化学与社会、跨学科实践

化学与社会•跨学科实践跨学科活动勾连学科知识点微型空气质量“检测站”的组装与使用生物学认识人类活动破坏或改善生态环境地理气象观测,空气质量影响因素的探究,借助风向标、雨量计、风速测量仪等完成以地区、时间、温度、降水量、风速、风向和湿度为基本信息的气象监测

基于特定需求设计和制作简易供氧器物理分离出空气中的氧气涉及的物理原理(沸点不同),供氧器原理涉及的压强变化、流体流速变化水质检测及自制净水器物理检测水质的物理方法、净化水的物理方法基于碳中和理念设计低碳行动方案生物从大气圈、岩石圈、水圈等多个系统认识碳循环,绿色植物可以通过光合作用将二氧化碳转化为有机物,在维持生物圈中碳—氧平衡方面有重要作用地理认识人类活动对环境产生影响并造成气候变化道德与法治了解关于节能减排的政策法规,关注与温室效应有关的新闻,理解在环境、经济等问题上各国的依存关系,理解碳中和的意义垃圾的分类与回收利用物理、生物学测量填埋瓶的重量,结合微生物作用进行能量分析等道德与法治了解垃圾分类处理的相关政策,理解垃圾分类与回收的意义探究土壤酸碱性对植物生长的影响地理认识我国土壤酸碱度分布情况生物认识土壤酸碱度对植物生长的关系海洋资源的综合利用与制盐地理海水资源的分布生物食盐对人体健康的重要性制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程历史科学家探索物质组成与结构的历程(续表)跨学科活动勾连学科知识点调查家用燃料的变迁与合理使用地理探究我国煤、天然气等资源的分布情况生物学煤炭不完全燃烧产生一氧化碳对人体的危害道德与法治了解燃料的变迁原因与相关政策调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用物理新型材料的性质和特点(1)如图中还缺少的一种目前计入空气质量评价的主要污染物是

;其中造成酸雨的气体是

。

二氧化氮、二氧化硫

活动1

微型空气质量“检测站”的组装与使用1.如图为三亚市某日空气质量情况,请回答下列问题:

一氧化碳(或“CO”)

(2)据报道,2024年三亚市环境空气质量优良率为100%,其中全年空气质量一级(优)共333天,属二级(良)共32天。为保护三亚市空气质量,我们可以做到的是

_

。

电动车(或“使用清洁能源”或“植树造林”,合理即可)

减少使用汽车,多骑单车、活动2

基于特定需求设计和制作简易供氧器2.(2022杭州)小金设计了一款在缺氧环境或出现高浓度有毒有害气体环境下逃生时使用的自救呼吸器。其设计思路如图甲所示,自救呼吸器的结构如图乙所示(其中箭头方向表示气体流动方向)。(1)生氧药品的选择:小金查阅资料发现超氧化物(用MO2表示,其中M为+1价)可与人呼出气中的CO2、H2O反应生成O2,其反应的化学方程式:4MO2+2H2O===4X+3O2↑、4MO2+2CO2===2M2CO3+3O2X的化学式为

。

MOH

500g超氧化钾(KO2)和500g超氧化钠(NaO2)的生氧性能如图丙所示。小金依据人正常呼吸时需要生氧药品的生氧速度不低于1L/min,并结合自救呼吸器的结构和生氧药品的生氧性能,选取了KO2作为生氧药品。选取KO2的优点是____________________________________________________________。(写出1点)

生氧速度波动较小(或“使用时间较长”或“氧气浪费较少”,合理即可)

(2)影响自救呼吸器有效防护时间的因素有

(多选,填序号)。

①生氧药品的质量②外界有毒有害气体浓度③外界氧气浓度

④生氧药品的种类

①④

(1)超滤膜可以让水分子通过,而大分子无法通过,如图2,该过程相当于净水中的

。

活动3

水质检测及自制净水器3.近年,学校均安装了直饮机,让师生们喝上了干净、令人放心的饮用水。如图1是直饮机的工作流程图。请回答:

过滤

(2)活性炭滤芯具有

作用,吸附颜色、异味的同时,也吸附重金属离子,如钡离子

,二价汞离子

。(填写离子符号)

(3)热交换器内,开水管、冷水管紧密交替排列,开水管中开水的温度降低,冷水管中冷水的温度升高。温度升高的冷水输送至电热开水器,加热成开水,这样交换的优点是

。

(4)紫外灯管照射可以杀菌消毒,这个过程是

(填“物理”或“化学”)变化。

化学

节能、效率高

Hg2+

Ba2+

吸附

(5)取一杯直饮水,加入

,可以检查水中钙、镁化合物的含量。搅拌后,发现泡沫很多,说明直饮水是

。

(6)直饮水在煮沸的过程中,水中的Ca(HCO3)2分解生成碳酸钙、水和二氧化碳,写出反应的化学方程式:

