2025年高中化學(xué)新教材同步必修第二冊(cè) 第5章　第2節(jié)　研究與實(shí)踐1　測(cè)定雨水的pH(教師用書(shū)獨(dú)具)

研究與實(shí)踐1測(cè)定雨水的pH(教師用書(shū)獨(dú)具)

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)资怯苫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

近年來(lái)，由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日漸增多，酸雨的問(wèn)題越來(lái)越突出。主要的危害有：

(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。

材料四酸雨的預(yù)防和治理措施

目前世界上減少二氧化硫排放量的主要措施有：

(1)原煤脫硫技術(shù)，可以除去燃煤中大約40%~60%的無(wú)機(jī)硫。

(2)優(yōu)先使用低硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等。

(3)改進(jìn)燃煤技術(shù)，減少燃煤過(guò)程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液態(tài)化燃煤技術(shù)是受到各國(guó)

歡迎的新技術(shù)之一。

(4)對(duì)煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進(jìn)行煙氣脫硫。目前主要用石灰法，可以除去煙氣中

85%~90%的二氧化硫氣體。

(5)開(kāi)發(fā)新能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能等。

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、乙兩地剛開(kāi)始下雨和雨快下完時(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(guān)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雨快下完時(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

思考提升

(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)始下雨和雨快下完時(shí)pH不同的原因。

答案(1)均為酸雨，乙更嚴(yán)重。因?yàn)閮傻赜晁畃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)，是因?yàn)椋篠O2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。

(3)雨快下完時(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)溶解較多的二氧化

硫，二氧化硫與水反應(yīng)產(chǎn)生的亞硫酸濃度較大，電離出的氫離子濃度也相應(yīng)較大。

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等。

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10μm以下的顆粒物，PM10會(huì)影響人體健康。

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。

-3

②我國(guó)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中SO2濃度限值(mg·m)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≤0.70

③SO2+I2+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，緩緩將氣體推入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或抽取空氣時(shí)，未抽滿(mǎn)500mL(答案合理即可)。

(5)酸性KMnO4溶液或溴水(