不同温度时的溶解度如下表，回答下列问题。
4 3
温度/℃ 20 30 40 50 60
溶解度/g NH Cl 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2
4
KNO 31.6 45.8 63.9 85.5 110
3
①40℃时，NH Cl的溶解度是 g。60℃时，向100g水中加入120g KNO 固体，所得溶液
4 3
的质量是 g。
②将等质量的NH Cl、KNO 饱和溶液分别由50℃降温至20℃，所得NH Cl溶液中溶质的质量分数
4 3 4
（填“＜”“＝”或“＞”）KNO 溶液中溶质的质量分数。
3
14
