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1.为了研究土壤酸碱性对植物生长的影响,某校化学兴趣小组的同学们在老师的指导下开展了项目式学习的探究。
任务一:测定土壤的酸碱性
【进行实验】
(1)步骤如下:
步骤1:取农田里五份不同位置的5 g土样于烧杯中,分别加入10 mL蒸馏水,充分搅拌后静置,澄清后过滤;
步骤2:用玻璃棒分别蘸取少量滤液滴加到pH试纸上,试纸显色后与
【实验记录】同学们分别进行了五次实验测定土壤滤液的酸碱度,实验数据记录如下:
【实验结论】
(2)该土地的土壤呈
任务二:探究当地土壤酸碱性的成因
【调查咨询】同学们向当地种植户咨询土壤酸碱度的成因,据种植户介绍,该土地之前施用过大量氯化铵化肥,土壤中可能有氯化铵残留。
已知:$\ce{NH^{+}_{4}}$与$\ce{OH^-}$在加热条件下会产生有刺激性气味的气体。
【教师指导】氯化铵的水溶液显酸性,长期施用氯化铵化肥会造成土壤酸化。
【猜想假设】该土壤中可能含有氯化铵。
【进行实验】(3)
【反思评价】
(4)步骤1中发生反应的化学方程式为
任务三:选择土壤改良剂
【查阅资料】酸性土壤的改良可以施用生石灰、熟石灰、草木灰(主要成分为$\ce{K_{2}CO_{3}}$)等。
【进行实验】同学们取两份相同的土壤样品各500 g,分别加入1 L水,充分搅拌后静置,测得上层清液pH=5,再分别加入0.2 g不同的改良剂,充分搅拌后静置,测上层清液的pH,得到下表结果。
【分析交流】
(5)现需将此酸性土壤改良为pH约等于9,熟石灰和草木灰两种改良剂最好选用
(6)若同学们采用熟石灰降低农田土壤的酸性,但效果不明显。小明同学提出可能是熟石灰已变质了,写出验证熟石灰已经变质的
实验方法:
(写出操作、现象和结论)。
任务一:测定土壤的酸碱性
【进行实验】
(1)步骤如下:
步骤1:取农田里五份不同位置的5 g土样于烧杯中,分别加入10 mL蒸馏水,充分搅拌后静置,澄清后过滤;
步骤2:用玻璃棒分别蘸取少量滤液滴加到pH试纸上,试纸显色后与
标准比色卡
对照读数。【实验记录】同学们分别进行了五次实验测定土壤滤液的酸碱度,实验数据记录如下:
【实验结论】
(2)该土地的土壤呈
酸
性。任务二:探究当地土壤酸碱性的成因
【调查咨询】同学们向当地种植户咨询土壤酸碱度的成因,据种植户介绍,该土地之前施用过大量氯化铵化肥,土壤中可能有氯化铵残留。
已知:$\ce{NH^{+}_{4}}$与$\ce{OH^-}$在加热条件下会产生有刺激性气味的气体。
【教师指导】氯化铵的水溶液显酸性,长期施用氯化铵化肥会造成土壤酸化。
【猜想假设】该土壤中可能含有氯化铵。
【进行实验】(3)
【反思评价】
(4)步骤1中发生反应的化学方程式为
$\ce{NH_{4}Cl + NaOH\xlongequal{\Delta}NaCl + NH_{3}\uparrow + H_{2}O}$
。任务三:选择土壤改良剂
【查阅资料】酸性土壤的改良可以施用生石灰、熟石灰、草木灰(主要成分为$\ce{K_{2}CO_{3}}$)等。
【进行实验】同学们取两份相同的土壤样品各500 g,分别加入1 L水,充分搅拌后静置,测得上层清液pH=5,再分别加入0.2 g不同的改良剂,充分搅拌后静置,测上层清液的pH,得到下表结果。
【分析交流】
(5)现需将此酸性土壤改良为pH约等于9,熟石灰和草木灰两种改良剂最好选用
熟石灰
。(6)若同学们采用熟石灰降低农田土壤的酸性,但效果不明显。小明同学提出可能是熟石灰已变质了,写出验证熟石灰已经变质的
实验方法:
取少量样品于试管中,滴入足量稀盐酸,若有气泡产生,证明熟石灰已经变质
(写出操作、现象和结论)。
答案
1.(1)标准比色卡
(2)酸
(3)产生有刺激性气味的气体 硝酸银溶液(或$\ce{AgNO_{3}}$溶液) $\ce{NH_{4}Cl + AgNO_{3}=AgCl\downarrow + NH_{4}NO_{3}}$
(4)$\ce{NH_{4}Cl + NaOH\xlongequal{\Delta}NaCl + NH_{3}\uparrow + H_{2}O}$
