环境教育及实验(选修课)陈意华.doc

深化新课改校本教程-知识拓展类中学生学检测浙江绍兴市稽山中学化学组陈意华 课题一、溶解氧的测定 （理论一课时，实验一课时共两课时）课题二、水样中化学耗氧量（COD）的测定（理论一课时，实验一课时共两课时）课题三、水中含砷量的测定（理论一课时，实验一课时共两课时）课题四、温室效应模拟实验 （一课时）课题五、酸雨的模拟实验 （理论一课时，实验一课时共两课时）课题六、臭氧的生成及性质实验（只介绍理论知识一课时，实验由学生自己课后设计）课题七、空气中二氧化硫含量的测定（理论一课时，实验一课时共两课时）课题八、香烟烟雾中有害成分的检验（理论加实验共一课时）课题九、废干电池的利用（方法介绍共一课时）课题十、几种果蔬中Vc含量的测定 （理论一课时，实验一课时共两课时）课题十一、胃舒平中氢氧化铝的检验（理论加实验共一课时）课题十二、泡沫塑料再利用（介绍各种再利用的方式共一课时）课题一、溶解氧的测定 溶于水中的氧称为溶解氧，用DO表示，单位为mgO2/L。溶解氧DO是水质综合指标之一。 一、目的 1. 学会水中DO的固定方法。 2. 掌握碘量法测定水中DO的原理与方法。 二、原理 在碱性溶液中Mn（OH）2和溶解氧结合为MnO（OH）2，又与过量的Mn(OH)2结合为Mn2O3，在酸性溶液中将KI氧化释放出I2，以硫代硫酸钠滴定。其化学反应为： 4MnSO4+8NaOH4Mn(OH)2+4Na2SO4 肉色沉淀 2Mn(OH)2+O22MnO(OH)2 棕黄色或棕色沉淀 2Mno(OH)2+2Mn(OH)22MnMnO3+4H2O 2MnMnO3+6H2SO4+4KI4MnSO4+2I2+6H2O+2K2SO4 I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6 若水中含有Fe2+、NO、S2-、和有机物等，均能引起误差。此不适用于含有NO0.1mg/L和Fe2+1mg/L以下的清洁地面水或地下水。若超过此限度，或含有大量其他还原性物质时，可用其他方法。 （三） 仪器 1. 溶解氧瓶。 2. 250mL的碘量瓶 3. 25mL的滴定管。 （四） 试剂 1. 浓硫酸化学纯，密度为1.84kg/m3。 2.硫酸锰溶液 称取480gMnSO44H2O，或400gMnSO42H2O，或400gMnCl22H2O，溶于蒸馏水中，过滤后稀释至1000mL。 3. 碱性碘化钾溶液称取500g分析纯氢氧化钠，溶于300400mL蒸馏水中。称取150g分析纯碘化钾（或135g碘化钠）溶于200mL蒸馏水中。将以上两溶液合并，加蒸馏水稀释至1000mL。静置24h使碳酸钠下沉，倾出上层澄清备用。 4. 0.1000mol/L硫代酸钠（NaS2O35H2O）标准溶液称取约25g分析纯硫代硫酸钠（Na2S2O35H2O），溶于煮沸放冷的蒸馏水中，稀释至1000mL。加入0.4氢氧化钠，或0.2g无水碳酸钠，或数小粒碘化汞，贮存于棕色瓶内以防止分解。此溶液可保存数日。硫代硫酸钠溶液的标定，可采用下列方法。 碘酸钾（或碘钠）标定法。称取0.1500g干燥的、分析纯碘酸钾（KIO3）于250mL三角瓶内，加入100mL蒸馏水，加热使碘酸钾溶解；加入约3g碘化钾及10mL冰醋酸，静置5min。自滴定管加0.1000mol/L硫代硫酸钠溶液，不停振荡三角瓶，直至颜色变为淡黄色，加入1mL淀粉的溶液，继续自滴定管加0.1000mol/L硫代硫酸钠溶液至刚变成无色为止，记录共用去的硫代硫酸钠的量（如滴定完毕后，放置一段时间，三角瓶中溶液因接触空气氧化又生成蓝色，可不必再作滴定）。其反应式为： KIO3+5KI+6CH3COOH6CH3COOK+3H2O+3I2 3I2+6Na2S2O36NaI+3Na2S4O6 硫代硫酸钠的浓度（mol/L） 式中m碘酸钾重量，g； V硫代硫酸钠体积，mL。 重碘酸钾标准溶液标定法。a. 0.1000mol/L重碘酸钾（KIO3H2O）标准溶液称取3.2500g干燥的分析纯重碘酸钾（KIO3HIO3），溶于蒸馏水中，溶于蒸馏水中，稀释至1000mL，溶液应相当于0.1000mol/L硫代硫酸钠标准溶液；b. 标定方法与碘酸钾标定法相同，以0.1000mol/L重碘酸钾标准溶液代替碘酸钾即可。其反应式为 2KIO3HIO3+20KI+11H2SO411K2SO4+12H2O+12I2 12I2+24Na2S2O324NaI+12Na2S4O6 碘酸钾标准溶液标定法 称取3.5668g干燥的分析纯碘酸钾，溶于蒸馏水中稀释至1000mL。100mL溶液应相当于100mL 0.1000mol/L硫代硫酸钠标准溶液，标定方法与重碘酸钾标准溶液的标定法相同。 5. 