多孔球泡的作用 利用数字化实验探究硫酸型酸雨的形成

人类活动产生的SO2和氮氧化物气体排放到空气中，被雨水吸收并发生化学反应，形成pH<5.6的酸雨。我国以含硫量高的煤炭为主要燃料，煤炭中的硫元素，在燃烧时生成SO2气体，形成硫酸型酸雨。九年级化学教材第十一单元“化学与社会发展”第四节“化学与环境保护”［1］，高中化学教材第四章“非金属及其化合物”第三节“硫和氮的氧化物”［2］，都把硫酸型酸雨作为绿色化学内容的核心知识，教科书设计了丰富多彩的活动重点探讨硫酸型酸雨的形成：活动与探究、资料卡片、社会实践活动等。

文献表明，学者们大多通过改进传统教学实验、开发基于数字化实验的现代探究实验两个方面来设计实验模拟硫酸型酸雨的形成：改进传统的教学实验。如：改用三口烧瓶［3］、锥形瓶［4］、玻璃水槽［5］等作为反应器；改用燃烧单质硫产生SO2［3-6］；改用酸度计［3］、紫罗兰花瓣［4］、石蕊试纸［5］、pH 试纸［6］来测量酸雨的酸性强弱。利用现代化的数字化实验开展模拟硫酸型酸雨形成的实验，如用pH传感器测定不同浓度SO2水溶液的pH［7-8］。综上，模拟硫酸型酸雨形成的实验大都聚焦于SO2与H2O反应生成的水溶液显酸性这一点上，较少关注酸雨形成过程中SO2浓度、溶液酸性的变化趋势。加上高一还没有学习电离平衡知识，这就很容易产生错误认识，认为SO2溶于H2O只发生SO2＋H2O=H2SO3的反应。模拟硫酸型酸雨的形成，分析酸雨形成过程中SO2浓度、溶液酸性的变化曲线，能够引发认知冲突，促使学生自己提出探究性问题，开展“真实的探究活动”，来探究硫酸型酸雨的形成机理。

本研究首先模拟硫酸型酸雨的形成，利用数字化实验测量SO2浓度、pH的变化，绘制SO2浓度、pH随时间变化的曲线，验证SO2与H2O反应生成H2SO3的事实，并提出探究性问题。然后，设计硫酸型酸雨形成机理的探究实验，利用数字化实验测量pH的变化，绘制pH随时间变化的曲线，以探析硫酸型酸雨形成过程中发生的化学反应。

大气中SO2浓度≥0.5ppm时，对人体有潜在影响；1～3ppm时，多数人开始感到刺激；10～15ppm时，呼吸道纤毛运动和粘膜的分泌功能均受到抑制；达到20ppm时，引起咳嗽并刺激眼睛；400～500ppm时，出现溃疡和肺水肿直至窒息死亡。我国大气环境质量标准规定居住区大气中最高容许浓度为：0.06ppm，0.19ppm。

模拟硫酸型酸雨形成的实验中，需要测量SO2气体的浓度和水溶液pH的变化。SO2传感器量程小，需要控制SO2气体的浓度不要过大。但是，如果SO2浓度太小，则pH变化不明显。综合考虑大气中SO2浓度的实际情况和实验条件的限制、要求，笔者认为模拟酸雨形成的实验中应将SO2浓度控制在20ppm左右，且在测量pH变化的实验中，还要持续通入SO2与空气的混合气体。因此，需要分别开展测量SO2浓度和溶液pH的实验：测SO2浓度变化时，向三口瓶通入SO2与空气的混合气体，调节SO2与空气的通入量，当SO2浓度基本稳定在20ppm时，停止通入SO2和空气的混合气体，加入少量的水，观察“SO2-t”的变化曲线；测pH变化时，持续将SO2和空气的混合气体通入大量水中，观察“pH-t”的变化曲线。

