【26版高中化学步步高人教版必修二学习笔记第五章第二节研究与实践1测定雨水的pH(教师用书独具)

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研究与实践1　测定雨水的pH(教师用书独具)

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(NO_x)、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。

思考提升

(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？

(2)分析放置过程中雨水pH变化的原因。

(3)分析开始下雨和雨快下完时pH不同的原因。

答案　(1)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)酸雨的酸性随放置时间的增长而增强，是因为：SO₂+H₂OH₂SO₃、2H₂SO₃+O₂===2H₂SO₄。

(3)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。

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？

(2)该日空气质量属于哪个等级？

(3)该市的污染物NO₂、CO主要来源于哪里？主要的危害有哪些？

(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　(1)PM₁₀；PM₁₀会影响人体健康。

(2)该日空气质量指数为79，空气质量等级属于良。

(3)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。

(4)向燃煤中加入石灰石或生石灰等。

解析(1)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10μm以下的颗粒物，PM₁₀会影响人体健康。

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。

③SO₂+I₂+2H₂O===H₂SO₄+2HI。

[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。

(2)如何检查装置气密性？

(3)实验时，C装置中原有蒸馏水对实验有无影响？

(4)实验中哪些因素会使测定结果偏低？

(5)可以采用什么试剂代替C装置中碘的淀粉溶液？

(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　(1)b　由蓝色变成无色

(2)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)无影响。

(4)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)。

(5)酸性KMnO₄溶液或溴水(答案合理即可)。

(6)取平均值，使测定结果更准确。

解析(4)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500mL，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。

(5)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。

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