跨学科实践活动09 探究土壤酸碱性对植物生长的影响（原卷版）

跨学科实践活动9探究土壤酸碱性对植物生长的影响一、溶液的酸碱性1、溶液的pH与酸碱性关系①、pH＝7，溶液呈中性；②、pH<7，溶液呈酸性，pH越小，酸性越强，即：H+的浓度越高酸性越强；③、pH>7，溶液呈碱性，pH越大，碱性越强，即：OH-的浓度越高碱性越强。pH值：1234567891011121314酸性增强中性碱性增强2、pH的测定：最简单的方法是使用pH试纸（1）①在洁净干燥的玻璃片或白瓷板上放一片pH试纸；②用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测试液；③滴在pH试纸(试纸不能预先用水润湿)上，④立即将试纸显示的颜色与标准比色卡对照，⑤便可读出溶液的pH（注意：读数精确到整数。（简记为：放、蘸、滴、对、读）（2）pH试纸不能用水预先润湿否则，若溶液是酸性的则酸性减弱pH会偏大；若溶液是碱性的则碱性减弱pH会偏小；若溶液是中性则没有影响pH不变。3、酸碱性与酸碱度关系：指示剂pH值石蕊酚酞酸性<7变红色无色中性=7紫色无色碱性﹥7变蓝色变红色【特别提醒】1.向某溶液加无色酚酞试剂，溶液为无色，则该溶液可能是酸性溶液，也可能是中性溶液。2.正常雨水的pH约为5．6（因为溶有CO2）；pH<5．6的雨水为酸雨。二、中和反应1、定义：酸和碱作用生成盐和水的反应。2、实质：其实质是H+和OH结合生成H2O。3、温馨提示：中和反应不属于四大基本反应类型，基本反应类型有：①、置换反应；②复分解反应③分解反应④化合反应；但是中和反应属于其中的复分解反应。4、应用：（1）、用于医药卫生①、胃酸过多可以服用某些碱性物质的药物，以中和过多的胃酸。胃舒平的主要成分是Al(OH)3，其治疗胃酸的化学方程式3HCl+Al(OH)3==AlCl3+3H2O。②、因为铝元素对人体的健康有影响，现在普遍采用Mg(OH)2代替Al(OH)3治疗胃酸过多，反应的化学方程式是2HCl+Mg(OH)2==MgCl2+2H2O。（2）改变土壤的酸碱性如：酸性土壤不利于作物的生长，于是人们将适量的熟石灰加入土壤以中和酸性。（3）处理工厂的废水如：硫酸厂的污水可以用熟石灰进行中和处理，化学方程式：H2SO4+Ca(OH)2==CaSO4+2H2O。调节溶液的酸碱性【特别提醒】中和反应尤先，比如向氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，加入稀盐酸，盐酸和氢氧化钠和碳酸钠都反应，但是盐酸首先与氢氧化钠反应，氢氧化钠没有后，才与碳酸钠反应。命题点一测量土壤酸碱性的方法【典例1-1】农作物的生长需要适宜的酸碱性土壤，某同学在实验室中测量土壤样品酸碱度，下列操作正确的是A．量取适量水 B．读取水的体积C．溶解土壤样品 D．测量浸出液值【变式1-1】土壤里含有水分，里面溶解了多种物质，形成土壤溶液，土壤溶液里就含有植物需要的养料。化学实验小组对校园花坛里土壤的酸碱性和部分化肥进行了探究。请完成下面小题。下列是兴趣小组在测定土壤酸碱度时的实验操作，其中正确的是（）A．加土壤颗粒 B．加水溶解C．蘸取清液 D．测定pH【变式1-2】某校同学进行“探究土壤酸碱性对植物生长的影响”实践活动，测定校园内空地的土壤酸碱度。甲、乙、丙、丁四个小组分别进行如下实验：取样：各小组按照要求，采集土壤样品。处理土壤样品：各小组分别用托盘天平称取18.0g土壤样品并放入烧杯中，用量筒量取90mL蒸馏水(水的密度可近似看作1g/cm3)，倒入盛有土壤样品的烧杯中，用玻璃棒搅拌，使土壤充分溶解，静置一段时间后过滤，滤液待用。