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情境探究·素养提升
1.随着食品营养与安全越来越受关注,越来越多的人开始阅读食品标签。喜欢喝葡萄酒的人发现,葡萄酒几乎都标注了“含二氧化硫”。为什么这个常常跟酸雨、空气污染物相关联的“有毒有害的化学物质”竟然堂而皇之地出现在了“典雅”的葡萄酒中?
葡萄酒的保存中需要加入某种“保鲜剂”、“防腐剂”和“抗氧化剂”来做“护花使者”。这些任务二氧化硫可以单枪匹马全部搞定。
(1)SO2在葡萄酒中的应用表现其什么性质?
提示:在葡萄酒中SO2作抗氧化剂,表现其较强的还原性。
(2)有人认为“醒酒”(将酒暴露在空气中一段时间)可以减小SO2的危害,是否有道理?
提示:有道理。醒酒后SO2的含量降低。
(3)SO2还用于防止腐竹、竹笋等的变色,其中SO2表现什么性质?
提示:漂白性。
(4)如何设计实验检验葡萄酒中SO2的含量?
提示:可以利用酸性高锰酸钾或溴水等与SO2反应,通过测定一定体积的葡萄酒消耗的已知浓度的酸性高锰酸钾或溴水的体积,然后计算得知SO2的含量。
2.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?
【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10微米以下的颗粒物,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可以有效控制SO2的排放。
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
3.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+2H2OH2SO4+2HI。
【实验步骤】
①检查气密性;
②向C装置中加入1.0 mL溶质质量分数为1.27×10-6 g·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,缓缓推气体进入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?
实验序号
1
2
3
推动次数
19
20
21
【解析】(1)应该打开弹簧夹b,关闭弹簧夹a,抽拉注射器吸取500 mL空气,再关闭弹簧夹b,打开弹簧夹a,缓缓推气体进入C装置,重复上述操作多次。当C中溶液颜色由蓝色变成无色时,停止推动注射器的活塞;
(2)检查装置气密性的操作是: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无影响;
(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;
(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、溴水代替碘水;
(6)进行3次实验的目的是取平均值,使测定结果更准确。
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、抽取空气时,未抽满500 mL(答案合理即可)
(5)酸性KMnO4溶液、溴水(答案合理即可) (6)取平均值,使测定结果更准确
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课件56张PPT。研究与实践:测定雨水的pH
(针对教材P17“研究与实践”) 【材料阅读】
材料一:酸雨
酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中,吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质,形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为向大气中排放大量酸性物质所造成的。材料二:酸雨类型
酸雨中的阴离子主要是硝酸根离子和硫酸根离子,通过硫酸根离子和硝酸根离子的浓度比值将酸雨的类型分为三类,如下:(1)硫酸型或燃煤型:硫酸根/硝酸根≥3
(2)混合型:0.5<硫酸根/硝酸根<3
(3)硝酸型或燃油型:硫酸根/硝酸根≤0.5。
由此,可以根据一个地方的酸雨类型来初步判断酸雨的主要影响因素。材料三:酸雨的危害
十多年来,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。
土壤中含有大量铝的氢氧化物,土壤酸化后,可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子,形成植物可吸收形态的铝化合物。植物长期和过量吸收铝,会中毒,甚至死亡。(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。 【思考提升】
1.用pH试纸测定酸雨的pH的操作是什么?
提示:取一片pH试纸放在洁净的玻璃片上,用洁净的玻璃棒蘸取雨水滴在试纸的中央,待颜色不变后与标准比色卡比对,确定pH。2.现有相同的雨水样品2份,两位同学在不同时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下:雨水样品的pH变化的原因是什么?
提示:这是由于雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致:2H2SO3+O2====2H2SO4,使溶液的氢离子浓度增大。3.用化学方程式描述硫酸型酸雨的形成过程。
提示:含有硫的煤(用S代替)→SO2→H2SO3→H2SO4
①S+O2 SO2,②SO2+H2O====H2SO3,③2H2SO3+O2====
2H2SO4。4.用化学方程式描述硝酸型酸雨的形成过程。
提示:2NO+O2====2NO2,3NO2+H2O====2HNO3+NO。
5.材料三(1)中发生的离子反应是什么?
提示:Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O。6.通过上面的分析你能提出哪些酸雨的防治措施?
提示:①开发新能源,如氢能、太阳能、水能、潮汐能、地热能等。
②使用燃煤脱硫技术,减少二氧化硫排放。
③工业生产排放气体处理达标后再排放。
④少开车,多乘坐公共交通工具出行。
⑤使用天然气等较清洁能源,少用煤。 【迁移应用】
中国气象局气候变化中心发布《中国气候变化蓝皮书(2019)》。报告指出,1992～2018年,中国酸雨总体呈减弱、减少趋势;2018年,全国平均降水pH为5.90,全国平均酸雨和强酸雨频率均为1992年以来的最低值。酸雨与工业化的快速发展及化石燃料的大量使用有关。某工业烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体,用Na2SO3溶液吸收并回收SO2的过程如下图所示。(1)SO2的浓度:Ⅰ________Ⅱ(填“>”或“<”)。 ?
