劉 宇

(四川省瀘州市瀘縣二中 646106)

4月8日至11日，中共中央政治局常委、全國人大常委會(huì)委員長栗戰(zhàn)書率領(lǐng)全國人大常委會(huì)執(zhí)法檢查組在四川檢查水污染防治法實(shí)施情況.檢查組專程前往瀘州市張壩桂圓林察看長江岸線修復(fù)保護(hù)情況.栗戰(zhàn)書強(qiáng)調(diào)，四川是長江上游重要的生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)地，要落實(shí)好習(xí)近平總書記“共抓大保護(hù)，不搞大開發(fā)”的指示要求，走以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為導(dǎo)向的高質(zhì)量發(fā)展新路子.

新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：學(xué)生應(yīng)“具有節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，從自身做起，形成簡約適度、綠色低碳的生活方式”.在化學(xué)學(xué)習(xí)和生活中，學(xué)生都能近距離的接觸到化學(xué)，接觸到污染，盡早的樹立學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決環(huán)保問題至關(guān)重要.

一、關(guān)注環(huán)境保護(hù)的定量實(shí)驗(yàn)探究試題

化學(xué)學(xué)科教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生“能通過定性分析和定量計(jì)算推出合理的結(jié)論”.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生通過滴定法、化學(xué)方程式法等方法定量的計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)，學(xué)生計(jì)算出空氣或者水體樣品中某種粒子的含量數(shù)據(jù)，如：COD(化學(xué)需氧量)、BOD(生化需氧量)等，通過該數(shù)據(jù)與環(huán)境(人體健康)能承載的最大數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行對比，形成空氣或者水體的質(zhì)量報(bào)告.

例1近期，我國個(gè)別企業(yè)違法排污導(dǎo)致地下水嚴(yán)重污染又成為媒體焦點(diǎn).對水的質(zhì)量監(jiān)控有很多指標(biāo)，其中水中溶解氧(DO)的多少是衡量水體自凈能力的一個(gè)指標(biāo).某課外小組采用碘量法測定學(xué)校周邊河水中的溶解氧.實(shí)驗(yàn)步驟及測定原理如下：

1.取樣、氧的固定

用溶解氧瓶采集水樣.記錄大氣壓及水體溫度.將水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液(含有KI)混合，反應(yīng)生成MnO(OH)2，實(shí)現(xiàn)氧的固定.

2.酸化、滴定

回答下列問題：

(1)取水樣時(shí)應(yīng)盡量避免擾動(dòng)水體表面，這樣操作的主要目的是____.

(2)“氧的固定”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____.

(3)取100.00 mL水樣經(jīng)固氧、酸化后，用amol·L-1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示劑，終點(diǎn)現(xiàn)象為____；若消耗Na2S2O3溶液的體積為bmL，則水樣中溶解氧的含量為____mg·L-1.滴定結(jié)束后如果俯視滴定管讀取數(shù)據(jù)，導(dǎo)致測定結(jié)果偏____.(填“高”或“低”)

(4)Na2S2O3溶液不穩(wěn)定，需使用前配制和標(biāo)定.預(yù)估實(shí)驗(yàn)需要使用75mL的Na2S2O3溶液，則配制該溶液所必需的儀器有天平、燒杯、玻璃棒和____.

(3)藍(lán)色剛好褪去 80ab低

(4)100 mL容量瓶、膠頭滴管

試題分析(1)擾動(dòng)水體表面會(huì)引起水樣中溶解氧的逸出，還會(huì)使水底還原性雜質(zhì)進(jìn)入水樣.

(4)配制75mL的Na2S2O3溶液，根據(jù)“大而近”的原則，應(yīng)選用100mL容量瓶.由固體配制物質(zhì)的量濃度溶液的實(shí)驗(yàn)步驟為：計(jì)算→稱量→溶解→冷卻→轉(zhuǎn)移→洗滌→初步振蕩→定容→搖勻→裝瓶貼標(biāo)簽，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟所必需的儀器有天平、燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管.