（1）①量取90mL水时选择的仪器是(填“10”或“100”)mL量筒。②溶解操作中玻璃棒的作用是。测定pH：各小组分别用pH计测定（2）中所得滤液的pH，结果如表所示：组别甲乙丙丁pH5.7（2）①根据测定结果，说明该空地土壤呈(填“酸”或“碱”)性。②实验反思：乙组同学测定结果与其他三组比较相差较大，同学们进行实验反思。（3）如图所示，下列操作可能会造成测定结果pH偏大的是_____(填字母序号)。A．称量18.0g土壤样品B．量取90mL蒸馏水C．将量取得的水倒入烧杯D．过滤土壤浊液（4）分析结果：①针对该校园地区土壤酸碱性，以下作物中，适合在该地区种植的是(填字母序号)。植物A．葡萄B．芹菜C．杏树D．樱桃pH6.3~7.56.3~7.66.5~8.55.6~7.0②芹菜营养丰富，具有预防心血管疾病的作用。若要在该空地种植芹菜，可用性的物质改良该空地土壤。命题点二根据土壤酸碱性确定是否适宜进行种植【典例2】某地区土壤显微酸性，从土壤的酸碱性考虑，在该地区不适宜种植的作物是A．茶：最适宜的pH：4.5-5.5B．甘草：最适宜的pH：7.2-8.5C．油菜：最适宜的pH：5.8-6.7D．西瓜：最适宜的pH：6.0-7.0【变式2-1】下列花卉适宜在微碱性土壤中生长的是（）花卉种类兰花菊花君子兰仙人掌适宜生长的pH范围5.0～6.05.5～6.56.0～7.07.5～8.0A．兰花 B．菊花 C．君子兰 D．仙人掌【变式2-2】几种经济作物适宜生长的土壤pH范围如表所示。某地土壤pH为4.6，该地最适宜种植的经济作物是作物杨梅茶树柑橘樱桃pH4.0－5.05.0－5.55.5－6.56.5－7.5A．杨梅B．茶树C．柑橘D．樱桃命题点三如何改良土壤的酸碱性【典例3】下列措施中，不是利用酸碱中和反应的是（）A．石油炼制时用工业硫酸清洗含烧碱的废液B．农业上用氢氧化钙改良酸性土壤C．生活中服用碳酸氢钠治疗胃酸过多症D．浓碱洒到桌子上先用醋酸清洗，再用水洗【变式3-1】下列物质常用于改良酸性土壤的是A．食盐 B．烧碱 C．熟石灰 D．硫酸铜【变式3-2】葡萄的果肉和果皮中都含有丰富的营养物质：(1)葡萄的果肉中除了含有糖类外，还含有的丰富的有机营养素是。(2)葡萄对土壤的适应性较强，但在pH值低于4或高于8.5的土壤中不适宜生长。若某地的土壤pH值低于4，可以施加适量的来改良土壤的酸性。(3)葡萄大棚的主要材料是钢管和塑料薄膜，其中用钢管来搭建大棚而不用纯铁的原因是。(4)为使葡萄果实饱满、提高含糖量，在葡萄生长的中后期可适当施加硫酸钾、过磷酸钙等肥料，其中硫酸钾属于化学肥料中的肥。(5)用硫酸铜配制的农药波尔多液，可以防治葡萄生长中的病害。溶解硫酸铜时不宜用铁制容器，用化学方程式表示其原因：。(6)对大棚中的葡萄施用汽水(碳酸溶液)，是近年来在种植生产中兴起的一种新方法。对于下列几种叙述正确的是_______。A．加速植物的光合作用B．冬天有助于农作物“防冻”C．有利于改良碱性土壤，调节pHD．可促进土壤中的Ca2+、Mg2+被植物吸收命题点四土壤酸碱性对植物生长影响的科学探究【典例4】新疆是我国盐碱地面积最多、分布最广的地区，抓好盐碱地治理利用，是提升粮食等作物产量的重要途径。乌鲁木齐市米东区是国家耐盐碱水稻示范基地，当地某校化学兴趣小组的同学们采集了本地的土壤，并对土壤进行探究。【实验探究】活动一：分析土壤盐碱化的成因（1）新疆的降水量少，蒸发大，地层里含盐丰富。