0.0250mol/L硫代硫酸钠标准溶液用吸管取出上述经过标定的0.1000mol/L硫代硫酸钠标准溶液，根据 cV=cV这一公式配成1L0.0250mol/L硫代硫酸钠标准溶液，并加入0.2g无水碳酸钠或数粒碘化汞，以防止其分解，储于棕色瓶内。此溶液在夏日存放最好不超10d。使用前应按以下方法标定（或碘酸钾法），并作必要的校正。 0.0250mol/L重铬酸钾（KCr2O7）标准溶液取分析纯重铬酸钾10g用蒸馏水重结晶3次，然后放在180烘箱内干燥至恒重。取出，置于干燥箱内冷却。称取1.2257g重铬酸钾，溶于蒸馏水中，倾入1L量瓶，稀释至刻度。 用0.0250mol/L重铬酸钾标准溶液标定硫代硫酸钠摩尔浓度250mL三角瓶内，加入1g左右碘化钾3及50mL蒸馏水，自滴定管加入15.00mL0.0250mol/L重铬酸钾标准溶液及5mL 3mol/L硫酸，此时的反应式为： K2Cr2O7+6KI+7H2SO44K2SO4+Cr2（SO4）3+7H2O+3I2 静置5min后，自滴定管加入硫代硫酸钠溶液，至变成淡黄色时加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚褪去为止；记录用量。重复再滴定一次。（注意：终点到达应带淡绿色，因为含有三价铬离子）。求出硫代硫酸钠溶液的准确度，并校正成0.0250mol/L。 6. 冰醋酸。 7. 碘化钾。 8. 淀粉溶液称取2g可溶性淀粉，溶于少量蒸馏水内，用玻璃棒调成糊状，再加煮沸蒸馏水至200mL，冷却后加入0.25g水杨酸或0.8g氯化锌（ZnCl2）以防止分解。如果此溶液与碘生成紫蓝色，表示淀粉已经有部分变质，就应当重新配制。 五、测定步骤 1. 水样采集 假使要非常精确地计算“溶解氧”可以先算出水样瓶的体积。首先在1520时将空瓶称重，再以蒸馏水充满，塞紧密合的瓶塞，使瓶塞下面不留空隙。然后用毛巾擦干再称重。称重要至0.1g。两次称重之差除以水在该温度下的密度，求出瓶的体积。 2. 取下瓶塞，用吸管插入瓶内液面以下并加入1mL硫酸锰溶液。 3. 再按同样的方法加入1mL碱性碘化钾溶液。 4. 盖紧瓶塞，把水样颠倒混合3次左右。 5. 待沉淀下降至半途，再混合1次，静置数分钟沉淀重新下降至半途。 6. 用吸管沿瓶口加入1mL浓硫酸，盖紧瓶塞，颠倒混合，静置5min。 7. 如果不需要非常精确地校正加入试剂后水样原来体积，则滴定时即用吸管取出200mL处理过的水样放于250mL带玻璃塞的三角瓶内，自滴定管加入0.0250mol/L硫代硫酸钠标准溶液，至褪成淡黄色时，再加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色褪去为止；记录用量（V）。 六、计算 各据各步反应方程式计算课题二、水样中化学耗氧量（COD）的测定一、实验目的1. 初步了解环境分析的重要性及水样的采集和保存方法。2.对水中化学耗氧量与水体污染的关系有所了解。3.掌握高锰酸钾法测定水中COD的原理及方法。二、实验原理化学耗氧量COD（chemical oxygen demand）,是指水样在规定条件下用氧化剂处理时，其溶解性或悬浮性物质消耗该氧化剂的量。它以氧的mg/L来表征水中还原性污染物的指标。还原性物质主要包括有机物和硝酸盐、硫化物等无机物。由于有机物污染极为普遍，故通常以COD作为有机污染物的综合指标。COD值越高，说明水体受污染的程度越严重。化学耗氧量的测定，分为重铬酸钾法、酸性高锰酸钾法和碱性高锰酸钾法。重铬酸钾法记以，酸性高锰酸钾法记以（酸性），碱性高锰酸钾法记以（碱性）。目前，我国在废水检测中主要采用法，而法主要用于地面水、地表水、饮用水和生活污水的测定。COD也是环境水质标准及废水排放标准的控制项目之一，是度量水体受还原性物质（主要是有机物）污染程度的综合性指标。水中COD的测定，一般情况下多采用酸性高锰酸钾法。此法简便快速，适合于测定地面水，河水等污染不十分严重的水质。工业污水及生活污水中含有成分复杂的污染物，宜采用重铬酸钾法。水中除含NO2-、S2-、Fe2+ 等无机还原性物质外，还含有少量的有机物质，有机物质腐烂促使水中的微生物繁殖，污染水质。因此水中COD量高则呈现出黄色，并有明显的酸性，对蒸汽锅炉有侵蚀作用，还影响印染产品质量等。若作为饮用水，则直接危害人、畜的身体，故需要监控并测定它，为确定水的质量提供依据，但COD多少不能完全表示水被有机物污染的程度，因此不能单纯地靠COD的数值，还应结合水的色度，有机氮或蛋白质来判断水的污染程度。在酸性条件下，向水样中加入一定量的KMnO4标准溶液，加热煮沸使水中有机物充分被KMnO4氧化，剩余的KMnO4溶液用一定量过量的Na2C2O4标准溶液还原，再以KMnO4标准溶液返滴Na2C2O4溶液的过量部分。