内容正文:
跨学科实践题
活动1:微型空气质量“检测站”的组装与使用
1.随着环保意识的提高,人们对空气质量越来越关注。某实践活动小组在老师的带领下,对空气质量检测等开展了一系列项目式学习。
活动一:认识微型空气质量“检测站”
[查询网络] 微型空气质量检测系统用于实时、
准确检测室外空气污染物,其结构如图。
[交流思考] (1)为防止金属电控箱表面锈蚀,可进行的操作是 .
。太阳能板工作时进行的能量转化是 。
活动二:调查微型空气质量“检测站”
[进行实践] 同学们找到一个微型空气质量“检测站”,观察并记录不同时间显示的数据如下表:
刷漆(合
理即可)
将太阳能转化为电能
二氧化氮/μg 臭氧/μg 一氧化碳/μg
22.0 158.0 3.26
[交流思考] (2)除显示器显示的内容外,还需要检测的空气污染物有
(写一种)。
活动三:进行实践
同学们对某工厂附近的空气质量感到好奇,调研发现工厂为了获得充足的能量,长期采用燃煤技术。于是同学们猜测该废气中含有二氧化硫。
[查阅资料] 二氧化硫是有刺激性气味的气体,能使澄清石灰水变浑浊,也能使品红溶液褪色。
二氧化硫(或可吸入颗粒物或细颗粒物)
[设计并进行实验] (3)
实验操作 实验现象 实验结论
收集一瓶工厂排放的气体,加入品红溶液,振荡 废气中含有二氧化硫
品红溶液褪色
[反思评价] (4)不选用澄清石灰水检验二氧化硫的原因是
(用化学方程式表示)。
活动四:提出空气质量改进方案
[分享成果] (5)“绿水青山就是金山银山。”为了保护人类赖以生存的空气,请你和兴趣小组同学思考,我们自己在校园中能做什么:
。
节约用电(合理即可)
活动2:制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程
2.伟大的科学家费曼说:“假如只允许把人类的科学史压缩成一句话,它就会是——一切东西都是由原子构成的。”人类在探索物质是由什么构成的历史长河中,充满了智慧。
(1)1803年,近代化学之父,英国科学家道尔顿在前人研究的基础上,提出“道尔顿原子论”:一切物质都由原子构成,原子很小、呈圆球状、不可再分……但由于受当时实验条件限制,道尔顿无法用事实证明自己的观点。
1811年,意大利科学家阿伏加德罗提出:有些物质也是由分子构成的,原子的基本工作形式是分子。
1897年,汤姆孙通过实验发现了 ,进一步发展了原子分子论。汤姆孙主要是纠正了“道尔顿原子论”中“ ”的观点。
电子
原子不可再分
1911年,卢瑟福又通过实验,推测原子是由 构成的,并提出了沿用至今的现代原子结构理论。
(2)原子是一种看不见、摸不着的粒子,为了帮助人们理解原子的结构,这三位科学家都运用了 来表达他们的理论成果。
(3)人们很早就意识到物质都是由几种亘古不变的基本成分——“元素”组成的。
古人曾认为水是组成物质的元素之一,在你学过的知识中能说明“水不是元素”的实验事实是 。
原子核和核外电子
模型
水电解生成氢气和氧气
活动3:水质检测及自制净水器
3.简易净水器如图所示,下列说法错误的是( )
A.沸石可除去水中颗粒较大的难溶性杂质
B.活性炭可以吸附异味
C.该装置净水过程属于物理变化
D.经过简易净水器得到的水是纯净物
D
活动4:基于特定需求设计和制作简易供氧器
4.(2025河北)供氧自救器可用于生产生活中遇到有害气体时应急自救,某兴趣小组探究并自制了供氧自救器。
活动Ⅰ:探究供氧自救器
[分析原理] 为防止人体吸入有害气体,使用自救器时夹住鼻子,只用嘴呼吸,使气体在“气囊→人体→CO2清洁罐→气囊”间形成循环(如图Ⅰ所示)。
[交流讨论]
(1)用氧气瓶为人体提供氧气,是因为氧气能供给 。
(2)氧气经压缩储存于氧气瓶中,从微观角度分析,氧气可被压缩是因为
。
(3)CO2清洁罐中填充有CO2吸收剂。小组同学讨论后认为氢氧化钠和氢氧化钙均可吸收CO2,理由是 。
[资料显示] 氢氧化钠比氢氧化钙价格高,且具有强烈的腐蚀性。故实际选用氢氧化钙作CO2吸收剂。
呼吸
分子间有间隔
氢氧化钠和氢氧化钙均能与二氧化碳反应
活动Ⅱ:自制简易供氧自救器
小组同学利用化学方法提供氧气,制作简易供氧自救器。
[回忆旧知] (4)获取氧气的化学方法:一是加热高锰酸钾,反应的化学方
程式为 ;二是混合过氧化氢溶液和二氧化锰,反应的化学方程式为2H2O2 2H2O+O2↑。
小组同学经讨论选择了第二种方法。
[设计制作] 参照图Ⅰ所示原理,利用透明塑料板、导管等材料,设计并制作了图Ⅱ所示的简易供氧自救器(鼻夹、排气阀等未画出)。
[分析讨论] 使用时,打开开关a、b,从注液口加入适量过氧化氢溶液,自救器开始工作。
(5)工作时,乙中水的作用是 (写一条即可)。
(6)关闭开关a可使制氧室中的反应基本停止,其原理是 .