如图1所示，含盐地下水通过上升水流向地表积聚、含盐的农业灌溉水向土壤渗透都会增大土壤含盐量。当进入土壤中盐的量超出植物的吸收能力时，随着水分蒸发，导致土壤盐碱化。活动二：测定土壤的酸碱度（2）如图2进行实验。经测定，浸出液的pH(填“>”“<”或“=”)7，由此得出，该土壤呈碱性。活动三：探究土壤含有的成分【查阅资料】该地区盐碱地的土壤中含有的可溶性物质是NaCl、CaCl2和Na2CO3。（3）依据上述资料，向土壤中加入足量的蒸馏水后，发生反应的化学方程式为。同学们对上述反应后溶液中的溶质成分很感兴趣，做出如下猜想并设计方案进行验证。【做出猜想】猜想①：只有NaCl猜想②：含有NaCl、CaCl2猜想③：含有NaCl、Na2CO3（4）【继续探究】方案验证猜想所用试剂实验现象实验结果方案一AgNO3溶液和稀硝酸有白色沉淀生成猜想①正确方案二碳酸钠溶液猜想②不正确方案三有气泡产生猜想③正确【反思评价】（5）通过交流，同学们认为方案一不严谨，理由是。【拓展应用】（6）应对土壤盐碱化的合理措施有_______。A．用淡水灌排洗盐 B．盐水养殖C．种植耐盐碱作物 D．合理施用化肥【变式4-1】小丽同学家里承包了一块土地，准备种植特色农产品玉米。由于担心该地土壤的酸碱性不适合种植玉米，特邀请学校化学兴趣小组的同学利用所学化，知识对土壤的酸碱性进行项目式探究。【查阅资料】玉米适宜在范围是的土壤中生长。植物生长需要多种营养元素，包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁等常量元素和其他微量元素。项目任务：测定土壤的酸碱性【进行实验】步骤1：取农田里五份不同位置的土样于烧杯中，分别加入蒸馏水，充分搅拌后静置，澄清后过滤；步骤2：用玻璃棒分别蘸取少量滤液滴加到试纸上，试纸显色后与标准比色卡对照读数。（1）在农田里确定5个位置进行取样，以下取样位置设定合理的是___________(填字母序号)。A． B． C．【实验记录】同学们分别进行了五次实验测定土壤滤液的酸碱度，实验数据记录如下：组别滤液1滤液2滤液3滤液4滤液5测得的值56655【实验结论】（2）该土地的土壤呈性。【调查分析】经调查，该土地之前的承包者为使种植的农作物生长茂盛，施用了大量含硫酸铵的化肥，硫酸铵水溶液呈微弱酸性。（3）该兴趣小组的同学采用熟石灰降低农田土壤的酸性，但效果不明显。小丽同学提出可能是熟石灰已经变质了，写出检验熟石灰是否变质的实验步骤：。（4）经过本次项目式探究，同学们也有了自己的收获，但对土壤施用化肥的利与弊产生了争执，请选择你支持的一方并阐述自己的理由：。（5）我国土壤的分布情况大体是“南酸北碱”，南方农民常引入淡水冲洗以降低其酸性。请在图中画出冲洗过程中土壤溶液酸碱度变化的大致曲线。1．某学校兴趣小组在“探究土壤酸碱性对植物生长的影响”的实践活动中，测得土壤样品呈酸性，其测得结果可能是（）A． B． C． D．2．中国工程院院士袁隆平宣布了一项重大突破成果——水稻亲本去镉技术，水稻对镉的吸收量与土壤pH关系如图所示。下列物质可用于改良土壤结构，降低水稻对镉吸收量的是（）A．熟石灰 B．硫酸铜C．稀盐酸 D．氯化钠3．如图是某同学对身边的一些物质测出的pH示意图。有关说法中，正确的是（）A．葡萄汁能使紫色石蕊试液变蓝 B．鸡蛋清的碱性比牙膏强C．施用草木灰可以降低土壤碱性 D．胃酸过多的人不宜多食泡菜4．我国大力推进高标准农田建设，其中“土壤酸碱度”是一个重要指标。均匀取样测得四地块的平均pH如下，其中比较适合农作物生长且呈弱酸性的是（）A．