例2硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量超過0.05%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)必需經(jīng)處理后才能排放.某?；瘜W(xué)興趣小組欲測定某硫酸工廠排放尾氣中二氧化硫的含量，分別采用以下方案：

甲方案如下圖所示，圖中氣體流量計(jì)B用于準(zhǔn)確測量通過的尾氣體積.將尾氣通入一定體積已知濃度的碘水中測定SO2的含量.當(dāng)洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失時(shí)，立即關(guān)閉活塞A.

(1)洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個(gè)多孔球泡D，其目的是____.

(2)洗氣瓶C中的溶液還可以用其他試劑代替，如酸性高錳酸鉀溶液，你認(rèn)為選擇酸性高錳酸鉀溶液的理由有____.

(3)洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，若沒有及時(shí)關(guān)閉活塞A，則測得的SO2含量____(填“偏高”、“偏低”或“無影響”).若某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)測得的SO2含量總是偏低，可能的原因是____.(假設(shè)實(shí)驗(yàn)裝置、測量儀器、藥品和實(shí)驗(yàn)操作程序均合理)

乙方案實(shí)驗(yàn)步驟如下面流程圖所示：

(4)寫出步驟②中反應(yīng)的化學(xué)方程式____.

(5)步驟③中判斷沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是____.

(6)實(shí)驗(yàn)中若通過的尾氣體積為33.6L(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)，最終所得固體質(zhì)量為0.233g，試通過計(jì)算確定該尾氣中二氧化硫的含量是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(寫出計(jì)算過程).

答案:(1)增大氣體與溶液的接觸面積，有利于SO2與碘水充分反應(yīng)

(2)酸性高錳酸鉀溶液能夠充分吸收SO2并與之反應(yīng)，反應(yīng)終了時(shí)現(xiàn)象易于觀察(或其他合理答案)

(3)偏低 通入尾氣速率過快，SO2吸收不充分

(5)取最后一次的洗滌液少許，用pH試紙測量pH或加入Na2SO4溶液，看是否有渾濁出現(xiàn)(或其他合理答案)

(6)由硫守恒可知n(SO2)=n(BaSO4)=0.001 mol，得到SO2的體積分?jǐn)?shù)為0.067%大于0.05%，未達(dá)標(biāo)

試題分析(1)多孔球泡D能增大氣體與溶液的接觸面積，有利于SO2與碘水充分反應(yīng).

(2)酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能充分吸收SO2并與之反應(yīng)，且酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，反應(yīng)終了時(shí)現(xiàn)象易于觀察.

(3)洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，若沒有及時(shí)關(guān)閉活塞A，則導(dǎo)致通過的氣體偏多，導(dǎo)致測得的SO2含量偏低.測得的SO2含量總是偏低，可能的原因是通入尾氣速率過快，SO2吸收不充分引起的.

(5)步驟③中判斷沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法可以是沉淀法，也可以通過測量溶液的pH，即取最后一次的洗滌液少許，用pH試紙測量pH或加入Na2SO4溶液，看是否有渾濁出現(xiàn)(或其他合理答案).

考向分析體系中某種粒子含量的測定，首先均是進(jìn)行取樣，預(yù)處理后或進(jìn)行滴定、或通過某個(gè)化學(xué)反應(yīng)，定量計(jì)算體系中該粒子的定量關(guān)系，主要考查學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、化學(xué)計(jì)算能力，幫助學(xué)生建立解決問題的基本方法，同時(shí)兼顧數(shù)據(jù)指標(biāo)的對比，強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識(shí).

二、落實(shí)環(huán)境保護(hù)的微型實(shí)驗(yàn)改進(jìn)試題

化學(xué)學(xué)習(xí)要逐步引導(dǎo)學(xué)生“能依‘綠色化學(xué)’思想和科學(xué)倫理對化學(xué)過程進(jìn)行分析，做出決策”，“能結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)，涉及探究方案”，改進(jìn)或優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置.教師在實(shí)驗(yàn)課堂或?qū)嶒?yàn)試題處理過程中加強(qiáng)對學(xué)生的引導(dǎo)，幫助學(xué)生樹立“綠色化學(xué)”觀念.

