酸性氣體的測定及驗證二氧化硫的存在

1、 酸性氣體的測定及驗證二氧化硫的存在 廣東省南海市九江鎮(zhèn)中學 麥潔卿 郵編：528203問題提出空氣中的酸性氣體除了占空氣體積0.03%的二氧化碳之外，廢氣中的酸性氣體主要是由含氮、硫燃料（煤和石油）燃燒和金屬冶煉廠、汽車等排放出來的氮硫氧化物為主（主要是SO2、NO2、CO）,下雨或下雪時能與水反應形成酸雨。酸雨是指PH值小于5.6的雨、雪等各種形式的大氣降水。酸雨對農(nóng)作物生產(chǎn)、人類的生存環(huán)境危害極大，減少二氧化硫等污染物的排放，對環(huán)境保護是非常重要。，因此，要讓學生認識酸性氣體對環(huán)境所帶來的影響。 活動目標 1、利用現(xiàn)代信息技術培養(yǎng)學生查閱和搜索資料的能力。 2、了解酸雨對生態(tài)環(huán)境的影響，

2、增強環(huán)保意識。 3、以人為本，培養(yǎng)學習的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，敢對課堂內(nèi)外的實驗作出大膽的改革和創(chuàng)新。 活動策略 一、活動方式：社會實踐，分組實驗，集中學習，分組討論。 二、活動建議1、 先組織學生學習空氣中酸性氣體的種類、性質(zhì)以及利用所學過的知識，思考如何設計實驗方案，測定酸性氣體的含量及證明空氣中存在SO2。2、 查閱有關資料及網(wǎng)站，如綠網(wǎng)和中國環(huán)保網(wǎng)等網(wǎng)址：綠網(wǎng)： 酸雨娃娃：3、課時安排：1至2個課時。 活動過程 一、活動準備 1、分組討論，取樣方法及實驗裝置的設計。 2、儀器及藥品準備：廣口瓶2個、量筒、大試管4支、帶膠塞導氣管、集氣瓶若干個、鐵架臺、鐵夾、NaOH溶液,、品紅溶液、酸性

3、KMnO4溶液、澄清石灰水、水等。3、 安排工作任務，按照不同地區(qū)的學生劃分小組，為了取樣具有普遍性，劃分五個地區(qū)（鶴巢生態(tài)保護區(qū)、校園附近、城區(qū)住宅區(qū)、325國道旁邊、沙口工業(yè)區(qū)），兩個交通較繁忙時段（即早上11：30、下午17：00）然后把兩次樣本空氣帶回實驗室再做實驗。 二、活動步驟1、 討論取樣裝置讓學生討論收集裝置的取用。室外取樣與實驗室環(huán)境不同，如何收集并能安全地帶實驗室呢？學生通過討論，結合所學過的知識，得到的方法是多樣，如：用集氣瓶排水集氣法、氣囊集氣法、注射器抽取氣體法等。集氣瓶 氣囊 注射器 為了處理數(shù)據(jù)方便，同學們一致認為取用250ml的集氣瓶較為理想。 2、 粗略測定空

4、氣中酸性氣體的含量圖1按圖裝置將取得的氣體進行實驗，圖1是裝有樣本氣體的集氣瓶，加入帶分液漏斗的雙孔膠塞。往分液漏斗加水，把收集到的被測氣體排放出來。A裝置NaOH溶液的作用是吸收空氣中的酸性氣體；裝置C的作用是通過排水量來測定空氣中非酸性氣體的體積。若酸性氣體中含有二氧化硫，則A裝置中發(fā)生的化學方程式：SO2 +2NaOH=Na2SO3+H2O 。再根據(jù)下式 一般空氣中含二氧化碳約占0.03%,數(shù)據(jù)處理如下: 地 區(qū)氣體樣本(毫升)C裝置讀數(shù)（毫升）酸性氣體總含量廢氣中酸性氣體含量鶴巢生態(tài)保護區(qū)250249.50.2%0.17%校園附近250249.30.28%0.25%城區(qū)住宅區(qū)25024

5、8.80.48%0.45%325國道旁邊2502480.8%0.77%沙口工業(yè)區(qū)250247.51%0.97%根據(jù)測定結果和大氣污染的三個方面（燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、機動車尾氣）提出同學們的設想，讓他們討論，比如，提高燃料質(zhì)量、推廣綠色交通、改善能源結構等等，鼓勵學生在課后再收集有關資料，閱讀科技論文，研究對策，寫成小論文，傳達環(huán)保信息，做環(huán)境小衛(wèi)士。3、 驗證廢氣酸性氣體含有二氧化硫空氣中的酸性氣體除了二氧化碳之外，大多是氮、硫的氧化物。其中SO2較為常見，SO2不但能與水反應生成H2SO3，還能在空氣中塵埃的催化作用和太陽光的照射下轉(zhuǎn)變成SO3， （SO3+H2O=H2SO4）再與水反應生成