7.0 B．6.8 C．7.4 D．8.45．某校九年级进行了《探究土壤酸碱性对植物生长的影响》的综合性实践活动。任务一：土壤酸碱性对植物生长影响的模拟实验（1）①实验仪器和用品：烧杯、新鲜绿豆②实验药品：教师配制pH分别为5、6、7、8、9的溶液分发给各小组进行实验。③实验方案：取5只烧杯，分别倒入pH为5、6、7、8、9的溶液各50mL，作好标记。各放入3粒绿豆，保持外部条件。一周后记录到的生长情况如下表所示：日期不同pH的溶液中绿豆生长情况(芽高)pH=5pH=6pH=7pH=8pH=97天后3~4mm3~5mm2个5mm，1个6mm2个5mm，1个6mm3~5mm由实验数据得出：。任务二：测定当地土壤的酸碱度（2）取一张pH试纸放在白色点滴板上，用玻璃棒蘸取土壤浸出液于pH试纸上，与标准比色卡对照，测得pH=10，当地土壤呈性。任务三：探究土壤的成分【查阅资料】当地有大量含钠盐的干涸盐湖和盐碱地，总面积约有50万平方公里。【猜想假设】当地土壤中含有碳酸钠、氢氧化钠等碱性物质。【进行实验】实验步骤实验现象实验结论取两支试管，编号为①和②，分别加入少量土壤浸出液。向①中滴入少量氢氧化钙溶液产生白色沉淀溶液中含有碳酸钠和氢氧化钠向试管②中滴入几滴无色酚酞溶液变红【交流与评价】（3）同学们讨论后认为以上结论不一定正确，原因是。于是，继续进行以下探究。向试管②中继续滴入足量，观察到，溶液中含有碳酸钠，不含氢氧化钠。任务四：改良土壤的酸碱性（4）根据实验结果，土壤酸性或碱性太强都不利于农作物的生长，应进行改良。盐碱地可通过淡水浇灌排盐碱、地下埋管排盐碱等方式改良；南方的酸性土壤可用改良。也可改良作物，使作物适应土壤。6．土壤酸化是农业面临的问题之一。我国南方部分稻田土壤已出现不同程度的酸化，表现为部分稻田土壤的pH低于5.5。土壤酸化面积与强度仍在加剧。导致土壤酸化的原因有：过量施用氮肥等酸性肥料；工业排放的废气、废水等；不当的农业管理，如频繁耕作等。于是温老师带领同学们，组成研究小组在广东省某市完成以下的探究活动。活动1：测定土壤的酸碱度研究小组为测定当地农田土壤的酸碱性，取来适量土样，并完成完成其pH的测定。具体实验步骤如下：①将在该地多点选取的土壤混合，并研成粉末状；②称量一定质量的土壤粉末于烧杯中，加入适量水，搅拌；③将充分溶解后的混合液进行过滤，所用装置如图所示；④用pH试纸测定过滤后所得土壤溶液的pH。(1)指出图中的一项错误。(2)步骤④中测定溶液pH的具体方法是。活动2：探究改变土壤的酸碱度对农作物的影响水稻和油菜是耐酸性较强的作物，但在土壤酸化程度逐渐加剧的情况下，水稻和油菜的生产明显受到影响。向土壤中加入熟石灰调节pH可有效改良酸性土壤。研究小组同学通过实验研究土壤的pH对水稻、油菜产量的影响。原有土壤的pH为4.5，加入一定量的熟石灰，将土壤的pH分别调至5.0、5.5、6.0、6.5和7.0，需要加入熟石灰的用量如下表所示。土壤pH4.55.05.56.06.57.0熟石灰用量（千克/公顷）014923154481564778139在同一土壤交替种植水稻和油菜，水稻、油菜产量随土壤pH的变化如下图所示。实验结果表明：用熟石灰对酸性土壤进行改良可以提高水稻和油菜的产量。依据探究活动内容回答下列问题。(3)假设土壤中的酸性物质为硫酸，写出熟石灰改良酸性土壤的化学方程式。(4)将pH=4.5的酸性土壤改良为pH=6.5，每公顷需要加入熟石灰的质量为kg。(5)由图1可得出“2016、2017、2018三年，土壤的pH对水稻产