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(共25張PPT)
研究與實(shí)踐1　測(cè)定雨水的pH
第五章
【研究目的】
酸雨對(duì)環(huán)境危害巨大，人們已經(jīng)采取多種措施來防治酸雨。通過以下活動(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)嘏欧诺模部梢允菑倪h(yuǎn)處遷移來的。
煤和石油燃燒以及金屬冶煉等釋放到大氣中的SO2通過氣相或液相反應(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，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，由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日漸增多，酸雨的問題越來越突出。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)開發(fā)新能源，如太陽能、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、自來水、燒杯、玻璃棒
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)分別收集甲、乙兩地剛開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) 0 2 4 6 0 2 4 6
測(cè)試點(diǎn)甲 5.22 4.91 4.73 4.72 5.36 5.08 4.92 4.90
測(cè)試點(diǎn)乙 4.81 4.62 4.53 4.52 5.06 4.87 4.64 4.62
(1)通過上述數(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？
思考提升
(2)分析放置過程中雨水pH變化的原因。
答案　酸雨的酸性隨放置時(shí)間的增長而增強(qiáng)，是因?yàn)椋?br/>SO2＋H2O H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。
答案　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。
(3)分析開始下雨和雨快下完時(shí)pH不同的原因。
思考提升
答案　雨快下完時(shí)收集的雨水pH略大于剛開始下雨時(shí)收集的雨水pH。因?yàn)閯傞_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.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？
答案　PM10；PM10會(huì)影響人體健康。
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 μm以下的顆粒物，PM10會(huì)影響人體健康。
應(yīng)用體驗(yàn)
(2)該日空氣質(zhì)量屬于哪個(gè)等級(jí)？
答案　該日空氣質(zhì)量指數(shù)為79，空氣質(zhì)量等級(jí)屬于良。
應(yīng)用體驗(yàn)
(3)該市的污染物NO2、CO主要來源于哪里？主要的危害有哪些？
答案　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。
應(yīng)用體驗(yàn)
(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　向燃煤中加入石灰石或生石灰等。
應(yīng)用體驗(yàn)
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0.029 g。
②我國空氣質(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 ≤0.70
③SO2＋I(xiàn)2＋2H2O===H2SO4＋2HI。
應(yīng)用體驗(yàn)
[實(shí)驗(yàn)步驟]
①檢查裝置氣密性。
②向C裝置中加入1.0 mL溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
為1.27×10－6g·mL－1的碘水(ρ≈1.0 g·mL－1)，滴入2～3滴淀粉溶液。
③打開彈簧夾___(填“a”或“b”)，關(guān)閉另一個(gè)彈簧夾，抽拉注射器吸取500 mL空氣，再開、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。
由藍(lán)色變成無色
b
應(yīng)用體驗(yàn)
(2)如何檢查裝置氣密性？
答案　關(guān)閉彈簧夾b，打開彈簧夾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，說明裝置的氣密性良好。
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，C裝置中原有蒸餾水對(duì)實(shí)驗(yàn)有無影響？
答案　無影響。
應(yīng)用體驗(yàn)
(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500 mL(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500 mL，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。
應(yīng)用體驗(yàn)
(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)。
二氧化硫能使酸性KMnO4溶液、溴水褪色，因此能用酸性KMnO4溶液或溴水代替碘水。
應(yīng)用體驗(yàn)
(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500 mL)。進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)的目的是什么？
答案　取平均值，使測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確。
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3
推動(dòng)次數(shù) 19 20 21
本課結(jié)束

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