6、酸性更強的硫酸。因此，同學們都想驗證剛收集回來的樣本氣體是否含二氧化硫。 教師引導學生閱讀有關資料：已知SO2能使紅色的品紅溶液退色，而CO2不具有這種性質(zhì)；SO2能被酸性KMnO4溶液吸收而除去，而CO2不能被酸性KMnO4溶液吸收。如下圖：樣本空氣通入 D 澄清石灰水 裝置A品紅溶液若退色,則說明含有SO2氣體。為進一步證明CO2不被品紅溶液吸收，把樣本空氣依次通入A、B、C、D裝置，最后裝置D 澄清石灰水是否變渾濁，就讓學生通過實驗去驗證。二氧化硫氣體對金屬材料、房屋建筑、棉紡化纖織品、皮革紙張等制品容易引起腐蝕、剝落、褪色而損壞。還可使植物葉片變黃甚至枯死。國家環(huán)境質(zhì)量標準規(guī)定， 居住

7、區(qū)日平均濃度低于0.15毫克/立方米，年平均濃度低于0.06毫克/立方米。因而，提出下列問題，讓學生思考：1、如何減少二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴荆?2、為解決能源問題，急須研究什么課題？ 減少二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴?，可通過減少使用煤燃燒、取用脫硫技術、開發(fā)新能源等，例如，太陽能、氫能、核能、風能、水能等等。其中，氫能是一種理想高能無污染源料，我國水力資源比較豐富，可利用水電解制取氫氣，但如何解決電能問題，可結合書本知識，讓學生討論。 通過學習與實踐，學生不僅學會酸性氣體的知識、實驗裝置的設計、SO2與CO2性質(zhì)上的區(qū)別，而且能拓寬知識面、增強實踐能力、學會團結協(xié)作，增進彼此間的友誼。三、注意事項1、校

8、外實踐應要征得家長的同意與支持，還要對學生進行交通等安全教育。2、實驗時，應提供各種可能會使用到的儀器，還可多放幾種，讓學生多作嘗試，多問幾個為什么？3、初中學生所學知識有限，教師要作適當引導，但同時要發(fā)揮學生主體性，開動腦筋，培養(yǎng)創(chuàng)新思維?；顒釉u價1、實踐過程中是否團結協(xié)作，在規(guī)定時間內(nèi)完成任務。2、學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力是否得到提高。3、實驗結果與實際是否相符，找出問題所在，能否提出解決問題的方法。背景資料 一、酸雨的定義酸雨，顧名思義，雨是酸的。其正確的名稱應為酸性沉降，它可分為濕沉降與干沉降兩大類，前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水

9、型態(tài)而落到地面者，后者則是指在不下雨的日子，從空中降下來的落塵所帶的酸性物質(zhì)而言。在化學上定義水之pH(酸堿)值等于七為中性，小于則是酸性。自然大氣中含有大量二氧化碳，二氧化碳在常溫時溶解于雨水中并達到氣液相平衡后，雨水之酸堿值約為 5.6，因此大自然的雨水是酸的；但是，在大自然中，仍存在其它致酸的物質(zhì)，例如，火山爆發(fā)所噴出的硫化氫，海洋所釋放出的二甲基硫，高空閃電所導致之氮氧化物等，均會使雨水進一步酸化，而酸堿值會降至 5.0 左右。因此，在 1980 年代后期以來，許多國內(nèi)外（包含環(huán)保署研究報告）研究者，已將所謂酸雨認知為當雨水酸堿值在 5.0 以下時，即確定受到人為酸性污染物的影響。因此

10、，在環(huán)保署研究報告中，已統(tǒng)一雨水酸堿值達 5.0以下時，正式定義為酸雨。例如，若以環(huán)保署臺北酸雨監(jiān)測站 1990-1998 年之有效雨水化學分析資料為準，顯示約九成降水天數(shù)的雨水pH值在 5.6 以下，而酸雨發(fā)生機率則為七成五左右。 二、酸雨對人類健康的影響酸污染對人類最嚴重的副作用就是呼吸方面的問題。二氧化硫和二氧化氮的射出物會引起呼吸方面的問題，例如哮喘、干咳、頭痛、和眼睛、鼻子、喉嚨的過敏。對人類而言，酸雨的一個間接影響就是溶解在水中的有毒金屬被水果，菜蔬和動物的組織吸收。雖然這些有毒金屬不直接影響這些動物，但是吃下這些動物卻對人類的產(chǎn)生嚴重影響。例如，累積在動物器官和組織中的汞與腦損傷和神經(jīng)混亂有關聯(lián)的。同樣地，在動物器官中的另一種金屬，鋁，與腎臟的問題有關，近來也被懷疑與老年癡呆癥的疾病有關。三、酸雨對森林和土壤的危害酸雨造成最嚴重的影響之一是在森林和土壤。硫酸隨著降雨落到地球而造成嚴重損害,土壤中的養(yǎng)分也會流失,因此樹木會因為維持生命所必須的鈣和鎂的流失而枯死。并非所有的二氧化硫都會轉(zhuǎn)變