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对地球生物的保护神“臭氧”的探究

湖北省石首市文峰中学　刘　涛

小倩同学在网络上看到一则科技新闻：近日，我国风云三号气象卫星携带紫外臭氧总量探测仪在北极上空监测到臭氧低值区，所含臭氧总量是正常情况下平均值的一半左右，臭氧浓度下降的情况比以往更严重，但没有形成南极上空那样规模的臭氧洞。于是她对北极上空的臭氧洞形成原因有了探究的兴趣，她猜想：人类活动对臭氧含量降低应该有什么样的负面影响作用？

 

为了弄明白其中的化学原理，小倩探究小组充分利用网络资源和课外科普读物，仔细查阅有关臭氧知识的介绍，还特别邀请化学老师作以科学探究流程方面指导，已经初步认识了臭氧这种特殊的身边化学物质。

 

请你与他们探究小组共同模拟完成这次课外探究活动，并要求正确、完整完成下述探究过程的有关内容：

 

【提出问题】北极上空形成臭氧低区是什么物质所制造的呢？

 

【查阅资料】通过上网和阅读有关科普读物，整理出下列有关臭氧洞的三个资料：

 

材料1：臭氧在常温常压时是一种淡蓝色气体，可溶于水。臭氧层是地球生物的保护伞，吸收太阳光中大部分紫外线，保护地球的生存环境。

 

材料2：复印机、电视机在工作时，会因高压放电产生一定浓度的臭氧。长期吸入大量臭氧会引起口干舌燥，咳嗽等不适症状，还可能诱发中毒性肺气肿。

 

材料3：臭氧很不稳定，在常温下即可分解为氧气，有很强的氧化性。臭氧发生器是在高压电极的作用下将空气中的氧气转化为臭氧(化学式为O₃)的装置。利用臭氧的强氧化性，可将其应用于游泳池、生活用水、污水的杀菌和消毒。

 

【归纳结论】⑴臭氧和氧气具有不同的化学性质，这是因为          ；

 

⑵、将带火星的木条伸入到盛有臭氧的集气瓶中，可以看到_______的现象；

 

⑶氧气在放电的条件下可以转化为臭氧，则发生       （物理或化学）变化。

 

【模拟实验】科学家发现氟里昂等制冷剂在紫外线的照射下能分解释放出氯原子等卤素原子，从而破坏空气中的臭氧层，其破坏臭氧的循环示意图如下：

 

 

 

 

 

 

 

  

 

【交流讨论】在氧气和臭氧的循环反应中属于化合反应的是     (填序号)；示意图中经过循环的反应过程后，反应物氯原子的个数      （是否）发生变化，则反应物中氯原子是循环反应过程中的       。

 

A、氧化剂    B、催化剂    C、吸附剂   D、稳定剂

 

【反思】诺贝尔奖获得者莫里纳博士指出：“少量的氟里昂就能对臭氧层产生巨大的影响”，请你根据循环示意图论证他的观点                   。

 

【应用拓展】我国已签署了停止使用和消费氟里昂的国际协议，我们应保护臭氧层的措施有哪些？                             。

 

解析：臭氧被誉为地球生物的保护神，吸收太阳光中大部分紫外线，由于人类活动排放到空气中的氟利昂在紫外线照射下分解放出氯原子，将臭氧转化成氧气发生了化学变化，臭氧与氧气的分子构成不同则两者的化学性质不同。根据破坏臭氧的循环示意图可以发现：氯原子在化学反应前后没有被消耗，氯原子个数不变则是破坏大气中臭氧的催化剂。为了保护臭氧层应当促使国际社会对保护臭氧层问题及时采取一致的共同行动，逐步在世界范围内禁止生产和销售氯氟烃等消耗臭氧层物质，每个人积极采取一些有助于保护臭氧层的自觉行为。

 

答案：【归纳结论】⑴每个分子中所含氧原子个数不同即分子构成不同；⑵带火星木条复燃；⑶化学变化；

 

【交流讨论】其中②属于化合反应；氯原子的个数没有变化，B；

 

【反思】反应过程中氯原子没有损耗，而是在循环消耗臭氧，导致少量的氯原子就能对臭氧层产生巨大影响；

 

【应用拓展】严格执行环境保护法；废气处理后再排放；严禁使用氟里昂等致冷剂等。

 

【拓展训练】空气中微量臭氧（O₃）可抵抗阳光中紫外线对人体的损害，空调和冰箱的致冷剂“氟利昂”是一种氟氯烃（用m表示），可破坏臭氧层，其反应过程可表示为：①m+O₃→ mO+O₂，②mO+O →m +O₂ ，则回答下列问题：

 

⑴在上述转换过程中，氟氯烃起到     作用，臭氧转化为氧气的化学表达式为      。

 

⑵距地球 15～35km 处有一个臭氧层，关于臭氧的叙述不正确的是（   ）

 

A、臭氧是一种单质                    B、臭氧和氧气的性质完全相同

 

C、臭氧与氧气混合后形成的是混合物    D、臭氧转化成氧气，则发生了化学变化

 

答案：⑴催化作用；O₃O₂ ；⑵B。

2011-08-01  人教网