其反应式如下：4 KMnO46H2SO45C2K2SO4+4MnSO4+5CO2+6H2O滴至溶液由无色变为浅粉色，且在30s之内不褪色，即为终点，根据Na2C2O4标准溶液和KMnO4标准溶液的消耗量，计算出水中耗氧量(2)水样中如有NO2-、S2-、Fe2+等还原性物质存在，对测定有干扰，但这些物质在室温下能被MnO4- 氧化，因此，先用KMnO4标准溶液滴定至溶液呈浅粉红色，再加一定量过量的KMnO4溶液即可消除这些离子的干扰。水样中含Cl-大于300mg/L时，将影响测定结果，加水稀释降低Cl-浓度可消除干扰，如仍不能消除干扰，则可加入Ag2SO4，每克Ag2SO4可消除200mg Cl-的干扰。必要时，取同样量的去离子水，测定空白值，加以校正。COD的计算：由实验原理可知，测定COD时用去KMnO4的总量减去与Na2C2O4反应的KMnO4的量，即为被氧化水样中还原性物质消耗的KMnO4的量。从KMnO4与有机物的氧化还原反应可知：1mol MnO4- 相当于5/ 4 mol C相当于5/4 mol O2从滴定反应可知：1mol C2O42- 相当于2/5 mol MnO4-所以水中COD 的计算公式如下：必要时可校正蒸馏水的耗氧量：水样中实际化学耗氧量(o2)测定化学耗量测定空白值COD是指化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需氧量。化学耗氧量越高，表示水中有机污染物越多。水中有机污染物主要来源于生活污水或工业废水的排放、动植物腐烂分解后流入水体产生的。水体中有机物含量过高可降低水中溶解氧的含量，当水中溶解氧消耗殆尽时，水质则腐败变臭，导致水生生物缺氧，以至死亡。 化学需氧量（COD），是在一定条件，用一定的强氧化剂处理水样所消耗的氧化剂的量，以氧的毫克/升表示，它是指示水体被还原性物质污染的主要指标，还原性物质包括各种有机物、亚硝酸盐、亚铁盐和硫化物等，但水样受有机物污染是极为普遍的，因此化学需氧量可做有机物相对含量的指标之一。化学需氧量的测定，根据所用氧化剂的不同，分为高锰酸钾法和重铬酸钾法。高锰酸钾四法操作简便，所需时间短，在一定程度上可以说明水体受有机物污染的状况，常被用于污染程度较轻的水样，重铬酸钾法对有机物氧化比较完全、适用于各种水样。三、主要试剂与仪器1.25mL酸式滴定管2. 25mL碱式滴定管3.烘箱、电子天平、电炉等；4.高锰酸钾、草酸钠、硫酸等。四、实验步骤取水样100ml于锥形瓶中（13）H2SO4混均加0.002M KMnO4标液10.00ml加热煮沸10min（准确计时）趁热加入0.005MNa2C2O4标液10.00ml褪色002M KMnO4回滴终点为微红色在煮沸过程中，KMnO4和还原性物质作用4MnO4-+5C+12H+=4Mn2+5CO2+6H2O剩余的KMnO4用Na2C2O4还原2MnO4-+5C2O2-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O再以KMnO4返滴Na2C2O4过量部分，通过实际消耗KMnO4的量来计算水中还原性物质的量。 五、数据记录与处理高锰酸钾标准溶液浓度的计算，取三次测定的平均值。过氧化氢含量计算：，取三次测定的平均值。六、注意事项：1.严格控制滴定速度，慢快慢，开始反应慢，第一滴红色消失后加第二滴，此后反应加快时可以快滴，但仍是逐滴加入，防止KMnO4过量分解造成误差，滴定至颜色褪去较慢时再放慢速度。煮沸时，控制温度，不能太高，防止溶液溅出。2.严格控制煮沸时间，也即氧化还原反应进行的时间，才能得到较好的重现性。3.由于含量较低，使用的KMnO4溶液浓度也低（0.002M），所以终点的颜色很浅（淡淡的微红色）因此注意不要过量了。4.本次实验不要求做空白值。5.本次实验配制0.005M Na2C2O4和稀释都要用到容量瓶，所以要注意容量瓶的操作。6.标液用自己配制的稀释，准确称取25.00ml到250ml容量瓶中，就报上次配制的溶液稀释了10倍（0.020.002M左右）。课题三、水中含砷量的测定一、方法概要含砷及砷化物之水样，经硫酸及过硫酸钾溶液消化后，使其中之砷先转变成为五价砷，续以碘化钾试剂将其还原为三价砷。经由自动化连续流动式氢化物产生装置，使三价砷与盐酸及硼氢化钠试剂进行氢化反应，生成砷化氢，再经由氩气（或氮气）载送导入原子吸收光谱仪，于 193.7 nm 波长处测定其吸光度，进行定量。二、适用范围本方法适用于饮用水水质、饮用水水源水质、地面水体、地下水、放流水及废（污）水中总砷含量的测定。适用范围为 0.25 至 5 g / L 之砷浓度测定（注 1）。方法侦测极限（MDL）为 0.1 g / L。三、干扰（一）水样中若含有下列诸种金属元素，如铬、钴、镍、铜、钼、银、汞、铅及硒等，当其浓度超过约 10 mg / L 时，可能会影响砷化氢的生成效率，造成分析上的误差（各元素的影响程度不尽相同）。