設(shè)計(jì)海水淡化裝置（解析版）

活動(dòng)17設(shè)計(jì)海水淡化裝置水是維系生命與健康的基本需求，地球雖然有71%的面積為水所覆蓋，但是淡水資源卻極其有限。在全部水資源中，97.47%是無(wú)法飲用的咸水。在余下的2.53%的淡水中，有87%是人類(lèi)難以利用的兩極冰蓋、高山冰川和永凍地帶的冰雪。人類(lèi)真正能夠利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，僅占地球總水量的0.26%，而且分布不均。020年，全國(guó)水資源總量31605.2億立方米。中國(guó)是世界上用水量最多的國(guó)家。2020年，全國(guó)用水總量5812.9億立方米。161全世界的淡水資源僅占其總水量的2.5%，其中70%以上被凍結(jié)在南極和北極的冰蓋中，加上難以利用的高山冰川和永凍積雪，有86%的淡水資源難以利用。人類(lèi)真正能夠利用的淡水資源是江河湖泊和地下水中的一部分，僅占地球總水量的0.26%.全世界有116的人口、約10億多人缺水。因此，海水淡化裝置的應(yīng)用是解決淡水資源短缺問(wèn)題的重要方法。設(shè)計(jì)海水淡化裝置實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生融入真實(shí)的物理情境，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)水及環(huán)保意識(shí)，全面提高學(xué)生的物理與環(huán)境關(guān)系的素養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中，將物態(tài)變化知識(shí)應(yīng)用在實(shí)際生活中，讓學(xué)生學(xué)有所用，拒絕紙上談兵。并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)會(huì)小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的合作與交流能力。結(jié)合物態(tài)變化中的汽化知識(shí)進(jìn)行海水淡化裝置的設(shè)計(jì)，感受自然界的水循環(huán)的魅力。尋找汽化中的應(yīng)用——蒸餾，結(jié)合化學(xué)所學(xué)的“蒸餾”的原理來(lái)進(jìn)一步設(shè)計(jì)完善海水的淡化裝置。（1）成立實(shí)驗(yàn)小組并查閱相關(guān)資料以小組為單位查閱相關(guān)資料，將資料分類(lèi)整理。也可觀看海水淡化相關(guān)的紀(jì)錄片。（2）設(shè)計(jì)海水淡化裝置確定海水淡化裝置的實(shí)驗(yàn)原理。選擇海水淡化裝置的實(shí)驗(yàn)器材，并進(jìn)行組裝。小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。展示小組海水淡化裝置并進(jìn)行交流以小組為單位進(jìn)行海水淡化裝置的成果展示。以小組為單位進(jìn)行交流點(diǎn)評(píng)。（4）實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)方案小組合作交流實(shí)驗(yàn)裝置的不足并進(jìn)行改進(jìn)，提出改進(jìn)方案。單選題：本大題共6小題1.我國(guó)是世界人均水資源貧乏的國(guó)家之一。愛(ài)護(hù)水資源是我們應(yīng)盡的義務(wù)。我們不僅要節(jié)約用水，同時(shí)還要防止水體污染。下列措施中不合理的是(

)A.生活中不使用含磷洗滌劑 B.禁止施用農(nóng)藥化肥

C.生活污水經(jīng)凈化后再排放 D.禁止在江河邊傾倒垃圾【答案】B

【解析】【分析】

本題考查的是防治水體污染的知識(shí)，屬于基礎(chǔ)題型，難度不大。

減少化肥和農(nóng)藥的不合理利用，禁止生活廢水和工業(yè)廢水的任意排放，禁止垃圾傾倒到江河中，使用無(wú)磷洗衣粉等都有利于防止水污染。

【解答】

A.含磷洗滌劑的使用會(huì)對(duì)河流湖泊的生態(tài)環(huán)境造成破壞，所以使用不含磷的洗滌劑可以防止水體污染，故A說(shuō)法合理，不符合題意；

B.減少化肥和農(nóng)藥的不合理利用可以防止水體污染，但是合理的使用也是必要的，所以不可能禁止施用農(nóng)藥化肥，故B說(shuō)法不合理，符合題意；

C.生活污水經(jīng)過(guò)凈化后再排放可以減少對(duì)水體的污染，故C說(shuō)法合理，不符合題意；

D.在江河邊傾倒垃圾會(huì)有垃圾或者污染液體流入到河水中從而污染水體，所以需要禁止在江河邊傾倒垃圾，故D說(shuō)法合理，不符合題意。

故選：B。2.科學(xué)家預(yù)言：“水不久將成為一個(gè)深刻的社會(huì)危機(jī)．”這是因?yàn)?