(2)在这个过程中可以循环使用的物质是________。?
(3)上述吸收过程中主要反应的化学方程式是________。?
(4)解吸过程需要加热,在这个过程中常伴有少量
产生。①证明产物中含 的实验方法是取少量解吸产物的溶液,________(填操作和现象)。?
②产生 的原因是___________________________。?【解析】(1)(2)烟气中含有CO、CO2、N2、SO2等气体,通过亚硫酸钠吸收二氧化硫,因此富集了二氧化硫,亚硫酸氢钠受热易分解,生成二氧化硫、水和亚硫酸钠,因此SO2的浓度:Ⅰ<Ⅱ,可以循环使用的是Na2SO3;(3)亚硫酸钠溶液吸收二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠,
反应方程式为Na2SO3+SO2+H2O====2NaHSO3;
(4)①硫酸根的检验方法是先加入过量盐酸,不产生沉
淀,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成;
②亚硫酸根或亚硫酸氢根中的硫为+4价,易被空气中的
氧气氧化为+6价的硫,即硫酸根,反应方程式为2 +O2====2 。答案:(1)< (2)Na2SO3 (3)Na2SO3+SO2+H2O====2NaHSO3
(4)①先加入过量盐酸,不产生沉淀,再加入BaCl2溶液,
有白色沉淀生成 ②加热过程中, (或 )被空
气中的氧气氧化成 (或2 +O2====2 )【补偿训练】
某校化学兴趣小组的学生,分成两组对酸雨及空气中二氧化硫的含量进行了测定。
第一组,取刚降到地面的酸雨水样,进行了如下实验:
①将一片红色的玫瑰花瓣浸在一份水样中;
②向雨水试样中滴加氯化钡溶液,有白色沉淀生成;(1)一段时间后,观察到玫瑰花瓣红色变浅,原因是________________________。?
(2)生成白色沉淀的离子方程式是_________________
_____________ 。?第二组,拟用如图装置定量分析空气中SO2的含量:(3)通入空气前应进行的实验操作是_______________
____________________;酸性KMnO4溶液中导管末端做成
球状多孔结构的作用是__。?
(4)已知:5SO2+2 +2H2O====5 +2Mn2++4H+。随着
空气的不断通入,酸性高锰酸钾溶液颜色逐渐变浅直至
褪色,说明SO2具有________________性。?(5)若实验中气体流速为a L·min-1,酸性KMnO4溶液的体积为b L,其浓度为c mol·L-1,从气体通入到紫色恰好褪去,用时5 min,则空气中二氧化硫的含量为________g·L-1。?【解析】(1)玫瑰花瓣颜色变浅,则酸雨中存在漂白物质,即酸雨中的SO2有漂白作用。
(2)酸雨中含有硫酸,可以与钡离子结合生成沉淀。
(3)有气体参与的体系应先进行气密性检查;多孔结构表面积增大,使SO2尽可能地与高锰酸钾反应,有利于SO2的充分吸收。(4)根据反应可知5SO2+2 +2H2O====5 +2Mn2++
4H+,SO2与酸性高锰酸钾溶液反应,硫从+4价变为+6价,
酸性高锰酸钾溶液颜色逐渐变浅直至褪色,说明SO2具
有还原性。(5)高锰酸钾的物质的量为c mol·L-1×b L=bc mol,根
据化学方程式5SO2+2 +2H2O====5 +2Mn2++4H+,
吸收的SO2物质的量为 bc mol,质量为64 g·mol-1×
bc mol=160 bc g;气体体积为a L·min-1×5 min=
5a L,SO2的含量为 g·L-1。答案:(1)SO2有漂白作用
(2)Ba2++ ====BaSO4↓
(3)气密性检查 增大接触面积,有利于SO2的充分
吸收
(4)还原 (5) 【核心整合】
1.氮及其化合物的转化2.主干知识梳理
(1)“雷雨发庄稼”涉及反应原理:
① N2+O2 2NO ②2NO+O2====2NO2
③ 3NO2+H2O====2HNO3+NO
(2)氨的工业制法:N2+3H2 2NH3 (3)氨的实验室制法:
① 原理:2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O
② 装置:与用KMnO4制O2相同
③ 收集方法:向下排空气法 ④ 检验方法:
a.用湿润的红色石蕊试纸检验,会变蓝色。
b.用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口,有大量白烟产生。发生反应的化学方程式为NH3+HCl====NH4Cl。
⑤ 干燥方法:可用碱石灰或氧化钙、氢氧化钠,不能用浓硫酸。 (4)氨气
①氨极易溶于水——氨与水的反应:
NH3+H2O NH3·H2O +OH-(氨气极易溶于水
1∶700)。
②氨显碱性——氨气与浓盐酸反应:NH3+HCl====NH4Cl
(现象:产生白烟)。③氨的还原性——氨的催化氧化:4NH3+5O2 4NO+
6H2O(制取硝酸的第一步)。(5)硝酸
①浓硝酸的不稳定性:4HNO3 4NO2↑+O2↑+
2H2O (浓硝酸因溶有NO2而显黄色)。②浓硝酸的强氧化性:
a.常温下,浓硫酸、浓硝酸能使铁、铝发生钝化。