仪器：平板电脑、DISLab8.0数据采集器、SO2传感器、pH传感器、三口瓶、橡皮塞、注射器、止水夹、锥形瓶、分液漏斗、打气球、烧杯。

实验药品：Na2SO3固体、70%H2SO4溶液、H2O、NaOH溶液。

图1 实验装置

注：①SO2传感器；②pH传感器；③数据采集器；④平板电脑；⑤盛NaOH溶液的烧杯；⑥三口瓶；⑦盛NaOH溶液的三口瓶；⑧多孔球泡；⑨打气球

如图1搭建实验装置：组装固液反应气体发生器，向分液漏斗中加入适量的70%H2SO4溶液，向锥形瓶中加入一定量的Na2SO3固体；连接平板电脑、数据采集器、二氧化硫传感器、pH传感器，打开平板电脑，进入DISLab8.0“通用软件”。

数据应用SPSS18.0进行分析，其中计数进行χ2检验，计量进行t检测检验，P＜0.05提示有显著差异。

调节分液漏斗旋塞，将70%H2SO4溶液滴入盛有Na2SO3固体的锥形瓶中，将生成SO2气体通过多孔球泡，通入盛有NaOH溶液的三口瓶，并用打气球向其中鼓入空气。

把二氧化硫传感器软件调零后，打开“组合图线”，添加“SO2-t”图线，显示三口瓶⑥内SO2气体浓度的变化。

调节多孔球泡浸没入NaOH溶液中的程度和鼓入的空气量，使三口瓶⑥内SO2气体浓度保持在20ppm基本不变。

停止通入SO2和空气的混合气体。

家庭在青少年的成长过程中有着重要地位，是预防青少年犯罪的第一道防线。但是，在互联网高速发展的今天，一些家长的“网络素质”显然跟不上发展要求，他们不知如何对孩子进行网络教育，缺少对孩子的网络引导，导致孩子受外界不良因素影响，最终走上犯罪的道路。

用注射器向三口瓶⑥中缓慢注入约5mL H2O，振荡，观察“SO2-t”曲线的变化。

图2 SO2浓度变化曲线

向三口瓶中加入约50mL蒸馏水。

电机MG1和MG2为紧凑、轻量且高效的三相永磁同步电机，内置于混合动力传动桥内，由定子、定子线圈、转子、永久磁铁和解析器等组成。MG1电机主要用作发电机来使用，为MG2驱动车辆提供电能并对镍氢电池充电。另外，启动发动机时，MG1作为起动机来使用。MG2主要作用是利用MG1和镍氢电池提供的电能，以驱动电机模式驱动车辆行驶，此外，在减速或制动过程中MG2用作发电机对镍氢电池充电，以回收再生制动能量。

把pH传感器软件调零后，打开“组合图线”，添加“pH-t”图线表示三口瓶内pH的变化。

将SO2和空气的混合气体持续通入三口瓶⑥中，观察“pH-t”曲线的变化。

图3 pH变化曲线

SO2与空气的混合气体通入水中，发生反应生成H2SO3和其它酸性物质。

如图2，将浓度为20ppm的SO2与空气的混合气体通入三口瓶中，SO2气体的浓度逐渐上升。最后，基本维持在20ppm保持不变。加入少量H2O，振荡三口瓶，SO2的浓度逐渐下降，最后基本维持在5ppm保持不变。这说明，SO2能够溶解于水中，且存在一定的溶解限度。

如图3，将浓度为20ppm SO2与空气的混合气体持续通入50mL水中，溶液显酸性，且溶液的pH逐渐降低。

综上，SO2溶于水，达到一定程度后，尽管二氧化硫的浓度保持不变，但溶液的pH却始终保持逐渐下降的趋势。这说明，SO2溶于水除了通过反应

因为Ka1≫Ka2，可以不考虑H2SO3的二级电离。H2O电离出的H+也可以忽略不计，即：［H+］≈［HSO-3］，SO2在空气中的分压约为2.00×10-3×101kPa。

白塔位于莲性寺。白塔的建造在民间有各种各样的传说，尤以“江春一夜造白塔”为著名。清人张祖翼《清代野记》中说:“乾隆间，帝南巡至扬州，其时盐商纲总为江姓，一切供应皆由江承办。一日，帝幸大虹园，至一处，顾左右曰:‘此处颇似南海之琼岛春阴，惜无喇嘛塔耳。’纲总闻之，亟以万金贿帝左右，请图塔状，盖南人未曾见也。既得图，乃鸠工庀材，一夜而成。次日帝又幸园，见塔巍然，大异之，以为伪也。即之，果砖石成者，询知其故，叹曰:‘盐商之财力伟哉!’”㉟事情或有夸张，但瘦西湖的白塔仿自北京北海的白塔应是不争的事实。

