Chemistry Labs
高中 · 15 分钟

酸雨与湖泊的 pH

追踪 SOX2\ce{SO2} 从烟囱到酸化湖泊的路径,再看石灰岩如何中和酸性。

目标

解释洁净雨水 pH ≈ 5.6、污染雨水降至约 4 的原因,以及地质条件如何决定哪些湖泊受害。

仪器与试剂

两种情景的示意图:酸的形成与沉降,然后是石灰岩缓冲或施撒石灰的湖泊。

步骤

  1. 打开第一种情景,沿箭头从烟囱追踪到湖泊:SOX2\ce{SO2} 排放、被氧化为 HX2SOX4\ce{H2SO4},并作为酸雨降落。
  2. 记下“雨”节点上的 pH 值:比较污染雨与洁净雨。
  3. 切换到第二种情景:追踪湖底的 CaCOX3\ce{CaCO3} 或加入的 Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} 如何中和酸。

观察要点

  • 与洁净空气接触的雨水因 COX2\ce{CO2} 溶解生成碳酸而本来就呈微酸性(pH ≈ 5.6)。
  • 花岗岩或沙质基底的湖泊容易酸化;石灰岩上的湖泊因有 CaCOX3+HX+→CaX2++HCOX3X−\ce{CaCO3 + H+ -> Ca^{2+} + HCO3^-} 消耗流入的酸而能抵抗。

讲解

燃烧煤和石油释放 SOX2\ce{SO2} 和 NOXx\ce{NO_{x}};云中 SOX2\ce{SO2} 被(OX3\ce{O3}、HX2OX2\ce{H2O2}、自由基)氧化为 HX2SOX4\ce{H2SO4},NOXx\ce{NO_{x}} 生成 HNOX3\ce{HNO3},使雨水 pH 降到 4 甚至更低。pH 是对数标度,湖水从 5.6 降到 4.2 意味着酸度增加约 25 倍——鱼卵无法孵化,土壤中的 AlX3+\ce{Al^{3+}} 溶出。石灰岩和撒石灰恢复碳酸盐缓冲:HCOX3X−/COX2\ce{HCO3^-}/\ce{CO2} 把 pH 维持在 6–7 附近。

相关化学家

相关主题

虚拟实验是帮助建立直觉的简化模型,不能替代真实实验和安全培训;没有指导请勿在家自行重复。