2020年高中化學(xué)新教材同步必修第二冊(cè) 研究與實(shí)踐 測(cè)定雨水的pH

研究與實(shí)踐測(cè)定雨水的pH研究目的酸雨對(duì)環(huán)境危害巨大，人們已經(jīng)采取多種措施來(lái)防治酸雨。通過(guò)以下活動(dòng)了解測(cè)定雨水pH的方法，認(rèn)識(shí)酸雨的危害，激發(fā)保護(hù)環(huán)境的緊迫感。材料閱讀材料一酸雨的概念酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水，其酸度可能高出正常雨水100倍以上。常溫下二氧化硫溶于水生成亞硫酸，其酸性強(qiáng)于碳酸。材料二酸雨的形成酸雨形成是一種復(fù)雜的大氣化學(xué)和物理現(xiàn)象。酸雨中含有多種無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，絕大部分是硫酸和硝酸，多數(shù)情況下以硫酸為主。造成酸雨的罪魁禍?zhǔn)资怯捎诨剂先紵a(chǎn)生的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、工業(yè)加工和礦石冶煉過(guò)程產(chǎn)生的二氧化硫轉(zhuǎn)化而成的。其形成的化學(xué)反應(yīng)可以隨雨雪的形成或降落而發(fā)生，也可以在空氣中發(fā)生反應(yīng)被降水吸收形成酸雨，可以是當(dāng)?shù)嘏欧诺?，也可以是從遠(yuǎn)處遷移來(lái)的。煤和石油燃燒以及金屬冶煉等釋放到大氣中的SO2通過(guò)氣相或液相反應(yīng)生成硫酸。高溫燃燒生成一氧化氮(NO)，排入大氣后大部分轉(zhuǎn)化為二氧化氮(NO2)，遇水生成硝酸和亞硝酸。概括起來(lái)，酸雨的形成必須具備以下幾個(gè)條件：可產(chǎn)生污染源；有利的氣候條件，使其發(fā)生反應(yīng)和變化；大氣中的堿性物質(zhì)濃度較低，對(duì)酸性降水的緩沖能力很弱；容易受到酸雨影響或損害的接受體。材料三酸雨的危害進(jìn)害有：(1)酸雨可導(dǎo)致土壤酸化。(2)酸雨能誘發(fā)植物病蟲(chóng)害，使農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量下降。(3)酸雨能使非金屬建筑材料(混凝土、砂漿和灰砂磚)表面硬化水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，從而損壞建筑物。實(shí)驗(yàn)器材pH試紙，標(biāo)準(zhǔn)比色卡，pH計(jì)，收集的雨水，自來(lái)水，燒杯，玻璃棒實(shí)驗(yàn)步驟(1)分別收集甲、乙兩地剛下雨和下雨快結(jié)束時(shí)的雨水備用(2)用pH試紙粗略測(cè)定雨水的pH用玻璃棒蘸取收集的雨水并涂在pH試紙上，觀察試紙顏色的變化，并與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比，記錄數(shù)據(jù)。(3)精確測(cè)定收集的雨水放置過(guò)程中pH的變化將收集的雨水倒入燒杯，把pH計(jì)的電極端浸入燒杯內(nèi)，讀取pH計(jì)所顯示的示數(shù)，用水清洗玻璃電極，重復(fù)3次，求其平均值。雨樣剛開(kāi)始下雨時(shí)雨樣的pH雨快結(jié)束時(shí)雨樣的pH時(shí)間/小時(shí)02460246測(cè)試點(diǎn)甲5.224.914.734.725.365.084.924.90測(cè)試點(diǎn)乙4.814.624.534.525.064.874.644.62結(jié)論與討論(1)通過(guò)上述數(shù)據(jù)判斷此次降雨甲、乙兩地是否為酸雨，哪個(gè)地區(qū)酸雨更嚴(yán)重。(2)分析放置過(guò)程中雨水pH變化的原因。(3)分析開(kāi)始下雨，和雨快結(jié)束時(shí)pH不同的原因。答案(1)均為酸雨，乙更嚴(yán)重。因?yàn)閮傻豴H均小于5.6，乙地pH更小。(2)酸雨的酸性隨放置時(shí)間的增長(zhǎng)而增強(qiáng)。(SO2＋H2O=H2SO3,2H2SO3＋O2=2H2SO4)(3)雨快結(jié)束時(shí)收集的雨水pH略大于剛開(kāi)始下雨時(shí)收集的雨水pH。