b.铜与浓硝酸反应:Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑
+2H2O,
铜与稀硝酸反应:3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑
+4H2O。c.碳与浓硝酸反应:C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+
2H2O。 【素养迁移】
1.已知氨气不溶于有机物,如CCl4。下列关于氨气的说法正确的是 ( )
A.氨可以用浓硫酸干燥
B.氨溶于水显弱碱性,因此氨气可使湿润的酚酞试纸变蓝C.氨本身没有毒,故发生液氨大量泄漏时,人们也不必采取任何防范措施
D.吸收NH3可用如图所示的装置防止倒吸 【解析】选D。氨属于碱性气体,不能用酸性干燥剂干
燥;湿润的酚酞试纸遇NH3会变红;虽然氨气并不能称为
有毒气体,但由于氨气的溶解度极高,且极易挥发,所以
常被吸附在皮肤黏膜和眼黏膜上,从而产生刺激和炎症,
故发生液氨大量泄漏时,人们必须采取一定的防范措施,
如根据氨的密度小的特征,可以向地势低、逆风的方向跑离事故区,故A、B、C三项都错误。四氯化碳是一种
油状液体,氨气不溶解于其中,这样就防止了倒吸,D项正确。2.下列现象或事实不能用同一原理解释的是 ( )
A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存
B.硫化钠和亚硫酸钠固体长期暴露在空气中变质
C.常温下铁和铂都不溶于浓硝酸
D.SO2和Na2SO3溶液都能使氯水褪色【解析】选C。浓硝酸见光易分解,要存放在棕色试剂
瓶中;氯水见光会分解,应盛放在棕色试剂瓶中,能用同
一原理解释,A不符合题意。硫化钠具有还原性,易被空
气中的氧气氧化而变质;亚硫酸钠具有还原性,易被空
气中的氧气氧化而变质,能用同一原理解释,B不符合题
意。常温下铁遇浓硝酸发生钝化;铂的活泼性较弱,与浓硝酸不反应,不能用同一原理解释,C符合题意。SO2
具有还原性,能与氯水发生氧化还原反应使氯水褪色;Na2SO3具有还原性,能与氯水发生氧化还原反应使氯水褪色,能用同一原理解释,D不符合题意。3.(2019·北京海淀区高一检测)木炭与浓硫酸共热产生的气体X和铜与浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示装置),下列有关说法不正确的是 ( )A.洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡
B.Z导管出来的气体中有二氧化碳
C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡
D.在Z导管口可能有红棕色气体出现【解析】选A。木炭与浓硫酸共热产生的X气体为CO2和
SO2的混合气体,铜与浓硝酸反应产生的Y气体是NO2,
SO2+H2O+NO2====H2SO4+NO,故洗气瓶中产生的是硫酸钡
沉淀,Z处逸出的气体中有CO2和NO,NO遇到空气中的氧
气生成了红棕色的NO2。H2SO4能与氯化钡反应生成
BaSO4,二氧化碳不与氯化钡反应,所以没有BaCO3生成,故A错误;因CO2不与氯化钡反应,从导管中逸出,则Z导管出来的气体中含有二氧化碳,故B正确;因为SO2+H2O
+NO2====H2SO4+NO,H2SO4能与氯化钡反应生成BaSO4,所以洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡,故C正确;反应生成的NO在Z导管口与空气中的氧气反应生成NO2,呈红棕色,故D正确。4.氨气具有一定的还原性,已知氨气可以与热的氧化铜反应得到N2和金属铜,用如图中的装置可以实现该反应。回答下列问题:
(1)A中加入的物质是__。?
(2)B中加入的物质是________,其作用是______。?
(3)实验时在C中观察到的现象是_________________,?
发生反应的化学方程式是________________。?(4)实验时在D中观察到的现象是________,D中收集到的物质是______________________,检验该物质的方法和现象是_________________。?【解析】(1)由题中信息知A装置为制取NH3的装置,故A
中加入的物质是NH4Cl和Ca(OH)2固体,发生反应的化学
方程式是2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)B装置的作用是干燥NH3,所用药品为碱石灰(或CaO)。(3)装置C中发生的反应为2NH3+3CuO N2+3Cu+3H2O,
观察到的现象是黑色固体粉末逐渐变红且右管口有水
珠出现。
(4)D中冰水的作用是冷却,得到无色溶液氨水。检验氨
水用红色石蕊试纸,若变蓝则说明有氨水存在。答案:(1)固体NH4Cl和Ca(OH)2(其他合理答案也可)
(2)碱石灰(或CaO) 除去NH3中的水蒸气
(3)黑色粉末变为红色,右管口有水珠出现
2NH3+3CuO N2+3Cu+3H2O
(4)出现无色液体 氨水 用红色石蕊试纸,若变蓝则说
明有氨水存在
