【同步课件】4.1 水资源及其利用(第3课时)课件+教学设计

课题1 水资源及其利用（第3课时 硬水和软水、蒸馏）教学设计

一、教材分析

本课时为人教版九年级化学上册第四单元课题 1《水资源及其利用》第 3 课时，承接上一课时水的净化（沉淀、过滤、吸附）内容。经过沉淀、过滤、吸附处理后的水，依旧含有可溶性钙、镁化合物，由此引出硬水与软水的概念、鉴别方法、硬水危害以及硬水软化方式，最后学习蒸馏操作。

教材从生活水壶结水垢真实现象切入，引出硬水、软水定义；重点安排肥皂水鉴别硬水软水的实验；介绍硬水在生活、生产当中带来的危害；区分生活中煮沸、实验室蒸馏两种硬水软化手段。蒸馏是初中水的净化中净化程度最高的方法，教材展示蒸馏装置，讲解仪器名称、操作要点、每一步操作的目的，对比沉淀、过滤、吸附、蒸馏四种净水方法的净化程度。

本节课属于混合物分离提纯知识的延续与提升，是对前面水净化知识的补充完善。沉淀、过滤只能除去不溶性杂质，而蒸馏可以除去水中可溶性杂质，完善学生对水净化完整认知。为后续学习纯净物、混合物，以及水的组成打下基础。

本课落实 2022 版义务教育化学课程标准，对应主题 “科学探究与化学实验”“物质的性质与应用”。帮助学生建立依据物质组成区分硬水软水的化学观念；通过实验鉴别、操作要点分析训练证据推理科学思维；依托肥皂水鉴别、蒸馏实验落实科学探究与实践；结合生活用水、生产锅炉实例，体会化学解决生活实际问题的价值，树立合理用水的科学态度与责任。

二、学情分析（指令 “学期分析”应为学情分析）

学生在前两课时已经学习水资源保护、沉淀‑过滤‑吸附等净水方法，知道经过自来水厂处理的自来水属于混合物，但不清楚自来水中还含有可溶性钙、镁化合物。

1. 知识层面
   生活见过水壶水垢，但是不知道水垢的成因，不了解硬水、软水的科学定义；容易混淆硬水软化的不同方法，分不清煮沸与蒸馏的适用场景；对蒸馏装置仪器、操作细节陌生。
2. 思维层面
   ：能够区分难溶性杂质，但是对可溶性杂质缺少直观认识；不能理解为什么过滤、吸附无法降低水的硬度；对于蒸馏操作中沸石、冷凝水下进上出等操作要求，不容易理解背后原理。
3. 实践层面
   肥皂水鉴别硬水软水操作简单易完成；蒸馏装置仪器多、操作复杂，课堂一般以演示实验为主，学生重点记住操作注意事项，分析错误操作带来的后果。
4. 素养层面
   学生对水垢、生活用水体验很深，可以利用生活现象驱动课堂，把课本知识和家庭生活结合，提升用化学知识解释生活现象的能力。

三、教学目标（融合四大核心素养）

1. 1.知道硬水、软水的定义，认识硬水中含有较多可溶性钙、镁化合物；能区分煮沸、蒸馏两种硬水软化方式，认识蒸馏是净化程度最高的净水方法，完善混合物分离提纯的化学观念。
2. 2.通过肥皂水对照实验现象判断硬水、软水，分析蒸馏各步操作的原理，对比不同净水方法净化程度，发展对比、证据推理的科学思维。
3. 3.掌握肥皂水鉴别硬水软水的实验操作；认识蒸馏装置仪器，记住蒸馏关键操作及作用，能够对实验操作进行正误辨析，提升观察分析实验的科学探究与实践能力。
4. 4.了解硬水在生活、生产中的危害，能够用化学知识解释水垢等生活现象，体会化学技术改善生活用水品质的价值，形成科学用水的科学态度与责任。

四、教学重难点

教学重点

1. 硬水、软水概念；肥皂水鉴别硬水和软水的实验方法。
2. 硬水的危害；硬水软化方法：生活中煮沸，实验室蒸馏。
3. 蒸馏装置主要仪器；蒸馏关键操作以及每一步的作用；蒸馏是净化程度最高的净水方法。

教学难点

1. 理解硬水的本质是含有较多可溶性钙、镁化合物，过滤、吸附不能降低水的硬度。
2. 理解蒸馏实验：沸石、冷凝管 “下进上出”、温度计位置等操作原理。
3. 区分沉淀、过滤、吸附、蒸馏的净化程度高低。