（二）不同氧化价态的砷，其氢化物的生成效率亦有所不同；同一浓度之五价砷所产生的吸收讯号，其强度约仅为三价砷的三分之一至四分之一。故分析时须先将样品中之五价砷还原成三价砷后，再进行氢化物之产生反应。（三）因砷及砷化合物具有挥发性，样品在前处理过程中，应尽量防止砷的挥发，以避免漏失，造成分析上的误差。（四）样品中若含有硫化合物，则会形成硫化氢，而影响砷化氢的生成效率。（五）盐酸浓度变化会影响砷化氢的生成效率。四、设备及材料（一）原子吸收光谱仪：需具备有气体流量计、分光器、光电侦测器、自动化控制及数据处理系统。（二）灯管：砷中空阴极灯管（HCL），或无电极放电式砷灯管（EDL）及其电源供应器。（三）原子化器：不同的仪器厂牌，其规格与形式亦各有异。常见的原子化器有下列几种，可依适用范围择一使用。1.电热式石英管加热器：以电热方式加热石英管至高温进行原子化。2.火焰式燃烧头：以氩气（或氮气）、空气与氢气形成之火焰进行原子化。3.火焰式石英管加热器：以氢气与氧气（空气）形成之火焰加热石英管。（四）自动化连续流动式氢化物产生装置：图一所示为一般常见之装置图，包括有氢化反应系统、气液分离装置及样品注入系统等。将样品、酸及还原剂以流动注入的方式混合，反应所生成之砷化氢以氩气（或氮气）载送，导入原子化器进行分析。（五）排气装置：用以移除源自原子化器产生的烟雾与蒸气，其废气处理需符合相关法规。（六）加热板（七）天平：可精秤至 0.1 mg。（八）过滤装置：包括塑料或铁氟龙固定座及滤膜。滤膜之材质为聚碳酸脂（Polycarbonate）或乙脂纤维素（Cellulose acetate），孔径为 0.4 至 0.45 m。（九）pH 计或酸碱试纸。五、试剂（一）试剂水：不含待测元素之试剂水，其电阻应大于 16 M - cm。（二）气体：适于分析用之商品级气体。（三）试药：除特别标明外，皆为分析级试药。1.浓盐酸：经次沸腾蒸馏纯化者，或为超纯级试药。2.浓硝酸：经次沸腾蒸馏纯化者，或为超纯级试药。3.盐酸溶液，5.0 %（v / v）：取 50 mL 浓盐酸，以试剂水稀释至 1000 mL。4.氢氧化钠溶液，1.0 %（w / v）：取 10 g 氢氧化钠溶于试剂水中，稀释至1000 mL。5.硼氢化钠溶液，0.5 %（w / v）：取 5 g 硼氢化钠溶于 1000 mL 之 1 %（w / v）氢氧化钠溶液。使用前配制。6.硫酸溶液，2.5 N：取7 mL 浓硫酸，以试剂水稀释至 100 mL。7.过硫酸钾溶液，5.0 %（w / v）：取 5 g 过硫酸钾，溶于试剂水中，稀释至100 mL。8.碘化钾溶液，20 %（w / v）：取 20 g 碘化钾，溶于试剂水中，稀释至100 mL。9.砷储备溶液：购买市售经确认之1000 mg / L 五价砷标准溶液，即 1.00 mL 1000 g 砷。10.砷标准溶液：以试剂水稀释砷储备溶液，配制成砷浓度为50 g / L 之溶液，即 1.00 mL 50 ng 砷。（注 2）六、采样与保存（一）盛装样品之容器及过滤器，必须以清洁剂、酸及试剂水进行清洗，以去除可能的污染。（二）水样于采集后应立即添加浓硝酸使水样之 pH 值小于 2；若欲分析溶解性砷，采样时应同时以试剂水预洗过之塑料过滤装置（孔径为 0.45 m）将水样抽气过滤，所得滤液再加入适量之浓硝酸，使其 pH 值小于 2，加酸后之水样宜贮藏于约 4 。七、步骤（一）水样前处理1.取 25.0 mL 已酸化之水样，或适量水样经酸化稀释至 25.0 mL，其 pH 值均需调整至 2 以下，置于 100 mL 烧杯中。2.分别加入 1 mL 2.5 N 硫酸溶液及 2 mL 5 % 过硫酸钾溶液。3.以表玻璃覆盖后，加热至约 90 ，并在此温度下维持 30 40 分钟。反应后冷却至室温。4.分别加入浓盐酸 2.5 mL 及 20 % 碘化钾溶液 10 mL，以试剂水稀释定量至 50 mL。静置一小时后，待五价砷还原成三价砷即可进行分析。（注 3）（二）仪器操作原子吸收光谱仪因厂牌及形式的不同，其操作方法亦有所不同。请参照各仪器厂商提供之操作程序，进行分析。（三）样品分析1.经七（一）步骤前处理后之样品，以取样管（或自动取样器）导入样品注入回路中（回路体积一般为 1 mL），如图一A所示。2.按图一B所示方式，改变流动注入阀至注入位置。藉由帮浦的推动，分别将 5.0 % 盐酸、0.5 % 硼氢化钠与 1.0 mL 样品，经由不同管路，以连续流动的方式，注入氢化反应槽（图一C）中混合，反应生成砷化氢。3.生成之砷化氢及其它的气液混合产物在氩气（或氮气）带动下，随即进入气液分离器（图一D）中进行分离。砷化氢在氩气（或氮气）载送下瞬时被导入原子化器（图一E）中原子化，并于波长 193.7 nm 处被测定。4.由检量线求出样品中的砷浓度。课题四、温室效应模拟实验一、原理：取3个200.mL的锥形瓶，分别装满空气、二氧化碳、甲烷气体。