運用探究活動對北湖酸雨緩沖能力進行探究

[關鍵詞]酸雨 緩沖能力 探究活動

探究活動對培養學生的科學研究和探索精神十分必要。本文是一個以環境問題為背景的探究活動，活動的目的是通過活動使學生自己發現問題、提出假設以促進學生環保意識的提高。

一、提出問題：

一般自然降水的PH約為5.6，顯酸性，因為空氣中含有少量的CO₂，它能夠溶解在雨水中同時發生如下反應：

CO₂＋ H₂O→H₂CO₃ ， H₂CO₃→H+ +HCO₃-

但是當空氣中含有其他的酸性氣體(SO2、NO2)時會使降雨的PH值明顯降低，在濟寧地區煤炭資源充足，火力發電廠多，空氣污染比較嚴重，降雨的PH達到3，甚至更低，按說在這樣的酸性環境下水生物是難以生存的，但是北湖的水生物并沒有完全滅絕，這到底是什么原因呢？

二、提出假設：

⑴水體本身具有緩沖能力，能夠中和酸雨的酸性。

⑵水生物本身具有適應性，能夠適應PH≦3的環境并長期生存。

⑶北湖底部是以石灰石為底，石灰石能夠和H₂SO₄發生如下反應：

H₂SO₄ + CaCO₃ ＝ CaSO₄ + H₂O + CO₂↑

⑷北湖中有堿性物質能夠中和酸雨中的H+，因此PH變化不大，能夠保證水生動物的生存條件。

三、實驗材料：

適量湖水、 3條小蝦、 市售白醋、 PH試紙 、1000ml燒杯3個、試管 、粉筆灰、大理石 、量筒 、蒸餾 水、小調羹、玻璃棒。

四、實驗驗證：

⑴取3個燒杯依次加入湖水250ml，粉筆灰、大理石(要保證固體物質鋪滿燒杯底部)。再分別向另外兩個燒杯中加入250ml左右的湖水，并在各個燒杯貼上對應的標簽編號1、2、3。

⑵用一個干凈的小調羹或用一根玻璃棒攪拌1min左右，然后讓其自然沉淀，待其澄清后，盛取一調羹上層清夜約5ml左右，倒入貼有對應標簽的試管中，試管標簽與燒杯標簽一致)，用PH試紙測試溶液PH值，并與比色卡對照記錄下對應溶液的PH，然后用蒸餾水洗凈試管。

⑶向3只燒杯中各加入10ml左右的白醋約四調羹，用一個干凈的小調羹或用一根玻璃棒進行攪拌1min左右，讓其自然沉淀，靜置約24小時左右。后盛取兩調羹上層清液約5ml左右倒入貼有對應標簽的試管中，然后重復步驟⑵的操作。

⑷在3個燒杯中各放一條小蝦，記錄小蝦存活的時間。

五、實驗記錄：

樣品編號：1 2 3

PH﹙未加酸﹚：5.0 6.0 5.0

PH﹙加酸﹚：3.0 4.0 4.0

存活時間：2h 3h未死亡 3h未死亡

注：實驗結束后將存活的小蝦放回北湖水中。

六、實驗分析：

⑴加酸之前3個燒杯中PH5-6符合水生物生存的基本條件，放粉筆灰的燒杯中溶液的PH為6說明粉筆灰具有堿性能夠中和北湖水中的H+。

⑵在加酸之后溶液第一個燒杯中的PH值達到3.0，驗證了假設⑴不成立，說明了水體本身沒有緩沖能力，無法中和酸雨的酸性，而其他的燒杯中PH不如第一個大，說明以CaCO₃為底的北湖對酸雨具有緩沖能力，進而驗證了假設⑶，還說明了北湖水中有堿性物質能夠中和酸雨中的H+，對酸雨具有緩沖能力，進而驗證了假設⑷。

⑶從小蝦的存活時間看在第一個燒杯中生存的時間最短，驗證了假設⑵的不成立，說明水生物無法在PH為3的環境下長期生存。

反思：

1.將探究性實驗應用于化學綜合實踐活動中，能很好地培養學生探究問題的能力和綜合實踐能力，提高學生學習化學的興趣，對學生的化學學業成績產生一定的影響。

2.在活動中也存在一些問題，如比較耗時耗材，對學生的學習能力要求較高，教師要有很好的專業素養，學校要為學生活動提供很好的后勤保障等。

3.在本實驗中我們采取PH來測定溶液的PH，能否采用合適的酸堿指示劑來定性的描述溶液的PH？各個燒杯中又發生什么反應？

4.本實驗對酸雨降入北湖中是成功的，但是又存在那些不足之處？

(作者單位：山東濟寧市任城區職業中等專業學校)