。
[实践应用] 小组同学试用了自制的简易供氧自救器,效果很好。
[反思拓展] (7)供氧自救器需要科学维护,应定期检查 (写一条即可)。
湿润氧气(合理即可)
关闭开关a,制
氧室中压强增大,使过氧化氢溶液和二氧化锰分离,反应基本停止
装置的气密性
活动5:基于碳中和理念设计低碳行动方案
5.减少碳排放,实现碳中和已成为全球共识。
(1)科学家预测,到2050年,不同途径对全球碳中和都有一定的贡献。它们的贡献率如图甲所示。由图可知,到2050年,对全球碳中和贡献率最大的途径是 。
碳替代
甲
(2)膜吸收法吸收CO2可实现碳封存。研究人员通过实验比较了氨基乙酸钾、一乙醇胺、二乙醇胺三种不同的膜吸收剂对烟气中CO2的脱除效果,其结果如图乙所示。据图可得出的结论是在实验研究的烟气流速范围内,
.
.
。
三种吸收剂对烟气中二氧化碳的脱除率随烟气流速增大而降低;当烟气
流速相同时,氨基乙酸钾对二氧化碳的脱除率最大,二乙醇胺对二氧化
碳的脱除率最小
乙
(3)燃烧前捕集技术是将燃料转化成清洁气体能源,把二氧化碳在燃烧前就分离出来。一种以天然气(主要成分是CH4)为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程如图丙所示。
丙
CH4在催化剂作用下实现第一步转化,写出反应的化学方程式:
;第二步主要涉及的反应为CO+H2O CO2+H2,则“混合气”中气体的体积分数CO2 (填“大于”“小于”或“等于”)H2(已知:相同条件下,气体分子个数之比与气体体积之比相等)。
小于
(4)下列做法中,有利于实现碳中和的是 (填字母)。
a.减少车辆接送,步行上学
b.正反两面书写,节约用纸
c.勤洗手勤换衣,讲究卫生
d.垃圾分类投放,回收利用
abd
活动6:调查家用燃料的变迁与合理使用
6.燃烧不仅可以帮助人们创造美好生活,同时也促进了工业的发展和人类文明的进步。某项目小组的同学以“家用燃料”为主题开展了项目化学习的探究之旅。
项目一:家用燃料的合理使用
(1)古代夹瓷盏(如图甲)是省油灯,用棉线做灯芯,上层盏盛油,下层盏盛水。下层盏内的水能起到省油的作用,原因是 .
。
(2)在引燃蜂窝煤炉时,先在炉膛中自下而上依次加入废报纸、小木块和蜂窝煤(如图乙所示),然后将进风口打开,点燃废报纸。将煤块制成蜂窝煤的目的是 ;先点燃废报纸是因为 。
减少油的挥发,达到省油
的目的
增大了与空气的接触面,使燃烧更加充分
废报纸的着火点较低,易被点燃,使小木块达到着火点
项目二:家用燃料的变迁和未来
(3)天然气和液化石油气中碳元素的质量分数分别约为75%和82.3%,通过该数据分析,用等质量的天然气和液化石油气作燃料,使用天然气更容易缓解的环境问题是 效应。
(4)通过研究家用燃料的更新历程,同学们预测未来燃料的发展方向是开发和利用清洁而又高效的能源。如氢能具有的优点有 .