用连有温度计的单孔橡皮塞塞住瓶口，再把它们彼此靠近地置于实验台上，锥形瓶底部放一块面积大于3个锥形瓶底面积的黑色木板。然后，在锥形瓶上方用大功率的反射灯泡均匀地照射12.min后，观察各瓶内温度升高的情况。二、实验过程参考上述的方案，选用了盛有145.mL空气和145.mL二氧化碳的集气瓶、用带有温度计的橡皮塞塞紧瓶口，在室内先记录下2瓶气体的温度，然后同时放在阳光下，每隔约五分钟记录一次温度，观察一小时左右，共做了2次实验。具体实验数据如表1所示。表1.二氧化碳与空气在阳光下温度变化的实验数据单位:.第一次实验：2007年10月8日.第二次实验：2007年10月9日3.对实验数据的分析从上表中可以发现二氧化碳确实比空气升温快，这与相同条件下二氧化碳的比热容比空气的小相符合。从表中还可以看出，空气和二氧化碳起始温度相同，最初的5.min内升温速度都很快，此后温度升高速度变慢，最终温度相同，这是因为在阳光下做的模拟实验实际上是2种气体与外界不断进行热传递，最终2种气体都与外界达到热平衡状态，即温度趋于相等，且等同于实验环境的温度，并随着环境温度的升高（降低）而升高（降低）。因此，上述实验模拟的不是温室效应。4.温室效应的成因与模拟实验的对比如果说在阳光照射下温度升高快就能造成温室效应的话，O2和SO2也是温室气体了，因为它们的比热容也比空气的小，相同条件下升温也比空气的快。而实际上这2种气体并不是温室气体，这就需要分析CO2等温室气体能造成温室效应的原因了。太阳光的辐射是以短波的形式进行的，地面吸收了来自太阳的短波辐射，转变为热能后，以长波红外光向外辐射。大气中许多组分对不同波长的辐射都有其特征吸收光谱，其中能够吸收较长波长的主要有CO2和水蒸气。水分子只能吸收波长为700.nm800.nm和1.100.nm1.400.nm的红外辐射，但吸收较弱，而对850.nm1.100.nm的辐射全无吸收。因此大气中的水分子只能截留一小部分红外光。大气中的CO2虽然含量比水低得多，但它可强烈地吸收波长为1.200.nm1.630.nm的红外辐射5。于是CO2像温室的玻璃一样，并不影响太阳对地球表面的辐射，但却阻碍由地面反射回太空的红外辐射，即把能量截留于大气之中。这就像给地球罩上了一层保温膜，使地球表面气温增高，产生温室效应。 把温室效应的模拟实验与温室效应的形成原因对比一下可以发现：在模拟实验中，阳光有了，二氧化碳有了，集气瓶的玻璃可以看作大气圈，但缺少了能类比地球的既吸热又放热的物质。不难想象，模拟实验中的温度计是不可能代替地球的。所以上述3种方案用来模拟温室效应时缺乏一个对应模拟元素，即地球的模拟物。5.结论综上所述，用阳光照射下二氧化碳升温比空气快来证明二氧化碳能造成温室效应是不科学的，它验证的只是二氧化碳与空气的比热容不同，实验中发生的主要是热传递。如何正确设计实验模拟温室效应，还需要我们进一步研究和探索。课题五、酸雨的模拟实验【实验目的】在这个实验中，您将模拟酸雨的形成，并用pH检测“酸雨”的酸度，你也将完成几个简单的实验室测试，以确定什么物质是影响酸雨的原因。【背景资料】雨水降落前，水汽在大气中与二氧化碳气体反应形成弱酸碳酸（H2CO3）。因此， 雨水的pH值大约是5.6 ，使雨水略带酸性。然而，水汽在大气中也将以同样的方式与其他气体反应，包括二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）等。这些气体由化石燃料的燃烧所造成的污染引起：例如，在汽车尾气和工厂排放的废气。这些反应会产生比碳酸酸性强的酸，包括硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)与亚硫酸 (H2SO3)。由于这些酸的影响， 雨水的PH值可以降低很多。当雨水pH值低于5.6时，被认为是酸雨 ，并能显着环境影响自然生态系统和建筑物、雕像和其他古迹。注：1852年，英国化学家罗伯特安格斯史密斯研究了伦敦的空气污染和降雨量与酸性之间的联系，首次使用了“酸雨”这一术语。【实验用品】pH传感器，数据采集器；6MHCl，Na2SO3固体，镁条，大理石，新鲜苹果皮；试管，塑胶滴管，塑料袋（自封袋），洗瓶，量筒。【实验步骤】一、模拟酸雨的形成1向试管中加入1gNa2SO3固体，将试管置入自封袋中，从自封袋外捏住试管并使试管竖立。2向塑胶滴管中吸入6MHCl。3将塑胶滴管插入试管中，注意滴管尖端不要触到Na2SO3固体。4向自封袋中加入15mL水。5将pH传感器深入水中，使传感器玻璃泡处于液面以下。6在同伴的帮助下，将自封袋的口封上，一手持试管和塑胶滴管，一手捏紧封口末端（pH传感器导线处），7启动数据采集，检测“水体”的pH。8挤压塑胶滴管，使盐酸滴入试管中，发生反应。