高中 化學(xué) 必修 第二冊(cè) 第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素《研究與實(shí)踐1 測(cè)定雨水的pH》課件

研究與實(shí)踐1測(cè)定雨水的pH

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素研究目的酸雨對(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。閱讀材料材料一

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

酸雨的形成酸雨的形成是一種復(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)资腔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。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、可燃冰等。實(shí)驗(yàn)用品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)過(guò)程(1)分別收集甲、乙兩地剛下雨和雨快下完時(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放置時(shí)長(zhǎng)/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交流研討(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。提示：均為酸雨，乙地更嚴(yán)重。因?yàn)閮傻赜晁畃H均小于5.6，乙地pH更小。(2)分析放置過(guò)程中雨水pH變化的原因。提示：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＋H2O??H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。(3)分析開(kāi)始下雨和雨快下完時(shí)pH不同的原因。提示：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。應(yīng)用體驗(yàn)1．環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注，造成環(huán)境污染的主要原因大多是由于人類生產(chǎn)活動(dòng)中過(guò)度排放有關(guān)物質(zhì)引起的。下列環(huán)境問(wèn)題與所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)不相關(guān)的是A．溫室效應(yīng)——CO2 B．光化學(xué)煙霧——NO2C．酸雨——SO2 D．臭氧層破壞——N2√A．CO2屬于溫室氣體，可以導(dǎo)致溫室效應(yīng)，A不符合題意；B．空氣中含有的NO2與碳?xì)浠衔镌诠庹盏臈l件下反應(yīng)，生成有毒的煙霧，就是光化學(xué)煙霧，B不符合題意；C．SO2的排放可以形成硫酸型酸雨，C不符合題意；D．氟利昂的使用會(huì)破壞臭氧層，臭氧層破壞與氮?dú)鉄o(wú)關(guān)，D符合題意；故答案選D。2．酸雨是一種突出的環(huán)境問(wèn)題，下列有關(guān)酸雨及其防治的說(shuō)法正確的是A．酸雨主要是由空氣中CO2的濃度增大引起的B．酸雨能直接損傷農(nóng)作物，破壞森林，加速橋梁的腐蝕C．酸雨的形成只與SO2的排放有關(guān)D．汽車尾氣中的氮氧化物是由汽油的不完全燃燒產(chǎn)生的√A．酸雨主要是由SO2、NO2等氣體引起的，而SO2、NO2溶于雨水分別生成H2SO4和HNO3，使雨水pH<5.6，即為酸雨，故A錯(cuò)誤；B．酸雨影響土壤酸堿性不適合植物生長(zhǎng)，能直接損傷農(nóng)作物，破壞森林，酸雨會(huì)腐蝕金屬，加速橋梁的腐蝕，故B正確；C．酸雨的形成不僅與SO2的排放有關(guān)，還與氮氧化合物的排放有關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．汽油中不含N元素，故氮氧化合物不是來(lái)自汽油的不完全燃燒，而是來(lái)自汽車打火，空氣中的氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化合物，故D錯(cuò)誤；故答案為B。3．(2024·貴陽(yáng)市白云區(qū)期中)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．酸雨是指pH小于7的雨水B．汽車尾氣已成為許多城市空氣的主要污染源C．可以用生石灰作為脫硫劑以減少工業(yè)廢氣SO2的排放D．二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物是大氣主要污染物√A．酸雨是pH小于5.6的雨水，A錯(cuò)誤；B．汽車尾氣中的氮氧化物，可引起光化學(xué)煙霧，是許多城市空氣的主要污染源，B正確；C．二氧化硫?yàn)樗嵝匝趸?，可與生石灰發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸鈣，從而可減少工業(yè)廢氣SO2的排放，C正確；D．大氣污染物包括一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物、臭氧等，D正確；故選A。4．化學(xué)與人類生活、生產(chǎn)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，下列說(shuō)法不正確的是A．化石燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和NOx的催化轉(zhuǎn)化都是減少酸雨產(chǎn)生的措施B．水華、赤潮等水體污染與大量排放磷、氮有關(guān)C．SO2具有漂白性，可大量用于漂白食品D．氮氧化物的排放與光化學(xué)煙霧有關(guān)√A．化石燃料燃燒會(huì)生成N、S的氧化物，易形成酸雨，所以化石燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和NOx的催化轉(zhuǎn)化均可減少N、S氧化物的排放，可減少酸雨，A正確；B．水華、赤潮等水體污染與大量排放氮、磷有關(guān)，B正確；C．二氧化硫具有漂白性，可用于漂白紙漿，但二氧化硫有毒，不能大量用于漂白食品，C錯(cuò)誤；D．氮氧化物的排放可造成光化學(xué)煙霧，D正確；故答案選C。5．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：③SO2＋I(xiàn)2＋2H2O===H2SO4＋2HI。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[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？答案：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。b由藍(lán)色變成無(wú)色(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？答案：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？答案：推動(dòng)注射器活塞速率太快或抽取空氣時(shí)，未抽滿500mL(答案合理即可)。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；抽取空氣時(shí)，未抽滿500mL，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的二氧化硫質(zhì)量偏小，從而導(dǎo)致計(jì)算的結(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？答案：酸性KMnO4溶液或溴水(答案合理即可)。(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)