概念: 酸雨是指PH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中,吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化物等物质,形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的,多为硫酸雨,少为硝酸雨,此外,各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。
酸雨形成的化学反应过程:
(1)酸雨多成于化石燃料的燃烧:
含有硫的煤燃烧生成二氧化硫 S+O
2SO
2 二氧化硫和水作用生成亚硫酸 SO
2+H
2O==H
2SO
3 亚硫酸在空气中可氧化成硫酸 2H
2SO
3+O
2→2H
2SO
4
(2)氮氧化物溶于水形成酸:雷雨闪电时,大气中常有少量的二氧化氮产生。
闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮 N
2+O
22NO
一氧化氮结构上不稳定,空气中氧化成二氧化氮 2NO+O
2=2NO
2二氧化氮和水作用生成硝酸 3NO
2+H
2O=2HNO
3+NO
(3)酸雨与大理石反应:
CaCO
3+H
2SO
4==CaSO
4+H
2O+CO
2↑ CaSO
3+SO
2+H
2O==Ca(HSO
3)
2 (4)此外还有其他酸性气体溶于水导致酸雨,例如氟化氢,氟气,氯气,硫化氢等其他酸性气体。
酸雨防治:
(1)开发新能源,如氢能,太阳能,水能,潮汐能,地热能等。
(2)使用燃煤脱硫技术,减少二氧化硫排放。
(3)工业生产排放气体处理后再排放。
(4)少开车,多乘坐公共交通工具出行。
(5)使用天然气等较清洁能源,少用煤。
知识拓展:
1. 酸雨区
某地收集到酸雨样品,还不能算是酸雨区,因为一年可有数十场雨,某场雨可能是酸雨,某场雨可能不是酸雨,所以要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中,但一般认为:年均降水pH高于5.65,酸雨率是0-20%,为非酸雨区;pH在5.30--5.60之间,酸雨率是10--40%,为轻酸雨区;pH在5.00--5.30之间,酸雨率是30-60%,为中度酸雨区;pH在4.70--5.00之间,酸雨率是50-80%,为较重酸雨区;pH小于4.70,酸雨率是70-100%,为重酸雨区。这就是所谓的五级标准。其实,北京、拉萨、西宁、兰州和乌鲁木齐等市也收集到几场酸雨,但年均pH和酸雨率都在非酸雨区标准内,故为非酸雨区。
2. 我国三大酸雨区
我国酸雨主要是硫酸型
我国三大酸雨区分别为:
(1)西南酸雨区:是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。
(2)华中酸雨区:目前它已成为全国酸雨污染范围最大,中心强度最高的酸雨污染区。
(3)华东沿海酸雨区:它的污染强度低于华中、西南酸雨区。
氧化铁自身具有氧化性,我们可以用一氧化碳还原氧化铁。
灼热的氧化铁可以和氢气(H2)、碳(C)、一氧化碳(CO)等具有还原性物质反应,生成铁+X(氧化物)。
实验室一氧化碳还原氧化铁:
①
反应原理:3CO + Fe
2O
32Fe + 3CO
2 ②
装置: ③
现象:红色粉末逐渐变为黑色;澄清石灰石变浑浊,尾气燃烧时产生蓝色火焰。
④
实验步骤:a.检验装置的气密性
b.装入药品并固定装置
c.通入一氧化碳气体并点燃酒精灯
d.待装置内的空气全部排尽后点燃酒精喷灯给氧化铁加热
e.当试管内的红色粉末变为黑色时,停止加热
f.待玻璃管内的固体冷却后,停止通一氧化碳,并熄灭酒精灯
⑤
实验结论:红色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁,一氧化碳在高温条件下得到了氧,生成了二氧化碳。
⑥
化学反应方程式:3CO + Fe
2O
32Fe + 3CO
2 CO
2+Ca(OH)
2==CaCO
3↓+H
2O
2CO+O
22CO
2
⑦