9待反应结束后，轻轻摇动自封袋中的水，注意保持pH传感器玻璃泡始终没于液面以下。10在pH读数不再明显变化后，停止数据采集。二、酸雨的危害11小心将自封袋打开一个小口，取出pH传感器，用蒸馏水清洗玻璃泡。12用洁净的塑胶滴管向另外3支试管中分别移取5mL自封袋中的水样，并分别将试管编号为A、B和C。将自封袋密封好放置一边最后处理。13向上述3支试管中分别加入：擦亮的镁条，大理石块，新鲜苹果皮。观察实验现象。14在教师的指导下处理自封袋中的药品。【数据分析与处理】1读取pH的最大值和最小值。2读取pH的变化量。【记录表格样例】实验现象HClNa2SO3反应前pH反应后pHpH试管A（镁条）试管B（大理石）试管C（苹果皮）【结论与扩展】1写出HCl与Na2SO3的反应方程式。2SO2对“雨水”的酸度有什么影响，根据pH的变化，该“雨水”可以称为“酸雨”吗？3写出SO2与水的反应方程式。4本模拟过程的哪个环节相当于大气中产生酸雨的过程，两者又有什么区别？5根据“酸雨”与试管A、B和C中样品反应的实验，你推断酸雨对雕像和建筑会产生哪些影响？6写出试管A、B中发生反应的化学方程式。课题六、臭氧的生成及性质实验一、实验设计原理在高压电下无声放电或紫外线的作用下，有一部分氧气可转变为臭氧：3O22O3。在本实验装置中，通过交变高压电场在气体中产生电晕，电晕中的自由高能电子离解氧气分子为氧原子，而氧原子与氧气分子经碰撞聚合为臭氧分子： O2高频高压放电2OO + O2= O3在大气压条件下，气体击穿需要很高的电压，所以空间电场通常都很高，再加上大气压条件下电子碰撞电离几率比较高，所以气体放电很容易过渡到弧光。为了抑制弧光放电的产生，可以采用介质阻挡放电形式。介质阻挡放电结构特征之一是电极（至少一个电极）是被介质绝缘层所覆盖，在外电场E1的作用下，气体中的电子被加速，当E1达到某一值En时就产生电子雪崩，气体被击穿，放电空间产生大量电子和离子。电子在电极表面的绝缘层沉积下来并建立一内建电场E2，该内建电场的方向与外电场的方向相反。若忽略空间电荷场（主要由空间中的离子产生），则放电空间的总电场由（E1+E2）决定。随着放电的发展，电极上积累的电荷足够多时，总电场低到不能再使电子加速到足够的能量而产生碰撞电离，则放电熄灭。所以介质阻挡放电是一个不断产生熄灭的交替过程。放电等离子体中的电子能量在1.0-10 eV范围，而离子与中性粒子能量则保持在室温状态，所以所产生的等离子体是一种典型的非平衡态低温等离子体。图2是典型的介质阻挡放电的结构示意图。由于介质的存在，所以放电不会过渡到弧光放电。目前这种放电形式被广泛应用于制备臭氧、材料表面处理、有机化合物合成以及近来发展起来的等离子体光源和等离子体平板显示(PDP)等场合。利用此法能将纯净的氧气转化为浓度较高的臭氧气体，有明显的臭氧的鱼腥味出现。将产生的气体通过淀粉KI 溶液，可使无色的淀粉KI 溶液迅速变为蓝色。通过品红溶液，也可使品红溶液很快褪色。由此用来证明臭氧的生成及其强氧化性。二、实验设计准备1准备一只学生电源和一只高压感应圈（火花距离4-8cm）。2准备一套氧气袋，并用橡皮管将出气管与发生器左端直玻璃管相联。3用一根长50cm左右的粗玻璃通管改制成放电管，用来制作臭氧发生器。并配有两只单孔带直玻璃管的橡皮塞。4准备一根直径约2mm粗的钢条。从左端橡皮塞穿插，外端留有约1cm长的钢条作接线柱A。钢条经过放电管的内部，一直插入到右端直玻璃管内，使其正好放在放电管的中心。5取约5cm宽，且与玻璃管等长的铝箔片，用双面胶粘在放置玻璃管的位置，并用电用胶布封好，再用导线引至放电管的另一接线柱B，就制作出一个简易的臭氧发生器。6准备一张聚酯面板，将发生器和试管等装置进行固定(如图3所示)。三、实验设计的仪器药品及装置氧气袋（或简易氧气发生装置）、弹簧夹、高压感应圈、硬质玻璃通管、玻璃导管、T型管、两支试管、品红溶液、淀粉KI溶液、橡皮管、树脂面板等（注：左试管盛有品红溶液；右试管盛有碘化钾淀粉溶液）四、实验操作步骤及其化学实验现象1如实物图所示：依次将该装置各部分如氧气袋、弹簧夹、臭氧发生器、硅胶橡皮管、直角玻璃导管等连接好，并将发生器右端导管分别插入盛有品红溶液和淀粉KI溶液的两支试管里中。2将高压感应圈的两个放电针间的距离拉长，用导线将发生器内外的A、B两极分别与感应圈的两个高压接线柱相联。3在不通电的情况下，打开弹簧夹，使氧气依次缓缓通过发生器、品红溶液和淀粉KI溶液，观察实验现象。可发现品红溶液和淀粉KI溶液均无任何变化。4继续通氧气，并接通电源，使感应圈进行放电。5观察实验现象。可发现，左边试管中品红溶液也很快褪色，也是因为O3具有强氧化性，能漂白品红溶液。右边试管中无色的淀粉KI溶液很快变为蓝色，是因为O3具有很强氧化性，将I氧化成I2，I2使淀粉变蓝。在实验的过程中，在装置的尾端导管口，我们可以明显地嗅到臭氧特殊的鱼腥气味，亦可证明臭氧的存在。