五、教学过程

（一）情境导入：生活现象引入新课（5 分钟）

教师活动

展示水壶内壁结有水垢的图片，提出问题：家里烧水的水壶时间久了，壶底会出现一层白色水垢，同学们见过这种现象吗？水垢是怎么产生的？上节课我们学习沉淀、过滤、吸附，经过这些操作得到的水是不是纯水？ 引出本节课课题：硬水和软水、蒸馏，出示本节课学习目标。

学生活动

结合生活经验思考水垢成因，齐读本节课学习目标。

设计意图

从学生熟悉的家庭烧水水垢现象创设情境，制造认知疑问，自然导入硬水软水主题，明确课堂学习任务。

过渡语

水壶当中的水垢，和水中溶解的钙、镁化合物有关系，化学上我们把水分为硬水和软水，接下来我们学习硬水、软水的定义。

（二）环节一：硬水与软水的概念（7 分钟）

教师活动

1. 板书概念：     硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水。软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
2. 讲解：水壶烧水时，水中可溶性钙、镁化合物受热，生成碳酸钙、氢氧化钙等沉淀，也就是我们看到的水垢。
3. 提问思考：经过过滤、活性炭吸附之后得到的水是软水吗？      小结：过滤只能除去难溶性杂质，活性炭主要除去色素和异味，二者都无法除去可溶性钙镁化合物，不能将硬水变为软水。

学生活动

记录硬水、软水定义；理解水垢形成原因，思考为什么过滤、吸附不能降低水的硬度。

设计意图

从水垢回归概念，突破易错点，让学生明白可溶性杂质不能通过过滤除去。

过渡语

我们肉眼没有办法直接看出来一杯水是硬水还是软水，课本当中给我们介绍了一种简单的鉴别方法，利用肥皂水来区分硬水和软水。

（三）环节二：硬水、软水的鉴别（10 分钟）

教师活动

1. 演示对照实验：取两支试管，分别取等量硬水、软水，向两支试管中滴加等量肥皂水，充分振荡，引导学生观察现象。
2. 归纳实验现象：      硬水：泡沫少，浮渣多； 软水：泡沫多，浮渣少。
3. 强调实验控制变量要点：水样体积要相同，滴加肥皂水的量必须相等。
4. 组织课堂小思考：能不能通过看水是否浑浊判断硬水软水？      小结：硬水、软水的区别在于可溶性钙镁化合物，外观上都可以是澄清透明，肉眼无法分辨。

学生活动

认真观察对比实验现象，记录鉴别方法；理解实验控制变量要求，完成课堂思考。

设计意图

通过对照实验建立证据推理，让学生依靠实验现象区分硬水软水，纠正 “看浑浊判断硬度” 的错误认知。

过渡语

硬水不仅仅会产生水垢，在生活和工业生产当中还会带来不少危害，接下来我们一起来认识硬水的危害。

（四）环节三：硬水的危害（8 分钟）

教师活动

展示图片资料，分生活、生产两个角度讲解硬水危害：

1. 生活方面
   ：洗衣服浪费肥皂，衣物容易变硬；长期烧水产生大量水垢。
2. 工业生产方面
   ：锅炉内结水垢，受热不均，严重时会引发锅炉爆炸，造成安全事故。      补充拓展：长期饮用硬水对人体泌尿系统会带来一定负担。 提问：既然硬水有这么多麻烦，我们如何把硬水转化为软水？

学生活动

阅读资料，归纳硬水的各类危害；思考硬水软化可行方法。

设计意图

结合真实生产生活实例，让学生感受硬水带来的现实问题，引出硬水软化的学习。

过渡语

针对硬水软化，生活当中有简单办法，实验室有净化程度更高的方法，生活常用煮沸，实验室使用蒸馏。

（五）环节四：硬水的软化；蒸馏实验（18 分钟）

教师活动

1. 硬水软化两种途径： ①生活中：煮沸。将硬水加热煮沸，部分可溶性钙、镁化合物转化为沉淀，降低水的硬度。 ②实验室：蒸馏，得到净化程度最高的水 —— 蒸馏水，蒸馏水属于纯净物。
2. 展示蒸馏整套装置，逐个认识仪器：蒸馏烧瓶、温度计、酒精灯、陶土网、冷凝管、牛角管、锥形瓶。
3. 讲解蒸馏原理：利用液态混合物各组分沸点不同进行分离，水受热汽化变成水蒸气，水蒸气经冷凝管冷却液化，得到蒸馏水。

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