)A.地球上水很少，不能滿(mǎn)足人類(lèi)的需要

B.土地沙漠化，使空氣中水蒸氣不斷減少

C.由于表面氣溫的作用，水會(huì)被不斷蒸發(fā)掉

D.淡水資源不充足，分布又很不均勻，而且人類(lèi)活動(dòng)使水不斷地受到污染【答案】D

【解析】解：A、地球上水很多，但是可利用的淡水資源不充足，故A錯(cuò)誤；

B、空氣中的水蒸氣的總量變化很少，故B錯(cuò)誤；

C、水在自然界中能循環(huán)，不會(huì)因?yàn)檎舭l(fā)而缺水，故C錯(cuò)誤。

D、淡水資源不充足，分布又很不均勻，而且人類(lèi)活動(dòng)使水不斷地受到污染，使淡水資源越來(lái)越緊缺，故D正確。

故選：D。

根據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行分析，地球上水資源豐富，但是可利用的淡水資源不充足，缺水指的是缺淡水

本題考查了地球上得水資源狀況，完成此題，可以依據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行3.如圖所示，四個(gè)節(jié)氣對(duì)應(yīng)的物態(tài)變化吸熱的是(

)A.驚蟄冰化水

B.立秋露珠形

C.立冬霜來(lái)降

D.大寒掛霧凇【答案】A

【解析】解：A.冰化成水，屬于熔化現(xiàn)象，需要吸熱，故A符合題意；

B.露是空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的小水滴，需要放熱，故B不符合題意；

C.霜是空氣中的水蒸氣凝華形成的固態(tài)小冰晶，需要放熱，故C不符合題意；

D.“霧凇”是固態(tài)小冰晶，是水蒸氣凝華形成的，屬需要放熱，故D不符合題意。

故選：A。

(1)物質(zhì)由氣態(tài)直接變?yōu)楣虘B(tài)叫凝華，物質(zhì)由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)叫升華；由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)叫液化，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)叫汽化；由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)叫熔化，由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)叫凝固；

(2)吸收熱量的物態(tài)變化過(guò)程有：熔化、汽化和升華；放出熱量的物體變化過(guò)程有：凝固、液化和凝華。

判斷物態(tài)變化，關(guān)鍵是分清物質(zhì)變化前后的狀態(tài)，是中考熱學(xué)知識(shí)考查的熱點(diǎn)內(nèi)容。4.如圖所示的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為某物質(zhì)通過(guò)放熱、吸熱呈現(xiàn)甲、乙、丙三種物態(tài)間的變化，根據(jù)圖示所提供的信息，以下論述正確的是(

)

A.物質(zhì)由丙狀態(tài)變到乙狀態(tài)，有壓縮體積和降低溫度兩種方式

B.示例中霧凇的形成過(guò)程需要放熱，是凝固現(xiàn)象

C.分析所給信息，可知該物質(zhì)在甲狀態(tài)時(shí)是非晶體

D.晨霧的形成過(guò)程與該物質(zhì)由甲到乙的變化過(guò)程相同【答案】A

【解析】解：霧凇是水蒸氣凝華形成的，凝華放熱，由圖中信息可知，丙是水蒸氣、甲是冰、乙是水。

A.由丙到乙，由水蒸氣到水，是液化，降低溫度和壓縮體積是液化的兩種方式，故A正確；

B.霧凇是由空氣中的水蒸氣凝華形成的小冰晶附著在枝條上形成的，凝華放熱，故B錯(cuò)誤；

C.由分析可知甲是冰，冰屬于晶體，故C錯(cuò)誤；

D.甲到乙是固態(tài)冰到液態(tài)水，晨露是因?yàn)樵绯繙囟鹊停諝庵械乃魵馐芾湟夯尚∷卧斐傻?，是氣態(tài)到液態(tài)的過(guò)程，故D錯(cuò)誤。

故選：A。

通過(guò)圖示我們分析可以看出，丙到乙到甲不斷放熱，丙直接到甲是霧凇形成，所以丙是水蒸氣；甲是固態(tài)冰；所以乙是液態(tài)水，由此逐個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行分析即可得出結(jié)論。

