第5章 研究与实践1 测定雨水的pH(教师用书独具) （课件）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（人教版2019，通用）

研究与实践1　测定雨水的pH (教师用书独具) 第五章 【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。 【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、乙两地刚开始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？ 思考提升 (2)分析放置过程中雨水pH变化的原因。 答案　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。 答案　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。 (3)分析开始下雨和雨快下完时pH不同的原因。 思考提升 答案　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。 应用体验 1.如图为某城市某日空气质量报告内容。 (1)该日空气首要污染物是什么？对人体健康是否有影响？ 答案　PM10；PM10会影响人体健康。 首要污染物是指污染最重的污染物，根据空气质量报告，PM10数值最大，所以该日空气首要污染物是PM10；PM10指的是环境空气中尘埃在10 μm以下的颗粒物，PM10会影响人体健康。 应用体验 (2)该日空气质量属于哪个等级？ 答案　该日空气质量指数为79，空气质量等级属于良。 应用体验 (3)该市的污染物NO2、CO主要来源于哪里？主要的危害有哪些？ 答案　机动车尾气中含有NO2、CO；NO2、CO直接影响人体健康，会引起光化学烟雾、酸雨等。 应用体验 (4)该市SO2的指数很小，他们是如何减少燃煤中SO2的排放的？ 答案　向燃煤中加入石灰石或生石灰等。 应用体验 2.某地区经常有酸雨降落，为粗略测定空气中SO2的含量，某学习小组设计了如图所示的实验装置进行实验。 [资料] ①室温下，碘的溶解度为0.029 g。 ②我国空气质量标准中SO2浓度限值(mg·m－3)如表。 一级标准 二级标准 三级标准 ≤0.15 ≤0.50 ≤0.70 ③SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI。 应用体验 [实验步骤]  ①检查装置气密性。 ②向C装置中加入1.0 mL溶质质量分数 为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打开弹簧夹___(填“a”或“b”)，关闭另一个弹簧夹，抽拉注射器吸取500 mL空气，再开、闭相应弹簧夹，缓缓将气体推入C装置，重复上述操作多次。当C中溶液颜色________________时，停止推动注射器的活塞。 ④实验数据处理。 (1)完善步骤③的内容。 由蓝色变成无色 b 应用体验 (2)如何检查装置气密性？ 答案　关闭弹簧夹b，打开弹簧夹a，将注射器活塞从右向左推，如果A中得到水的体积等于注射器活塞推动的体积，说明装置的气密性良好。 (3)实验时，C装置中原有蒸馏水对实验有无影响？ 答案　无影响。 应用体验 (4)实验中哪些因素会使测定结果偏低？ 答案　推动注射器活塞速率太快或抽取空气时，未抽满500 mL(答案合理即可)。 推动注射器活塞速率太快，会导致二氧化硫不能完全反应，从而导致计算的结果偏低；抽取空气时，未抽满500 mL，会导致计算的二氧化硫质量偏小，从而导致计算的结果偏低。 应用体验 (5)可以采用什么试剂代替C装置中碘的淀粉溶液？ 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。 应用体验 (6)该小组在同一地点进行了3次实验，推动活塞次数记录如表(每次抽气为500 mL)。进行3次实验的目的是什么？ 答案　取平均值，使测定结果更准确。 实验序号 1 2 3 推动次数 19 20 21 $$