五、实验装置优点该实验装置产生的臭氧气体在漂白品红溶液时，只要3-5分钟时间，便能使稀的品红溶液永久漂白褪色；在进行氧化KI 溶液时，只需几个气泡便可以在短时间内呈现出明显的实验现象淀粉KI溶液变蓝。用该实验装置进行的演示实验非常直观地揭示了臭氧气体的漂白性和强氧化性，实验效果非常好，非常适用于化学课堂演示实验教学。六、实验设计注意事项1如果化学实验室没有高压感应圈等仪器，可向物理实验室借用。使用感应圈之前，要仔细阅读使用说明书和铭牌所标明的额定电压，输入电压勿超过额定电压。整套装置必须保证干燥绝缘。使用感应圈时，要注意用电安全，防止触电事故的发生。通电时，手或身体的其他部位还是不要靠近这些部分，尤其是放电电极。2若没有粗钢条，也可用粗铁丝或粗铜丝代替。3放电管直径应随所用感应圈的大小而定。放电管外壁也可绕以较细软的漆包线。4臭氧在水里溶解度大于氧气，同时温度和湿度越高，臭氧气体越易分解，因此玻璃仪器要保持干燥。5通入的氧气纯度越高越好。如果用空气代替纯氧，在放电时，有可能生成氮的氧化物，其也能使淀粉KI 溶液变蓝，干扰臭氧的性质实验。6淀粉碘化钾溶液要用新配制的，因为放置的时间较长，淀粉碘化钾溶液会变质，影响实验现象，若放入适量的碳酸钠等试剂，可延长其保存时间。7从臭氧发生器中出来的气体约含3-10%的臭氧。可进一步利用氧气与臭氧沸点相差较大（约70）的特点，通过分级液化的方法制备浓度较高、更纯净的臭氧。8微量臭氧能消毒杀菌，能刺激中枢神经，加速血液循环，使人产生气爽和舒畅的感觉。但空气中臭氧体积含量超过10-5%时，就会对人体、动植物及其他物质造成危害。因此，该实验装置不能长时间通电，以免产生过多的臭氧气体，污染空气。课题七、空气中二氧化硫含量的测定SO2是大气污染物之一，为粗略测定周围环境中SO2的含量，设计了如下实验装置：注：单向阀原理说明：当注射器推活塞时，关闭，打开；当注射器拉活塞时，打开，关闭（1）甲、乙两同学欲对上述整套装置检查气密性：甲同学是用手捂住试管（或微热试管），观察导管中是否有液面上升的现象是否能？不能（填能或不能）；乙同学是先从玻璃导管向试管中注入水，观察导管中液面与试管中液面是否形成高度差，且在一段时间后，观察液面差是否变化的方法是否能？不能（填能或不能）；若上述两种方案均不能，请思考新方案，并填下列空白（若上述可行，则不填下列空白）：先在试管中装入适量水（保证玻璃导管的下端浸没在水中），然后（填操作方法）向外轻轻拉动注射器的活塞，看到浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出（填实验现象），证明该装置的气密性良好（2）向试管中加入0.00127%的碘水10g，用适量的蒸馏水稀释后，再加入23滴淀粉溶液，配置成溶液A测定指定地点空气中SO2的含量时，推拉注射器的活塞反复抽气，试管中发生的化学反应方程式为SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，A溶液由蓝色变为无时表明反应恰好完全进行，此时应停止抽气（3）我国环境空气质量标准中对每次空气质量测定中SO2的最高浓度限值（mg/m3）：一级标准：0.15；二级标准：0.50；三级标准：0.70该课外活动小组分成第一活动小组和第二活动小组，使用相同的实验装置和溶液A，在同一地点、同时测量空气中SO2的含量当反应恰好完全进行，记录抽气时间和次数如下（假定每次抽气500mL）请将下表填写完整（计算时保留2位有效数字）：分组第一小组第二小组抽气时间20分钟21分钟抽气次数100130SO2含量：mg/m3在实验过程中，需缓缓抽动活塞的目的是让二氧化硫与碘充分反应；若快速抽拉，则测定的结果将偏小判断该地点的空气中SO2含量属于三级标准，第一小组的测定结果准确，另一小组实验结果产生较大偏差的原因是（两个小组所用药品和装置均无问题）气速率过快，造成空气中SO2与碘水未充分反应，产生较大误差由于所取得碘水是一样的，因此两组实验中参与反应的二氧化硫的质量一样多，根据化学方程式计算，设参与反应的二氧化硫的质量为X第一组所测的二氧化硫的含量为：0.032mg50010010-6m3=0.64mg/m3第二组所测的二氧化硫的含量为：0.032mg50013010-6m3=0.49mg/m3分组第一小组第二小组抽气时间20分钟21分钟抽气次数100130SO2含量：mg/m30.640.49课题八、香烟烟雾中有害成分的检验【实验用品】用品：具支试管、试管、滴管、玻璃管、胶管、洗耳球、单孔橡皮塞、实验室制取氧气和二氧化碳的装置各一套，新鲜鸡血30毫升。新鲜鸡血的制备：鸡随用随杀，将鸡血滴入盛有250mL抗凝剂(5柠檬酸三钠)的烧杯中，用玻璃棒作同一方向轻轻搅动，待搅拌均匀后装人试剂瓶待用。【活动过程】一、 问卷调查（对象：生活小区居民与学校学生）1. 