此題考查了物態(tài)變化的推斷，確定甲、丙的狀態(tài)是解答此題的關(guān)鍵。5.固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)是物質(zhì)常見(jiàn)的三種狀態(tài)，某物質(zhì)通過(guò)放熱、吸熱在甲、乙、丙三種物態(tài)之間轉(zhuǎn)化，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(

)A.由甲到乙是凝固過(guò)程，冰的形成與該過(guò)程相同

B.由乙到丙是汽化過(guò)程，衣服晾干與該過(guò)程相同

C.由丙到甲是凝華過(guò)程，霜的形成與該過(guò)程相同

D.由乙到丙是升華過(guò)程，冰雪消融與該過(guò)程相同

【答案】A

【解析】解：由圖知，丙放熱變化成甲，甲放熱變化成乙，而乙吸熱直接變化成丙，則丙為氣態(tài)，甲為液態(tài)，乙為固態(tài)，

A、則甲到乙是凝固過(guò)程，如：冰的形成，故A正確；

BD、乙到丙是升華過(guò)程，如：冰凍的衣服也能晾干，樟腦丸變小等，冰雪消融是熔化過(guò)程，故BD錯(cuò)誤；

C、丙到甲是液化過(guò)程，如：“白氣”的形成，露水的形成等，故C錯(cuò)誤。

故選：A。

在物態(tài)變化中，熔化、汽化和升華需要吸熱，凝固、液化和凝華需要放熱，結(jié)合圖中甲、乙、丙之間的吸放熱情況分析出各個(gè)物質(zhì)的物態(tài)。

本題考查了6種物體變化的吸放熱特點(diǎn)，根據(jù)圖中甲、乙、丙之間的吸放熱情況分析出甲、乙、丙各自的物態(tài)是解題的關(guān)鍵。6.我國(guó)是嚴(yán)重缺水的國(guó)家，水資源人均占有量是世界平均值的25%，是世界上人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。了解地球的水循環(huán)知識(shí)，提高節(jié)水意識(shí)，培養(yǎng)良好的用水習(xí)慣，是我們每個(gè)公民的義務(wù)和責(zé)任。關(guān)于地球的水循環(huán)，下列說(shuō)法正確的是(

)A.海水吸熱，汽化形成水蒸氣

B.水蒸氣與冷空氣接觸，熔化成小水滴

C.小水滴遇到更冷的氣流，凝華形成小冰珠

D.小冰珠在降落過(guò)程中，液化形成雨水【答案】A

【解析】A.液態(tài)水到氣態(tài)水蒸氣是汽化；B.水蒸氣遇冷降溫液化成小水珠；C.小水珠變成小冰珠是凝固；D.小冰珠變成雨水是熔化。二、填空題：本大題共4小題7.如圖，是水循環(huán)的示意圖，過(guò)程①發(fā)生的物態(tài)變化是______；過(guò)程②中水蒸氣有的______形成小冰晶，有的______形成小水滴，形成千姿百態(tài)的云。(均填物態(tài)變化)

【答案】汽化

凝華

液化

【解析】解：水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)跑到空中，所以這種物態(tài)變化是汽化，汽化吸熱。

高空中的水蒸氣遇冷會(huì)凝華成小冰晶或液化變?yōu)樾∷?，物質(zhì)在凝華、液化過(guò)程中都要放熱。

故答案為：汽化；凝華；液化。

汽化是指物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程需要吸熱，它包括蒸發(fā)和沸騰兩種形式。

物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐后w的變化是液化，液化要放出熱量；

凝華是指物質(zhì)由氣態(tài)直接變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程需要放熱。

確定物體到底發(fā)生了哪種物態(tài)變化，關(guān)鍵是要確定物質(zhì)原來(lái)的狀態(tài)和現(xiàn)在的狀態(tài)。淡水資源缺乏已經(jīng)是一個(gè)世界性的普遍現(xiàn)象，利用太陽(yáng)能、海水等資源獲得淡水具有重要的戰(zhàn)略意義。如圖為某同學(xué)在科學(xué)小創(chuàng)作時(shí)設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能海水淡化器裝置，在海水淡化過(guò)程中發(fā)生的物態(tài)變化是先______后______。