［ H+］2＝Ka1×［H2SO3］＝Ka1×K0×P＝1.23×10-2×1.22×10-2×2.00×10-3＝3.00×10-7

［H+］＝5.48×10-4， pH=-lg［H+］＝3.26

如图3，持续通入混合气体，溶液的pH会降低至2.6左右，低于3.26。这说明SO2与空气的混合气体会与水发生其它化学反应，产生一种比H2SO3酸性更强的酸性物质。

将SO2气体通入水中，测量水溶液pH的变化，探究SO2溶于水后发生化学反应的情况。SO2溶于水生成H2SO3，考虑到空气的组成，生成的另外一种比H2SO3酸性更强的物质，可能是氧气参与反应，生成了硫酸。为了使pH的变化更显著，实验不再通入SO2和空气的混合气体，而是直接把SO2和O2作为反应物，分两步开展实验：先向水中通入SO2气体，观察“pH-t”的变化曲线；等pH基本稳定，再通入O2，观察“pH-t”的变化曲线。

仪器：平板电脑、DISLab8.0数据采集器、pH传感器、三口瓶、橡皮塞、止水夹、锥形瓶、分液漏斗、烧杯。

实验药品：30%双氧水、MnO2固体、Na2SO3固体、70%H2SO4溶液、H2O、NaOH溶液。

电力工程作为一项庞大、复杂和烦琐的系统工程类型，其不仅关乎到电力企业的经济效益和发展，同时也关系到我国国民经济的稳定提升。因此，只有加强对电力工程施工组织的进度控制以及施工管理，才能积极带动电力工程获得更好的经济效益，从而为推动电力工程企业的健康发展产生积极的影响。

这783例患者均进行了X线平片检查和CT检查。对这些病例利用PACS系统和HIS系统进行回顾性分析，总结出漏误诊的原因，进而找出减少漏误诊的措施。

图4 实验装置

注：①pH传感器；②数据采集器；③平板电脑；④盛NaOH溶液的烧杯；⑤三口瓶

如图2搭建实验装置：组装固液反应气体发生器，向分液漏斗中加入适量的70%H2SO4溶液，向锥形瓶中加入一定量的Na2SO3固体；再组装一套固液反应气体发生器，向分液漏斗中加入适量的70%H2O2溶液，向锥形瓶中加入一定量的MnO2固体；将两套气体发生装置接入自制三口瓶；连接平板电脑、数据采集器、pH传感器，打开平板电脑，进入DIS⁃Lab8.0“通用软件”。

把pH传感器软件调零后，打开“组合图线”，添加“pH-t”图线表示三口瓶内pH的变化。

要实现集聚人才的目标，必须立足河北省经济社会及人才事业发展的现状，河北省人才集聚模式存在的问题主要表现在以下3个方面。

向三口瓶中加入约50mL蒸馏水。

打开止水夹K1，调节分液漏斗旋塞，将70%H2SO4溶液滴入盛有Na2SO3固体的锥形瓶中，将反应产生的SO2气体缓慢通入三口瓶。

有关社区家长教育的相关法规和政策并不多见。2002年，教育部和妇联在《全国家庭教育工作“十五”计划》的具体目标中指出：“逐步建立健全中、小、幼家长学校、社区家庭教育指导与社会家庭教育指导相结合的家庭教育指导工作体系，社区家庭教育指导工作要有较大幅度扩展。”但是在具体实施措施和检查评估中，并未涉及社区家长教育的内容。由此可见，社区家长教育政策内容并不完善，缺乏强有力的队伍建设，也并没有专项的财力保障支持，考核评估及奖励都有问题。社区教育政策制定不规范直接导致的是社区教育政策执行有偏差，社区家长教育政策不能形成体系，缺乏系统性。