(5)熟石灰
(6)取少量样品于试管中,滴入足量稀盐酸,若有气泡产生,证明熟石灰已经变质
解析:(3)氯化铵与氢氧化钠在加热条件下会发生反应,生成氨气、水和氯化钠,氨气具有刺激性气味,因此我们可以通过闻气味来判断反应是否发生,如果试管口有刺激性气味的气体产生,那么就可以说明土壤中含有$\ce{NH^{+}_{4}}$。为了检验土壤溶液中是否含有氯离子,我们可以选择滴加硝酸银溶液,氯离子与银离子在溶液中会结合生成白色的氯化银沉淀,如果观察到有白色沉淀生成,那么就可以说明土壤溶液中含有氯离子。
(5)根据实验数据,我们可以看到加入熟石灰后土壤的pH达到了11,远高于目标值;而加入草木灰后土壤的pH只达到了6,仍然偏酸性,因此,为了达到目标pH,我们应该选择熟石灰作为改良剂。
(6)熟石灰是氢氧化钙,熟石灰变质实际上是氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙和水,碳酸钙能与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,则验证熟石灰已经变质的实验方法是取少量样品于试管中,滴入足量稀盐酸,若有气泡产生,证明熟石灰确实已经变质。
(2)酸
(3)产生有刺激性气味的气体 硝酸银溶液(或$\ce{AgNO_{3}}$溶液) $\ce{NH_{4}Cl + AgNO_{3}=AgCl\downarrow + NH_{4}NO_{3}}$
(4)$\ce{NH_{4}Cl + NaOH\xlongequal{\Delta}NaCl + NH_{3}\uparrow + H_{2}O}$
(5)熟石灰
(6)取少量样品于试管中,滴入足量稀盐酸,若有气泡产生,证明熟石灰已经变质
解析:(3)氯化铵与氢氧化钠在加热条件下会发生反应,生成氨气、水和氯化钠,氨气具有刺激性气味,因此我们可以通过闻气味来判断反应是否发生,如果试管口有刺激性气味的气体产生,那么就可以说明土壤中含有$\ce{NH^{+}_{4}}$。为了检验土壤溶液中是否含有氯离子,我们可以选择滴加硝酸银溶液,氯离子与银离子在溶液中会结合生成白色的氯化银沉淀,如果观察到有白色沉淀生成,那么就可以说明土壤溶液中含有氯离子。
(5)根据实验数据,我们可以看到加入熟石灰后土壤的pH达到了11,远高于目标值;而加入草木灰后土壤的pH只达到了6,仍然偏酸性,因此,为了达到目标pH,我们应该选择熟石灰作为改良剂。
(6)熟石灰是氢氧化钙,熟石灰变质实际上是氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙和水,碳酸钙能与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,则验证熟石灰已经变质的实验方法是取少量样品于试管中,滴入足量稀盐酸,若有气泡产生,证明熟石灰确实已经变质。
解析
【分析】
本题围绕土壤酸碱性的探究展开，分为测定酸碱性、探究成因、选择改良剂三个任务。解题思路如下：
1. 测定土壤酸碱性时，需掌握pH试纸的正确使用方法，读数时与标准比色卡对照；结合氯化铵水溶液显酸性的信息，判断土壤酸碱性。
2. 探究土壤含氯化铵时，需利用铵根离子与碱加热生成刺激性气味氨气的特性检验铵根，利用氯离子与硝酸银生成白色沉淀的特性检验氯离子，进而完成实验设计。
3. 选择改良剂时，需根据实验数据，选择能将土壤pH调整至约9的改良剂；验证熟石灰变质时，需明确熟石灰变质生成碳酸钙，利用碳酸钙与稀盐酸反应产生气泡的特性设计实验。
【解析】
(1) pH试纸测定溶液酸碱度时，试纸显色后需与标准比色卡对照读数，故填标准比色卡。
(2) 氯化铵水溶液显酸性，长期施用会使土壤酸化，结合测定的土壤滤液酸碱度数据，可知该土地土壤呈酸性。
(3) 检验铵根离子：氯化铵与氢氧化钠加热反应生成有刺激性气味的氨气，故现象为产生有刺激性气味的气体；检验氯离子需选用硝酸银溶液，反应方程式为$\ce{NH_{4}Cl + AgNO_{3}=AgCl\downarrow + NH_{4}NO_{3}}$。