吸烟的危害2. 制造香烟的利与弊3. 禁止在室内吸烟4. 杜绝香烟、从我做起二、香烟烟雾有害成分的检验 装置：如右图。 装置图操作： 1一氧化碳危害性的证明：取一支具支试管和二支普通试管，分别加人10mL新鲜鸡血，然后将具支试管按装置图装好，再点燃香烟，用洗耳球吸气，当燃完第二支香烟时，鸡血由鲜红色变为深褐色。盛鸡血的两支普通试管，一支留作对照，另一支通人二氧化碳，直至鸡血由鲜红色变为紫褐色。然后分别向两份变色的鸡血内分别通入氧气，发现普通试管内的紫褐色鸡血重又变为鲜红色，而具支试管内的深褐色鸡血则不能变为鲜红色。这是因为一氧化碳和血液中血红蛋白的亲和力比氧气大200多倍。一氧化碳与血红蛋白一旦形成了配位化合物，则血红蛋白就丧失了输送氧的能力。而二氧化碳与血红蛋白的结合能力与氧相差不多，且在一定条件下是可逆的。所以，与二氧化碳结合的血红蛋白仍具有输送氧的能力。 2尼古丁的检验：装置同上，只是具支试管内盛的不是鸡血，而是10mL95乙醇溶液，同样点燃香烟，用洗耳球吸气，当燃完第三支香烟时，乙醇溶液变为褐色，取3mL这种褐色溶液于一试管中，向其中滴入1mo1L-1氯化汞溶液，立即生成了白色沉淀，证明香烟内含尼古丁。 尼古丁又称为烟碱，分子式为Cl0Hl4N2，它是烟草内含的特征性物质，最大危害在于其成瘾性。另外，长期吸烟的人易生慢性气管炎、冠心病、血管硬化、消化不良、视觉障碍等疾病，这些疾患都与尼古丁有关。 3联苯胺的检验：再取上述褐色溶液注人另一支试管，然后依次加入适量饱和碳酸钠溶液，饱和亚铁氰化钾溶液2滴，溶液出现浑浊，证明香烟中含有致癌物质联苯胺。除联苯胺外，烟焦油中的多环芳烃及其衍生物都有致癌作用。4. 醛类的检验：装置同上，只是洁净的具支试管中开始盛的是20mL蒸馏水，点烟吸气操作同1、2，当燃完第7支香烟时，水呈褐色。取一支洁净试管，向其中加人10mL刚制的褐色水和2mL新配制的银氨溶液，混合均匀后，再将试管置于水浴上加热片刻，即会出现银镜(或出现黑色银粒)，证明香烟烟雾中含有能刺激人体神经系统的醛类(如丙烯醛)，这是使吸烟者易患气管炎的物质之一。三、交流、展示成果【活动双向流程】 开始 教师主导 学生主体 激发兴趣 社会实践活动 设计问卷 提供资料 实验验证活动 实验探究 鉴赏评价交流展示活动 处理信息 结束 这一组实验给学生留下深刻的印象。一位学生在心得中写道：“以前曾读过一些关于吸烟危害的科普文章，总是口服心不服，这次在铁的事实面前，我折服了。”许多学生表示“今后绝对不抽烟”。课题九、废干电池的利用一、废旧电池对我们的危害随着经济和科技的发展,电池在我们生活中的扮演着越来越重要的角色，使用量也正迅速增加,几乎渗透到我们生活的每一个角落,然而这些使用后的废旧电池却未能得到妥善的处理,虽然废旧电池的体积和质量都非常小，但它含有多种金属物质,如果处理不当就会污染到水源、土壤、空气等,进而直接或间接危害到人们的健康,影响人们的正常生活。我们希望通过这次研究性学习，让人们更多的了解废旧电池的危害和回收状况。保护环境人人有责,希望大家能够从身边小事做起,从回收废旧电池做起,希望政府机关(特别是有关环保这方面的单位)能够增强执法和宣传的力度,希望拥有才学的专家、学者,拥有财力的商家共同来关注废旧电池的回收状况,多研究一些处理方法，变害为利。我们知道，个人的力量也许微不足道，但把我们全人类每个人的力量联合起来，筑成一道环境的“绿色长城”，便足以托起一种文明，一种可持续发展的文明。 废旧电池简介 1.电池的组成：干电池、充电电池的组成成分：锌皮（铁皮）、碳棒、汞、硫酸化物、铜帽；蓄电池以铅的化合物为主。举例：1号废旧锌锰电池的组成，重量70克左右，其中碳棒5.2克，锌皮7.0克，锰粉25克，铜帽0.5克，其他32克。 2.电池的种类：电池主要有一次性电池、二次电池和汽车电池。一次性电池包括纽扣电池、普通锌锰电池和碱电池，一次性电池多含汞。二次电池主要指充电电池，其中含有重金属镉。汽车废电池中含有酸和重金属铅。 3.电池数量：DC、MP3等数码产品在以超猛的速度发展，而且都在使用着电池，电池的使用量在迅速增加，如果再不付诸行动的话，电池山的现象迟早会发生。 废旧电池的危害 1.废旧电池的危害性一粒纽扣电池可污染60万升水，等于一个人一生的饮水量。一节电池烂在地里，能够使一平方米的土地失去利用价值，所以把一节节的废旧电池说成是“污染小炸弹”一点也不过分。我们日常所用的普通干电池，主要有酸性锌锰电池和碱性锌锰电池两类，它们都含有汞、锰、镉、铅、锌等各种金属物质，废旧电池被遗弃后，电池的外壳会慢慢腐蚀，其中的重金属物质会逐渐渗入水体和土壤，造成污染。重金属污染的最大特点是它在自然界是不能降解，只能通过净化作用，将污染消除，同时也由于重金属容易在生物体内积蓄，从而随时间的推移达到一定量之后，产生致畸或致癌变的