(写一点即可)。
温室
热值高(合理即可)
活动7:垃圾的分类与回收利用
7.小李同学根据调查制作的生活垃圾分类处理与综合利用的部分流程如图所示。
(1)该流程图中,对 的处理是错误的,“废铜烂铁”属于
(填流程图中的大类)。
(2)流程图中的“生化厌氧产沼”是指厨余垃圾经过厌氧微生物的无氧呼吸(发酵)产生CH4和二氧化碳气体,设厨余垃圾中有机物的化学式为
(CH2O)n,请写出这一反应的化学方程式: 。
(3)垃圾是一种“放错地方的资源”,下列图标中为物品回收标志的是
(填字母)。
有害垃圾
可回收物
B
活动8:海洋资源的综合利用与制盐
8.(2025湖南)海洋是一个巨大的资源宝库。化学兴趣小组开展“海洋资源的综合利用与制盐”的跨学科实践活动,现拟定项目结构如图,完成相关任务内容。
任务一:了解海洋资源
(1)海底蕴藏着大量的煤、 和天然气等化石能源。
任务二:走近海洋资源
(2)在古代,人们采用“天日曝晒,自然结晶,集工捞采”的自然方式获得食盐。这里的结晶方法主要指的是 结晶。
任务三:探索海洋资源
(3)海水资源中含量最多的物质是 (填化学式)。
任务四:保护海洋资源
(4)作为中学生,写一条保护海洋生物资源的具体措施: .
。
石油
蒸发
H2O
不捕捞珍稀海
洋生物(合理即可)
活动9:探究土壤酸碱性对植物生长的影响
9.(2024安徽)茶叶是我省重要的经济作物之一,茶园土壤的酸碱性会对茶叶品质产生重要影响。某兴趣小组测定了某地茶园土壤的酸碱性并提出改良方案。
查阅资料:茶树最适宜生长在pH为5.0~5.5的土壤中。
任务一:测定土壤酸碱性
(1)将土壤样品与蒸馏水按1∶5的质量比在烧杯中混合,充分搅拌后静
置,测得上层清液的pH为4。用pH试纸测定该溶液pH的操作是在玻璃片上放一小片pH试纸, .
。
用干燥、洁净的玻璃棒蘸取少量待测液点到pH试纸上,
把试纸显示的颜色与标准比色卡对比来确定pH
任务二:调查土壤呈酸性的原因
(2)经调查发现,长期过量施用一些氮肥是土壤呈酸性的原因之一。请写出一种氮肥的化学式: 。
任务三:改良土壤酸碱性
(3)牛牛同学认为将适量熟石灰加入土壤,可中和其酸性。写出熟石灰与酸(以硫酸为例)反应的化学方程式: 。
NH4Cl(合理即可)
(4)农业上常用白云石粉改良土壤酸碱性。为研究白云石粉掩埋深度对土壤酸碱性的影响,该小组在同一块土地的三个不同区域开展实验。50天后,测得等量白云石粉掩埋深度与土壤pH的关系如图所示。根据图中信息,你认为茶农将白云石粉掩埋的最适宜深度是 (填字母)。
A.0~10 cm B.10~20 cm C.20~30 cm
C
活动10:调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用
10.2024年3月27日,长征六号改运载火箭成功将云海三号02星送入预定轨道。小组同学进行了如下项目式学习。
活动一:认识航天材料
(1)钛合金是常用的航天材料,钛合金的硬度比纯钛 (填“大”或“小”)。钛在元素周期表中的一格如图所示,可知钛元素的相对原子质量为 。
大
47.87
(2)制造火箭时使用了大量铝材。铝具有优良的抗腐蚀性能,原因是
(用化学方程式表示)。
活动二:了解能源系统
(3)长征六号改运载火箭使用液氧和煤油作为芯一、二级推进剂,液氧能作推进剂利用了液氧 的性质;煤油是由多种碳氢化合物组成的混合物,其完全燃烧后的产物是 。
活动三:探秘生命保障
(4)环控生保系统是航天员的生命保障。
①净化航天员产生的生活废水主要利用反渗透膜法,其原理为只允许水分子通过,其他分子会被阻挡。反渗透膜法净水的原理与实验室中的
操作相似。
支持燃烧
二氧化碳和水
过滤
②航天员所需氧气通过电解水得到,水电解生成的氢气还可用于处理航天员呼出的二氧化碳,请补全该反应的微观示意图。
CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2CH4+O22CO+4H2
2(CH2O)nnCO2+nCH4
H2SO4+Ca(OH)2CaSO4+2H2O
4Al+3O22Al2O3
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