注意事项: a.反应条件:高温;若无洒粉喷灯可在酒精灯火焰上加一个金属网罩。
b.CO有剧毒,实验应在通风橱中进行,未反应完的气体要进行尾气处理;尾气处理方法有收集法、燃烧法(将CO转变为无毒的CO
2)以防止污染空气。
c.操作顺序:CO要“早出晚归”,洒精喷灯要“迟到早退”。
实验开始先通入CO,排尽装置内的空气,防止CO 与空气混合,加热时发生爆炸;实验完毕后要继续通入 CO气体,直到玻璃管冷却,防止高温下的铁与空气接触,被氧化。
定义: 化学反应不仅有物质的变化,还伴随着能量的变化,通常表现为热量变化。有些化学反应会放出热量(称为放热反应),如燃烧、镁和盐酸反应等;也有些反应会吸收热量(称为吸热反应),如碳与二氧化碳反应(C+CO
22CO)。
常见的吸热反应:化学上把最终表现为吸收热量的反应叫吸热反应,初中化学所涉及的吸热反应主要有以下几种:
①C+CO2
2CO
C+2CuO
2Cu+CO
2↑
CaCO
3CaO+CO
2↑
3CO+Fe
2O
32Fe+3CO
2 可见,一般反应条件为高温的反应是吸热反应。
常见的放热反应:
化学上把最终表现为放出热量的反应叫放热反应,初中化学所涉及的放热反应主要有以下几种:
①燃烧:所有燃烧均会放热,如CH
4+2O
2CO
2+2H
2O,H
2+Cl
22HCl;
②酸碱中和:酸与碱反应生成盐和水,同时放出热量,如H
2SO
4+2NaOH==Na
2SO
4+2H
2O
③活拨金属与酸发生置换反应生成H
2,同时放出热量,如Mg+2HCl==MgCl
2+H
2↑,Zn+H
2SO
4== ZnSO
4+H
2↑。
④缓慢氧化也是放热反应,如铁生锈、食物腐烂过程中均放出热量。
⑤其他:如双氧水分解是放热反应
人类生活对能量的利用: ①生活燃料的利用:做饭、取暖等;
②利用燃料烧烧产生的能量:发电、制陶瓷、冶炼金属和发射火箭;
③利用爆炸产生的巨大能量:开山炸石、拆除违规建筑;
④食物在体内发生缓慢氧化放出热量,维持体温
金属锈蚀: 金属材料受周围介质的作用而损坏,称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。
铁生锈条件的探究
实验装置 |
|
实验现象 |
几天后观察A试管中铁钉生锈,在水面附近锈蚀 严重,B,C试管中的铁钉没有生锈 |
实验分析 |
A试管中的铁钉同时跟水、空气(或氧气)接触而生锈; B试管中的铁钉只与水接触不生锈; C 试管中的铁钉只与干燥的空气(或氧气)接触不生锈 |
实验结论 |
铁生锈的条件是与水、空气(或氧气)同时接触 |
易错点:①探究铁生锈的条件时采用经煮沸后迅速冷却的蒸馏水,目的是赶走水中溶解的氧气;再加上植物油用来隔绝空气。
②环境中的某些物质会加快铁的锈蚀,如与酸、食盐溶液等接触的铁制品比钢铁生锈更快。
③铁生锈的过程。实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程(缓慢氧化)。反应过程相当复杂,最终生成物铁锈是一种混合物。铁锈(主要成分是Fe
2O
3·H
2O)为红色,疏松多孔,不能阻碍内层的铁继续与氧气、水等反应,因此铁制品可以全部锈蚀。
④许多金属都易生“锈”,但“锈”的结构不同,成分不同。铜在潮湿的空气中也能生“锈”,铜锈即铜绿,其主要成分为碱式碳酸铜[Cu
2(OH)
2CO
3],是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的产物。
金属制品的防锈原理及方法: (1)防锈原理根据铁的锈蚀条件不难推断出防止铁生锈的方法是使铁制品隔绝空气或隔绝水。
(2)防锈方法:
①保持铁制品表面洁净和干燥,如菜刀不用时擦干放置。
②在钢铁表面覆盖保护膜、如车、船表而涂油漆。
③在钢铁表而镀一层其他金属,如水龙头表面镀铬、镀锌。
④用化学方法使钢铁表面形成致密的保护膜,如烤蓝。
⑤改善金属的结构,如将钢铁制成不锈钢
(3)除锈方法
物理方法:用砂纸打磨,用刀刮。
化学方法:用酸清洗(酸不能过量),发生的反应为:Fe
2O
3+6HCl==2FeCl
3+3H
2O或Fe
2O
3+3H
2SO
4==Fe
2(SO
4)
3+3H
2O。