观察pH曲线的变化，等pH基本稳定不变时。关闭分液漏斗旋塞，停止滴入70%H2SO4溶液，关闭止水夹K1，停止通入SO2气体。

打开止水夹K2，调节分液漏斗旋塞，将30%H2O2溶液滴入盛有MnO2固体的锥形瓶中，将反应产生的O2气体缓慢通入三口瓶，观察pH曲线的变化。

二氧化硫溶于水发生化学反应：向右移动，H2SO3的浓度逐渐增大。因此，可逆反应

图5 pH变化曲线

向二氧化硫水溶液中通入O2，SO2水溶液中的H2SO3会被 O2氧化，生成强酸。逐渐通入 O2，生成H2SO4的量逐渐增多，H+浓度逐渐增大，pH逐渐变小。

一方面，通过“观察模拟酸雨形成的实验”可以验证自己提出的初步假设：SO2和H2O反应能够生成H2SO3。另一方面，在观察SO2浓度、pH变化曲线时也会产生困惑：反应进行到一定阶段后，SO2浓度就会像“静止”下来一样，不再发生变化。但是，pH却持续下降。由于高一还没有学习化学反应限度的知识，又不知道H2SO3可以被O2氧化为H2SO4，这就产生了认知冲突，进而引发自己开展下一步的探究活动。

按照灌溉系统分为A系统、B系统和C系统，根据行间耕作方式分别确定为行间清耕、间作小麦、自然生草3种处理。行间清耕处理位于A灌溉系统，调查区域为距离防风林第12行～第17行。间作小麦处理位于B灌溉系统中间位置，调查区域为距离防风林第6行～第11行，间作的小麦被风沙掩埋。自然生草处理位于C灌溉系统，调查区域为距离防风林第7行～第12行。

在模拟硫酸型酸雨形成的实验中，将SO2与空气混合气体发生器、pH传感器、SO2传感器、尾气吸收装置安装在三口瓶上，并加入药品。实验中用调节多孔球泡浸入氢氧化钠溶液的程度和鼓入空气的量，来控制SO2的浓度。在探究硫酸型酸雨的形成机理的实验中，将用三通连接起来SO2气体发生器与O2气体发生器、pH传感器、尾气吸收装置安装在三口瓶上，并加入相应的药品。实验中用旋塞控制反应的进行与停止，用止水夹控制向三口瓶中通入SO2、O2。这些将繁琐的实验操作系统化、整合化的实验改进措施，增强了实验的可操作性，使得本来由2～3名同学协作才能完成的实验操作，自己就能轻松完成。

Hook模块随Android客户端安装后托管于Xposed模块，运行于后台。API Hook模块每钩取到一个API，就会记录其调用时间、重要参数，加入相应Android应用程序的API调用链中。API Hook模块只记录固定时间内的API调用，若超过该固定时间，API调用链中过早调用的API会被删去。若该应用在固定时间内程序调用链长度达到阈值或者API调用链中出现了固定的恶意API组合，模块就会启动恶意风险评估流程。

他环视了一下出租屋，然后走了进来。往双人床看了看，又往桌上扫了两眼。我连忙跑到桌前，将上面一张纸条抓住，藏在手心里。

将SO2气体浓度、水溶液pH值的数据信息转化为“SO2-t”和“pH-t”变化曲线，能够直观发现SO2气体浓度、水溶液pH变化的趋势，验证自己的初始假设，并提出探究性问题，开展探究活动，从而掌握抽象的化学反应限度理论知识。数字化实验，重视通过获取具体实验数据来说明问题。通过分析处理数据，能够帮助自己更好地学习抽象的化学理论。但是，数据的精密度和偶然误差问题，使得发现数据变化的趋势较为困难。通过处理数据符号，来建构抽象的化学理论，也会加大自己的认知负荷。将数据符号转变为数据图形，使得更容易把握数据信息变化的基本趋势，容易发现数据图形“蕴含”的抽象的化学理论，又降低了自己的认知负荷。实验数据信息的图形化，可以使自己更加高效地掌握抽象的化学反应理论知识。

在模拟硫酸型酸雨形成过程中，需要制备大量SO2气体，如果气体散逸到实验室中，会对人体健康和环境产生危害，应该采取必要的措施加以避免。实验在通风橱内进行，并将SO2尾气通入NaOH溶液中加以吸收，减少了对环境的污染。这些防止环境污染的措施，会在潜移默化中强化学生的安全意识和环保意识。

参考文献