高中 化學(xué) 必修 第二冊 第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素《研究與實踐1 測定雨水的pH》教學(xué)設(shè)計

研究與實踐1測定雨水的pH酸雨對環(huán)境危害巨大，人們已經(jīng)采取多種措施來防治酸雨。通過以下活動了解測定雨水pH的方法，認識酸雨的危害，激發(fā)保護環(huán)境的緊迫感。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。酸雨中含有多種無機酸和有機酸，絕大部分是硫酸和硝酸，多數(shù)情況下以硫酸為主。造成酸雨的罪魁禍首是化石燃料燃燒所產(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?shù)嘏欧诺?，也可以是從遠處遷移來的。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。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)對煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進行煙氣脫硫。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、可燃冰等。pH試紙、標準比色卡、pH計、收集的雨水、自來水、燒杯、玻璃棒(1)分別收集甲、乙兩地剛下雨和雨快下完時的雨水備用(2)用pH試紙粗略測定雨水的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，并與標準比色卡對比，記錄數(shù)據(jù)。(3)精確測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計的電極端浸入燒杯內(nèi)，讀取pH計所顯示的示數(shù)，用水清洗玻璃電極，重復(fù)3次，求其平均值。雨樣剛開始下雨時雨樣的pH雨快下完時雨樣的pH放置時長/小時02460246測試點甲5.224.914.734.725.365.084.924.90測試點乙4.814.624.534.525.064.874.644.62(1)通過上述數(shù)據(jù)判斷此次降雨甲、乙兩地是否為酸雨，哪個地區(qū)酸雨更嚴重。提示：均為酸雨，乙地更嚴重。因為兩地雨水pH均小于5.6，乙地pH更小。(2)分析放置過程中雨水pH變化的原因。提示：酸雨的酸性隨放置時間的增長而增強，是因為：SO2＋H2O?H2SO3、2H2SO3＋O2=2H2SO4。(3)分析開始下雨和雨快下完時pH不同的原因。提示：雨快下完時收集的雨水pH略大于剛開始下雨時收集的雨水pH。因為剛開始下雨時會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。1．環(huán)境污染問題越來越受到人們的關(guān)注，造成環(huán)境污染的主要原因大多是由于人類生產(chǎn)活動中過度排放有關(guān)物質(zhì)引起的。下列環(huán)境問題與所對應(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答案：D解析：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與碳氫化合物在光照的條件下反應(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．氟利昂的使用會破壞臭氧層，臭氧層破壞與氮氣無關(guān)，D符合題意；故答案選D。2．酸雨是一種突出的環(huán)境問題，下列有關(guān)酸雨及其防治的說法正確的是()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)生的答案：B解析：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錯誤；B．酸雨影響土壤酸堿性不適合植物生長，能直接損傷農(nóng)作物，破壞森林，酸雨會腐蝕金屬，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錯誤；D．汽油中不含N元素，故氮氧化合物不是來自汽油的不完全燃燒，而是來自汽車打火，空氣中的氮氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化合物，故D錯誤；故答案為B。3．（2024·貴陽市白云區(qū)期中）下列說法錯誤的是()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答案：A解析：A．酸雨是pH小于5.6的雨水，A錯誤；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．二氧化硫為酸性氧化物，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)和社會可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，下列說法不正確的是()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)答案：C解析：A．化石燃料燃燒會生成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，為粗略測定空氣中SO2的含量，某學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置進行實驗。[資料]①室溫下，碘的溶解度為0.029g。②我國空氣質(zhì)量標準中SO2濃度限值(mg·m-3)如表：一級標準二級標準三級標準≤0.15≤0.50≤0.70③SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI。[實驗步驟]①檢查裝置氣密性。②向C裝置中加入1.0mL溶質(zhì)質(zhì)量分數(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打開彈簧夾（填“a”或“b”），關(guān)閉另一個彈簧夾，抽拉注射器吸取500mL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C中溶液顏色時，停止推動注射器的活塞。④實驗數(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？(3)實驗時，C裝置中原有蒸餾水對實驗有無影響？(4)實驗中哪些因素會使測定結(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？(6)該小組在同一地點進行了3次實驗，推動活塞次數(shù)記錄如表（每次抽氣為500mL）。進行3次實驗的目的是什么？實驗序號123推動次數(shù)192021答案：(1)b由藍色變成無色(2)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的體積，說明裝置的氣密性良好。(3)無影響。(4)推動注射器活塞速率太快或抽取空氣時，未抽滿500mL（答案合理即可）。(5)酸性KMnO