第五章 研究与实践1　测定雨水的pH-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一化学必修第二册 同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019，双选）

研究与实践1　测定雨水的pH 第五章 化工生产中的重要非金属元素 研究目的 酸雨对环境危害巨大，人们已经采取多种措施来防治酸雨。通过以下活动了解测定雨水pH的方法，认识酸雨的危害，激发保护环境的紧 迫感。 研究任务 [材料阅读] 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。 常温下二氧化硫溶于水生成亚硫酸，其酸性强于碳酸。 材料二　酸雨的形成 酸雨形成是一种复杂的大气化学和物理现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。造成酸雨的罪魁祸首是由于化石燃料燃烧所产生的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、工业加工和矿石冶炼过程产生的二氧化硫转化而成的。其形成的化学反应可以随雨雪的形成或降落而发生，也可以在空气中发生反应被降水吸收形成酸雨，可以是当地排放的，也可以是从远处迁移来的。 煤和石油燃烧以及金属冶炼等释放到大气中的SO2通过气相或液相反应生成硫酸。高温燃烧生成一氧化氮(NO)，排入大气后大部分转化为二氧化氮(NO2)，遇水生成硝酸和亚硝酸。 概括起来，酸雨的形成必须具备以下几个条件：可产生污染源；有利的气候条件，使其发生反应和变化；大气中的碱性物质浓度较低，对酸性降水的缓冲能力很弱；容易受到酸雨影响或损害的接受体。 材料三　酸雨的危害 近年来，由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日渐增多，酸雨的问题越来越突出。主要的危害有： (1)酸雨可导致土壤酸化。 (2)酸雨能诱发植物病虫害，使农作物大幅度减产。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，导致蛋白质含量和产量下降。 (3)酸雨能使非金属建筑材料(混凝土、砂浆和灰砂砖)表面硬化水泥溶解，出现空洞和裂缝，导致强度降低，从而损坏建筑物。 材料四　酸雨的预防和治理措施 目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有： (1)原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约40～60%的无机硫。 (2)优先使用低硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。 (3)改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。 (4)对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。目前主要用石灰法，可以除去烟气中85～90%的二氧化硫气体。 (5)开发新能源，如太阳能、风能、核能、可燃冰等。 [实验器材] pH试纸、标准比色卡、pH计、收集的雨水、自来水、烧杯、玻璃棒 [实验步骤] (1)分别收集甲、乙两地刚下雨和雨快下完时的雨水备用 (2)用pH试纸粗略测定雨水的pH 用玻璃棒蘸取收集的雨水并涂在pH试纸上，观察试纸颜色的变化，并与标准比色卡对比，记录数据。 (3)精确测定收集的雨水放置过程中pH的变化 将收集的雨水倒入烧杯，把pH计的电极端浸入烧杯内，读取pH计所显示的示数，用水清洗玻璃电极，重复3次，求其平均值。 雨样 刚开始下雨时雨样的pH 雨快下完时雨样的pH 时间/小时 0 2 4 6 0 2 4 6 测试点甲 5.22 4.91 4.73 4.72 5.36 5.08 4.92 4.90 测试点乙 4.81 4.62 4.53 4.52 5.06 4.87 4.64 4.62 (1)通过上述数据判断此次降雨甲、乙两地是否为酸雨，哪个地区酸雨更 严重。 提示：均为酸雨，乙更严重。因为两地雨水pH均小于5.6，乙地pH更小。 (2)分析放置过程中雨水pH变化的原因。 提示：酸雨的酸性随放置时间的增长而增强，是因为：SO2＋H2O H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。 (3)分析开始下雨和雨快下完时pH不同的原因。 提示：雨快下完时收集的雨水pH略大于刚开始下雨时收集的雨水pH。因为刚开始下雨时会溶解较多的二氧化硫，二氧化硫与水反应产生的亚硫酸浓度较大，电离出的氢离子浓度也相应较大。 交流研讨 实践应用 1．研究发现，空气中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成，反应过程如下： ①SO2＋NO2―→SO3＋NO ②SO3＋H2O―→H2SO4 ③2NO＋O2―→2NO2 NO2在上述过程中的作用，与H2SO4在下述变化中的作用相似的是 A．潮湿的氯气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶 B．硫化氢通入浓H2SO4 C．浓H2SO4滴在pH试纸上 D．清洗镀件表面氧化物 √ A.潮湿的氯气通过盛有浓硫酸的洗气瓶，是利用了浓硫酸的吸水性，故A错误；B.浓硫酸和硫化氢反应生成二氧化硫气体，浓硫酸作氧化剂，与①中NO2的作用一样，故B正确；C.浓H2SO4滴在pH试纸上、试纸脱水炭化变黑，利用了浓硫酸的脱水性，故C错误；D.清洗镀件表面氧化物时反应生成盐和水，体现了硫酸的酸性，故D错误；故答案选B。 2．酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光学化学过程，在清洁空气、污染空气中形