。

软水

CaCO3↓+CO2↑+H2O

Ca(HCO3)2

肥皂水

活动4

基于碳中和理念设计低碳行动方案4.(2022金华)为了保护生态环境,针对全球气候变化,中国政府向全球承诺,力争于2060年前实现“碳中和”。“碳中和”是指在一定时间内,使二氧化碳的排放总量与吸收总量平衡,实现“零排放”。实现“碳中和”通常可采取如下措施:Ⅰ.碳减排:减少人类生产和生活中二氧化碳的排放量。(1)下列做法不能实现“碳减排”的是

(填字母)。

A.加高烟囱排放工业废气B.推进新能源汽车使用C.废弃物分类投放并回收利用 D.养成节约用水用电习惯

A

Ⅱ.碳吸收:①利用植物进行光合作用,这是自然界消耗二氧化碳的最重要途径;②利用“碳捕捉与封存技术”,即通过一定的方法,将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存。在实际生产中,经常用NaOH溶液来“捕捉”CO2的流程如图所示(部分条件及物质未标出)。(2)用该技术进行“碳捕获”有效利用了原材料,该过程中被循环利用的物质有

。

(3)分离器中发生的反应:①CaO+H2OCa(OH)2,②Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH。现有溶质质量分数为10.6%的Na2CO3溶液100千克,求完全反应后,理论上可生成CaCO3的质量(要求根据化学方程式计算)。

NaOH、CaO

Ⅲ.碳转化:指二氧化碳的资源化利用。A.金属可直接利用B.有机物可再上餐桌C.可燃物可焚烧发电D.惰性物可彻底抛弃活动5

垃圾的分类与回收利用5.(2022山西)随着我国“资源节约型”与“环境友好型”社会的建设,垃圾综合化分类及资源再生利用进入了新的阶段。下列对垃圾资源再利用的建议,正确的一项是(

)C①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。活动6

探究土壤酸碱性对植物生长的影响6.《大荔县志》中记载:“西瓜出沙苑,味甘美,甲于秦中”。西瓜适合在弱酸性土壤中生长,某校化学课外小组的同学为考查某地土壤是否适合种植西瓜,对其土壤进行了实验分析,具体实验步骤如下:(1)指出图中的一项错误:

。

(2)经测定,该土壤溶液的pH为2,为了适合种植西瓜,可通过大量施入草木灰(主要成分K2CO3)来调节土壤酸碱度,由此推断K2CO3属于碳酸盐的方法是_______________________________________________________________________________________________________________

(写出步骤、现象、结论);此外人们也常向土壤中施加适量的熟石灰改良土壤酸性,改良过程中所发生反应的微观实质是

。

氢离子和氢氧根离子反应生成水分子

没有使用玻璃棒引流

取少量样品于试管中,加水溶解后,加入适量的稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊,则K2CO3属于碳酸盐(3)步骤④中先将pH试纸用蒸馏水润湿,然后滴上土壤浸出液,这样操作会使测得的土壤pH

(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

(4)化肥对提高西瓜产量具有重要作用,下列属于复合肥的是

(填字母)。

A.KNO3 B.CO(NH2)2 C.NH4NO3 D.Ca3(PO4)2

A

偏大

A.在未加压的情况下,也可使淡水量增加B.持续增大压强更有利于得到更多的淡水C.a口排出液通过蒸发结晶得到精制食盐D.加压后a口排出液中离子的种类不变活动7

海洋资源的综合利用与制盐7.某省是海洋大省,海水淡化一直是重要研究课题,膜技术的引入使研究有了突破性进展。如图对醋酸纤维膜右侧的海水加压,水分子可透过膜进入左侧淡水池,而海水中各种离子不能通过膜,从而得到淡水。下列有关说法正确的是(

)D8.阅读下列科普短文,回答有关问题。气候变化中的海洋海洋覆盖了地球70%以上的面积,是世界上最大的生物栖息地,有超过25万种生物生活在其中,为人类提供了食物、能源和交通,是人类应对气候变化的忠实“朋友”。20世纪50年代以来,人类活动产生的温室气体导致地球系统热量不断增加。海洋吸收了绝大部分全球变暖的热量,还“消化”了2~3倍人为排放的二氧化碳,减缓了气候变化速度及影响。20世纪90年代以来,海洋变暖的速度增加了1倍。在过去的20年里,所有大洋盆地都观测到了持续数天到数月的极端海洋高温天气,即“海洋高温热浪”,它可以延伸数千公里的范围,深达数百米。热浪频发,易引起更强烈的热带气旋、厄尔尼诺现象等。2006~2015年,全球平均海平面每年上升约3.6

mm,是1901~1990年期间上升速度的25倍。海洋在溶解了二氧化碳后,酸性增强,会影响牡蛎、蛤蜊等贝类的外壳或骨骼的形成。(1)海洋为人类提供的食物有

(举1例,下同),能源有

。

(2)海洋“消化二氧化碳”的过程中发生反应的化学方程式为

,海洋溶解了二氧化碳后,对海洋造成的影响是

_

。

(3)为保护海洋生态系统,人类应采取的有效措施是

。

使用清洁能源(合理即可)

