2020年高中化學(xué)新教材同步必修第二冊(cè)研究與實(shí)踐匯編

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(chē)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(chē)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(mǎn)500mL(答案合理即可)。(5)酸性KMnO4溶液、溴水(答案合理即可)。(6)取平均值，使測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確。解析(4)推動(dòng)注射器活塞速率太快，會(huì)導(dǎo)致二氧化硫不能完全反應(yīng)，從而導(dǎo)致計(jì)算的結(jié)果偏低；結(jié)果偏低。(5)二氧化硫能使酸性KMnO4溶液、溴水褪色，因此能用酸性KMnO4溶液、溴水代替碘水。

研究與實(shí)踐了解車(chē)用能源研究目的1.了解汽車(chē)動(dòng)力的變遷。2.從給汽車(chē)提供動(dòng)力，提高能源利用率，減小環(huán)境污染等不同角度，分析和比較不同燃料與能量的轉(zhuǎn)化方式的優(yōu)劣，體會(huì)開(kāi)發(fā)新的車(chē)用能源的重要意義。閱讀材料，了解汽車(chē)動(dòng)力、燃料(能源)使用的歷史1765年，英國(guó)人瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)；1770年，法國(guó)人古諾研制出了世界上第一輛蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的三輪車(chē)，車(chē)的前部裝有一個(gè)鍋爐，利用煤燃燒產(chǎn)生的蒸汽，推動(dòng)氣缸中的活塞來(lái)驅(qū)動(dòng)前輪運(yùn)行。1860年法國(guó)人萊諾以煤氣作為燃料，研制出世界上最早的氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，1876年德國(guó)人奧托又對(duì)萊諾的發(fā)明進(jìn)行了改進(jìn)提高，使得氣體燃料與空氣的混合更為充分，進(jìn)而提高了氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。但無(wú)論是蒸汽機(jī)還是氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，由于龐大的體積、復(fù)雜的管道系統(tǒng)以及偏低的熱效率，使得其在汽車(chē)上的應(yīng)用無(wú)法實(shí)現(xiàn)。直到19世紀(jì)下半葉，隨著全球石油工業(yè)的興起，汽油、柴油等液體燃料的出現(xiàn)才徹底改變了這一局面。液體燃料較之氣體燃料便于儲(chǔ)存和攜帶的優(yōu)點(diǎn)，使得汽車(chē)進(jìn)入20世紀(jì)后迅速得到普及并快速發(fā)展，以石油為原料的液體燃料目前依然是汽車(chē)的主要燃料。歸納總結(jié)1.汽車(chē)動(dòng)力的變遷：近二三百年來(lái)，人類(lèi)相繼發(fā)明了蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力機(jī)械。(1)蒸汽機(jī)是先用燃料將鍋爐里的水加熱，利用水產(chǎn)生的蒸汽頂起活塞，產(chǎn)生動(dòng)力。能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)多，利用率低。(2)內(nèi)燃機(jī)(燃料發(fā)動(dòng)機(jī))，是一種通過(guò)使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力。燃料主要是石油燃料，排出的廢氣中含有害氣體的成分較高。(3)電動(dòng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)器，它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，產(chǎn)生動(dòng)力。2.汽車(chē)燃料、能源的變遷自汽車(chē)問(wèn)世以來(lái)，它使用的燃料經(jīng)歷了從煤到汽油的變遷。煤、石油短時(shí)間內(nèi)不可再生，大量消耗煤、石油還帶來(lái)了一些環(huán)境問(wèn)題，如溫室效應(yīng)、酸雨、霧霾等。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)替代內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力汽車(chē)將是發(fā)展趨勢(shì)。燃料電池是一種直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。從理論上來(lái)講，只要連續(xù)供給燃料，燃料電池便能連續(xù)發(fā)電，能量轉(zhuǎn)化效率高，且比能量高、無(wú)噪音，無(wú)污染，正在成為理想的能源利用方式。燃料電池的主要構(gòu)成組件為：電極(Electrode)、電解質(zhì)隔膜(ElectrolyteMembrane)與集電器?，F(xiàn)在需要研究電極、電解質(zhì)等電池基本構(gòu)成材料的性質(zhì)和材料之間的相容性。問(wèn)題討論1.下表列出1mol常用燃料完全燃燒生成CO2(g)及H2O(l)時(shí)放出的熱量，結(jié)合燃燒反應(yīng)，解答下列問(wèn)題：燃料①氫氣②煤的主要成分碳(C)③天然氣的主要成分甲烷④乙醇⑤汽油的主要成分之一辛烷(C8H18)放出熱量/kJ286393.589013665500序。(2)從燃燒產(chǎn)物分析，最環(huán)保的燃料是________。(3)一般來(lái)說(shuō)，與氧氣接觸面積大，耗氧量小，含碳燃料燃燒越充分，表中四種含碳燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生污染物最少的是________。(4)分別計(jì)算1g上述五種燃料完全燃燒，放出的熱量。(5)從資源、污染、熱值的角度你選用哪種車(chē)用燃料？提示(1)①2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2H2O②C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2③CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2＋2H2O④C2H6O＋3O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2＋3H2O⑤C8H18＋eq\f(25,2)O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))8CO2＋9H2O辛烷＞乙醇＞甲烷＞碳＞氫氣。(2)氫氣(3)甲烷(4)①H2：286kJ×eq\f(1,2)＝143kJ②C：393.5kJ×eq\f(1,12)≈32.8kJ③CH4：890kJ×eq\f(1,16)≈55.6kJ④C2H6O：1366kJ×eq\f(1,46)≈29.7kJ⑤C8H18：5500kJ×eq\f(1,114)≈48.2kJ(5)天然氣或乙醇、汽油2.某同學(xué)根據(jù)所查閱的資料，繪制了三種可燃物在空氣中發(fā)生燃燒反應(yīng)的能量變化示意圖。根據(jù)示意圖，你認(rèn)為可燃物________(填“A”“B”或“C”)更適合用作車(chē)用燃料，選擇的理由是_______________________________________________________________________。提示A可燃物A、B燃燒放出的能量差不多，比可燃物C多，但A點(diǎn)燃所需能量低，更容易點(diǎn)火。3.汽車(chē)尾氣中含有150～200種化合物，其中對(duì)人體健康造成危害的主要有一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物等。目前解決汽車(chē)尾氣污染問(wèn)題所采取的措施主要有哪些？提示發(fā)展新能源汽車(chē)(純電動(dòng)汽車(chē)，燃料電池汽車(chē)等)；將汽車(chē)尾氣通過(guò)凈化裝置，轉(zhuǎn)化后再排放。當(dāng)高溫的汽車(chē)尾氣通過(guò)凈化裝置時(shí)，催化劑將增強(qiáng)一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸锶N氣體的活性，促使其進(jìn)行一定的