【答案】汽化;液化

【解析】[1][2]在海水淡化過(guò)程中先讓海水汽化變成水蒸氣，發(fā)生汽化現(xiàn)象，水蒸氣遇到冷的塑料罩發(fā)生液化現(xiàn)象，凝結(jié)成小水珠，獲得淡水，所以發(fā)生的物態(tài)變化是先汽化后液化。在干旱地區(qū)可通過(guò)人工降雨的方法向天取水，人工降雨時(shí)可通過(guò)火箭彈把干冰(固態(tài)二氧化碳)播撒到冷云中，干冰

(填物態(tài)變化名稱(chēng))

(填“吸熱”或“放熱”)，使其周?chē)h(huán)境溫度降低，空氣中的水蒸氣迅速變成小液滴或小冰晶，導(dǎo)致降雨．水是生命之源，在平時(shí)的生活中我們要養(yǎng)成節(jié)約用水的好習(xí)慣，你的具體做法是

．【答案】升華

吸熱

用淘米水澆花等如圖是自然界中水循環(huán)的示意圖，請(qǐng)你填寫(xiě)下列自然界中水的物態(tài)變化。

(1)云：水蒸氣在高空遇冷______成小水珠或______成小冰晶，飄在空中；

(2)雨：云中小水珠(冰晶)→凝聚變大→下降→大冰晶______→大水珠(雨)；

(3)雹：云中小水珠→隨氣流上升到0℃以下的高空→______成冰珠→上下翻騰→聚大下落→雹；

(4)雪：冬天，高空水蒸氣遇冷______成小冰晶→聚集成雪花→飄落?！敬鸢浮恳夯?/p>

凝華

熔化

凝固

凝華

【解析】解：(1)水蒸氣遇冷液化成小水滴或凝華成小冰晶，這些小顆粒被空氣中的上升氣流頂起，從而形成云；

(2)雨是液態(tài)，是由水蒸氣遇冷液化形成或由固態(tài)的小冰晶熔化形成；

(3)雹是小水滴凝固形成的小冰晶；

(4)雪的形成：云中的水汽向冰晶表面上凝華，在這種情況下，冰晶增長(zhǎng)得很快，當(dāng)小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時(shí)，便落到地面，這就是雪花；

故答案為：(1)液化；凝華；(2)熔化；(3)凝固；(4)凝華。

分析物態(tài)變化首先要知道物態(tài)變化的定義，然后看物質(zhì)由什么狀態(tài)變?yōu)榱耸裁礌顟B(tài)，從而得出結(jié)論。

然界中水的三態(tài)變化現(xiàn)象，物態(tài)變化是中考必考的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握。三、實(shí)驗(yàn)探究題：本大題共1小題11.如圖所示是模擬大自然中雨的形成的實(shí)驗(yàn)裝置圖。(1)組裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，要根據(jù)________________________(選填“酒精燈”“酒精燈及其火焰”或“燒瓶”)的高度，先固定好鐵圈，然后再依次固定好其他器材。(2)點(diǎn)燃酒精燈給燒瓶中的水加熱，當(dāng)水沸騰時(shí)，在瓶口的上方傾斜放置一金屬盤(pán)，一段時(shí)間后，觀察到金屬盤(pán)的底部出現(xiàn)________，這是________在金屬盤(pán)上________(填物態(tài)變化名稱(chēng))形成的。(3)若要使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯，可以在金屬盤(pán)內(nèi)盛放適量的________(選填“冰塊”或“熱水”)。(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)，握金屬盤(pán)的手感覺(jué)到金屬盤(pán)的溫度明顯________(選填“升高”或“降低”)，下列生活中的實(shí)例與此現(xiàn)象原理一致的是________(填序號(hào))。①夏天飲料里加冰塊②北方儲(chǔ)存蔬菜的菜窖里常放幾大桶水③蒸籠蒸饅頭④通過(guò)灑水，給地面降溫【答案】(1)酒精燈及其火焰；(2)小水珠；水蒸氣；液化；(3)冰塊；(4)升高；③

【解析】解：

(1)組裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，要根據(jù)酒精燈及其火焰高度，先固定好鐵圈，然后再依次固定好其他器材。

(2)點(diǎn)燃酒精燈給燒杯中的水加熱，當(dāng)水沸騰時(shí)，往瓶口的上方傾斜放置一金屬盤(pán)，一段時(shí)間后，觀察到金屬盤(pán)的底部出現(xiàn)小水珠，這是因?yàn)樗魵庥捎诮禍囟l(fā)生了液化。

(3)要使金屬盤(pán)的溫度變低，可加入冰塊。冰塊熔化吸熱，使金屬盤(pán)變冷，可使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