骨骼的形成

酸性增强,会影响牡蛎、蛤蜊等贝类的外壳或

CO2+H2O===H2CO3

潮汐能(合理即可)

海鲜(或“鱼”,合理即可)

活动8

制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程9.(2022温州)“原子—分子”学说的建立经历了曲折的过程。材料一:1803年,道尔顿在原子论中提出:元素由微小的不可分的原子组成;不同元素的原子以简单数目比例形成不可再分的原子——“复杂原子”。材料二:1809年,盖·吕萨克认同道尔顿的原子论,并提出自己的假说:在同温同压下,相同体积的不同气体中含有相同数目的原子(包括“复杂原子”)。道尔顿反对盖·吕萨克的假说,他认为若该假说成立,解释化学反应时,有些反应会推导出“半个原子”,与原子论矛盾。材料三:1811年,阿伏加德罗提出分子学说,解决了道尔顿和盖·吕萨克的矛盾。随后科学家们确立并逐步完善了“原子—分子”学说。(1)1897年,汤姆生发现原子内有带负电的

,否定了“原子不可再分”的观点。

(2)道尔顿原子论中“复杂原子”构成的物质,按现在物质的组成分类,属于纯净物中的

。

化合物

电子

(3)依据道尔顿的原子论和盖·吕萨克的假说,下列反应能推导出“半个原子”的是

(多选,填字母)。

A.1升氢气和1升氯气化合成2升氯化氢气体

B.2升氢气和1升氧气化合成2升水蒸气C.木炭与1升氧气化合成1升二氧化碳

D.木炭与1升二氧化碳化合成2升一氧化碳E.硫与1升氢气化合成1升硫化氢气体

ABD

A.在氢氧燃料电池发生的反应与电解水相同B.参加反应的两种分子的质量比为2∶1C.氢氧燃料电池是一种环保型的燃料电池D.该电池的燃料氢气来源广泛,价格低廉,易于储存10.燃料电池汽车是指以可燃物与助燃剂为原料,在电池装置中反应产生直流电,依靠电机驱动的汽车。如图是某氢氧燃料电池器的工作原理示意图,下列有关说法正确的是(

)活动9

调查家用燃料的变迁与合理使用

C探究步骤实验现象相关结论用坩埚钳夹持一小段干燥的秸秆,点燃后伸入盛有氧气的集气瓶中秸秆剧烈燃烧,火焰熄灭后观察到瓶壁__________________产物中有H2O再向集气瓶中滴入少量________________观察到有白色沉淀物产物中有CO2

有无色液滴

澄清石灰水11.某郊区的农民将农作物秸秆粉碎后放在密闭的沼气池内发酵制沼气,发酵后的残余物可作肥料,沼气是一种清洁燃料,其主要成分是甲烷(CH4)。化学小组的同学围绕“秸秆主要由哪些元素组成”这一问题展开了以下探究活动。【猜想与假设】秸秆中一定含有碳元素、氢元素和氧元素。

【结论与解释】依据化学反应前后元素的种类不变,同学们得出秸秆中含有C、H、O三种元素的结论。【反思与评价】你认为同学们得出的结论是否正确并说明理由:_____________________________________________________________________________________________。

不正确,燃烧时氧气可以提供氧元素,不能证明秸秆中含氧元素

【拓展与应用】农村传统的处理秸秆方式是直接烧掉,试从环境、原料利用等方面说明将农作物秸秆制成沼气的重要意义是

。写出甲烷在足量氧气中燃烧的反应化学方程式:

。

CH4+2O2CO2+2H2O

节约资源,减缓环境污染

活动10

调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用12.中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富三人在“天宫空间站”完成了为期6个月的太空生活与研究。“天宫空间站”采用了众多先进科技,如“形状记忆合金”钛镍的天线,以稀有气体“氙”作为动力的推进器,分别以环氧树脂和碳纤维为基体材料与增强材料的防热夹层。“天舟四号”货运飞船携带三十多种蔬菜、水果与空间站对接,给三位航天员提供丰富的营养物质。下列有关说法不正确的是(

)A.“天宫空间站”