例3“封管實(shí)驗(yàn)”具有簡易、方便、節(jié)約、綠色等優(yōu)點(diǎn)，下列關(guān)于四個(gè)“封管實(shí)驗(yàn)”(夾持裝置未畫出、I2固體易升華)的說法正確的是( ).

A．加熱時(shí)，①中封管內(nèi)固體消失

B．加熱時(shí)，②中溶液變紅，冷卻后又變?yōu)闊o色

C．加熱時(shí)，③中溶液變紅，冷卻后紅色褪去，體現(xiàn)SO2的漂白性

D．加熱又冷卻的過程中，①④屬于物理變化，②③屬于化學(xué)變化

答案:C

試題分析①氯化銨不穩(wěn)定，加熱分解生成氨和氯化氫，溫度稍低時(shí)又生成氯化銨，則封管內(nèi)固體不消失，A項(xiàng)錯(cuò)誤；②加熱時(shí)氨逸出，溶液的顏色為無色，冷卻后氨氣溶解溶液變?yōu)榧t色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；③加熱后二氧化硫逸出，溶液呈紅色，冷卻后二氧化硫又將品紅溶液漂白，C項(xiàng)正確；氯化銨的分解生成氨和氯化氫，有新物質(zhì)生成，為化學(xué)變化，D項(xiàng)錯(cuò)誤.

能力提升“封管實(shí)驗(yàn)”主要針對實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)產(chǎn)生破壞環(huán)境的有毒有害物質(zhì)生成的反應(yīng)，將反應(yīng)在密閉體系中完成，這樣就阻止了這些物質(zhì)與環(huán)境的接觸，這樣的小微改進(jìn)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中被廣泛的使用.例如制備并檢驗(yàn)SO2的氧化性實(shí)驗(yàn)，也可以在右圖Y型試管中密封進(jìn)行.

三、培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)試題

學(xué)生應(yīng)具備“依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化認(rèn)識(shí)污染物的成因，主要的危害及防治措施”，熟練掌握常見污染物對環(huán)境的影響，能通過合適的方法進(jìn)行防治，通過高中學(xué)生實(shí)驗(yàn)試題中尾氣處理的設(shè)計(jì)、原理分析等，“強(qiáng)化公眾共同參與環(huán)境治理的責(zé)任”.

例4下圖是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖.已知：四氯化硅遇水極易反應(yīng).

請回答下列問題：

(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____.

(2)干燥管F中堿石灰的作用是____.該組實(shí)驗(yàn)裝置中存在的缺陷是____.

(2)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入H裝置與四氯化硅反應(yīng) 缺少吸收多余氯氣的裝置，導(dǎo)致污染環(huán)境

(2)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入H裝置與四氯化硅反應(yīng)；氯氣有毒，不能直接排放空氣中，缺少吸收多余氯氣的裝置，導(dǎo)致污染環(huán)境.

例5汽車尾氣含氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?CxHy)、碳等，直接排放容易造成“霧霾”.因此，不少汽車都安裝尾氣凈化裝置(凈化處理過程如圖).下列有關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是( ).

A．尾氣造成“霧霾”與汽油未充分燃燒有關(guān)

B．尾氣處理過程，氮氧化物(NOx)被還原

C．Pt-Rh催化劑可提高尾氣凈化反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率

D．使用氫氧燃料電池作汽車動(dòng)力能有效控制霧霾

答案:C

試題分析汽油未充分燃燒可增加氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?CxHy)、碳等的排放，可造成“霧霾”，A項(xiàng)正確；尾氣處理過程中，氮氧化物(NOx)中氮元素化合價(jià)降低，得電子，被還原，B項(xiàng)正確；催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，不會(huì)改變平衡轉(zhuǎn)化率，C項(xiàng)錯(cuò)誤；使用氫氧燃料電池作汽車動(dòng)力能減少含氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?CxHy)、碳等的排放，能有效控制霧霾，D項(xiàng)正確.

考向探析尾氣處理裝置(試劑)、原理的分析逐漸成為新的考試熱點(diǎn)，很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程都涉及有毒有害氣體的排放，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題中涉及尾氣處理的裝置、尾氣處理的原理等內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中關(guān)注環(huán)境換題，提升環(huán)保意識(shí)，“在實(shí)踐中增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感”.