(4) 步骤1中氯化铵与氢氧化钠在加热条件下反应，化学方程式为$\ce{NH_{4}Cl + NaOH\xlongequal{\Delta}NaCl + NH_{3}\uparrow + H_{2}O}$。
(5) 根据实验数据，加入熟石灰后土壤pH达11，接近目标pH=9；加入草木灰后pH仅为6，仍偏酸性，故选熟石灰。
(6) 熟石灰变质生成碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应产生二氧化碳气体，故实验方法为：取少量样品于试管中，滴入足量稀盐酸，若有气泡产生，证明熟石灰已经变质。
【答案】
(1) 标准比色卡
(2) 酸
(3) 产生有刺激性气味的气体；硝酸银溶液；$\ce{NH_{4}Cl + AgNO_{3}=AgCl\downarrow + NH_{4}NO_{3}}$
(4) $\ce{NH_{4}Cl + NaOH\xlongequal{\Delta}NaCl + NH_{3}\uparrow + H_{2}O}$
(5) 熟石灰
(6) 取少量样品于试管中，滴入足量稀盐酸，若有气泡产生，证明熟石灰已经变质
【知识点】
溶液的酸碱性与pH、盐的化学性质、化学方程式书写
【点评】
本题为项目式探究题，紧密结合农业生产实际，考查pH测定、离子检验、物质变质检验等基础知识点，注重实验操作与应用能力，题型常规，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕土壤酸碱性的探究展开，分为测定酸碱性、探究成因、选择改良剂三个任务。解题思路如下：
1. 测定土壤酸碱性时，需掌握pH试纸的正确使用方法，读数时与标准比色卡对照；结合氯化铵水溶液显酸性的信息，判断土壤酸碱性。
2. 探究土壤含氯化铵时，需利用铵根离子与碱加热生成刺激性气味氨气的特性检验铵根，利用氯离子与硝酸银生成白色沉淀的特性检验氯离子，进而完成实验设计。
3. 选择改良剂时，需根据实验数据，选择能将土壤pH调整至约9的改良剂；验证熟石灰变质时，需明确熟石灰变质生成碳酸钙，利用碳酸钙与稀盐酸反应产生气泡的特性设计实验。
【解析】
(1) pH试纸测定溶液酸碱度时，试纸显色后需与标准比色卡对照读数，故填标准比色卡。
(2) 氯化铵水溶液显酸性，长期施用会使土壤酸化，结合测定的土壤滤液酸碱度数据，可知该土地土壤呈酸性。
(3) 检验铵根离子：氯化铵与氢氧化钠加热反应生成有刺激性气味的氨气，故现象为产生有刺激性气味的气体；检验氯离子需选用硝酸银溶液，反应方程式为$\ce{NH_{4}Cl + AgNO_{3}=AgCl\downarrow + NH_{4}NO_{3}}$。
(4) 步骤1中氯化铵与氢氧化钠在加热条件下反应，化学方程式为$\ce{NH_{4}Cl + NaOH\xlongequal{\Delta}NaCl + NH_{3}\uparrow + H_{2}O}$。
(5) 根据实验数据，加入熟石灰后土壤pH达11，接近目标pH=9；加入草木灰后pH仅为6，仍偏酸性，故选熟石灰。
(6) 熟石灰变质生成碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应产生二氧化碳气体，故实验方法为：取少量样品于试管中，滴入足量稀盐酸，若有气泡产生，证明熟石灰已经变质。
【答案】
(1) 标准比色卡
(2) 酸
(3) 产生有刺激性气味的气体；硝酸银溶液；$\ce{NH_{4}Cl + AgNO_{3}=AgCl\downarrow + NH_{4}NO_{3}}$
(4) $\ce{NH_{4}Cl + NaOH\xlongequal{\Delta}NaCl + NH_{3}\uparrow + H_{2}O}$
(5) 熟石灰
(6) 取少量样品于试管中，滴入足量稀盐酸，若有气泡产生，证明熟石灰已经变质
【知识点】
溶液的酸碱性与pH、盐的化学性质、化学方程式书写
【点评】
本题为项目式探究题，紧密结合农业生产实际，考查pH测定、离子检验、物质变质检验等基础知识点，注重实验操作与应用能力，题型常规，难度适中。
【难度系数】
0.6