因?yàn)閯傞_(kāi)始下雨時(shí)會(huì)溶解較多也相應(yīng)較大。理解應(yīng)用1.如圖為某城市某日空氣質(zhì)量報(bào)告內(nèi)容。(1)該日空氣首要污染物是什么？對(duì)人體健康是否有影響？(2)該日空氣質(zhì)量屬于哪個(gè)等級(jí)？(3)該市的污染物NO2、CO主要來(lái)源于哪里？主要的危害有哪些？(4)該市SO2的指數(shù)很小，他們是如何減少燃煤中SO2的排放的？答案(1)PM10；PM10會(huì)影響人體健康。(2)該日空氣質(zhì)量指數(shù)為79，空氣質(zhì)量等級(jí)屬于良。(3)機(jī)動(dòng)車尾氣中含有NO2、CO；NO2、CO直接影響人體健康，會(huì)引起光化學(xué)煙霧、酸雨等。(4)向燃煤中加入石灰石或生石灰。解析(1)首要污染物是指污染最重的污染物，根據(jù)空氣質(zhì)量報(bào)告，PM10數(shù)值最大，所以該日空氣首要污染物是PM10；PM10指的是環(huán)境空氣中塵埃在10微米以下的顆粒物，PM10會(huì)影響人體健康。(2)該日空氣質(zhì)量指數(shù)為79，空氣質(zhì)量等級(jí)屬于良。(3)機(jī)動(dòng)車尾氣中含有NO2、CO；NO2、CO直接影響人體健康，會(huì)引起光化學(xué)煙霧、酸雨等。(4)向燃煤中加入石灰石或生石灰可以有效控制SO2的排放。2.某地區(qū)經(jīng)常有酸雨降落，為粗略測(cè)定空氣中SO2的含量，某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。資料①室溫下，碘的溶解度為0.029g。②我國(guó)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中SO2濃度限值(mg·m－3)如表。一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)≤0.15≤0.50≤0.70③SO2＋I(xiàn)2＋2H2O=H2SO4＋2HI。實(shí)驗(yàn)步驟①檢查裝置氣密性。②向C裝置中加入1.0mL溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.27×10－6g·mL－1的碘水(ρ≈1.0g·mL－1)，滴入2～3滴淀粉溶液。③打開(kāi)彈簧夾________(填“a”或“b”)，關(guān)閉另一個(gè)彈簧夾，抽拉注射器吸取500mL空氣，再開(kāi)、閉相應(yīng)彈簧夾，緩緩?fù)茪怏w進(jìn)入C裝置，重復(fù)上述操作多次。當(dāng)C中溶液顏色________時(shí)，停止推動(dòng)注射器的活塞。④實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。(1)完善步驟③的內(nèi)容。(2)如何檢查裝置氣密性？(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，C裝置中原有蒸餾水對(duì)實(shí)驗(yàn)有無(wú)影響？(4)實(shí)驗(yàn)中哪些因素會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏低？(5)可以采用什么試劑代替C裝置中碘的淀粉溶液？(6)該小組在同一地點(diǎn)進(jìn)行了3次實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)活塞次數(shù)記錄如表(每次抽氣為500mL)。進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)的目的是什么？實(shí)驗(yàn)序號(hào)123推動(dòng)次數(shù)192021答案(1)b由藍(lán)色變成無(wú)色(2)關(guān)閉彈簧夾b，打開(kāi)彈簧夾a，將注射器活塞從右向左推，如果A中得到水的體積等于注射器活塞推動(dòng)的體積，說(shuō)明裝置的氣密性良好。(3)無(wú)影響。(4)推動(dòng)注射器活塞速率太快、抽取空氣時(shí)，未抽滿500mL(答案合理即可)。(5)酸性KMnO4溶液、溴水