Question

21．大气中SO₂含量增加是导致酸雨增多、土壤酸化的主要原因．土壤中各种可溶性铝盐能抑制植物生长，减弱植物抵御外来侵害的能力．为了解土壤的情况，某中学“酸雨”课题研究小组对生物园的土壤作了调查．他们分点取样，把土壤表面至100mm深的土块分为4层，进行分析研究；并查阅了有关资料，了解到土壤的pH和植物吸收营养元素的关系．数据记录及土壤的pH和植物吸收营养元素的关系如表所示：
0mm～100mm土壤样本的数据

土层深度/mm	0～20	20～40	40～60	60～100
土样pH	4.5	4.2	4.18	4.15
可溶性铝的质量分数（10^-5）	0.4	1.3	1.7	2.0

土壤的pH和植物吸收营养元素的关系

请回答下列问题：
（1）被测定的土壤明显显______性，随土壤深度的增加，其pH逐渐变______（填“大”或“小”）；可溶性铝的质量分数随土层深度增加而逐渐增大．由此可以得出土层的酸性强弱与可溶性铝的质量分数的关系是______．
（2）土壤中的铝元素原本主要以不溶性的氢氧化铝等固体形式存在，但大量酸雨渗入土壤，导致土壤酸化，使可溶性的铝增多．以硫酸为例写出导致可溶性铝增多的化学方程式：______，并指出该反应的类型______．
（3）分析土壤的pH和植物吸收营养元素的关系，可知被测定的土壤中植物往往不能正常生长，这是因为______．
（4）为减少和防止酸雨的形成，应采取什么措施？______（至少填一种方法）．

Answer

（1）分析实验数据，归纳土壤pH、可溶性铝的质量分数与土层深度的变化关系；并结合土壤的pH和植物吸收N、P、K元素的关系图，判断不同酸碱度时营养元素N、P、K吸收率的高低；
pH与酸碱性的关系：pH＞7，碱性，数值越大碱性越强；pH=7，中性；pH＜7，酸性，数值越小酸性越强；
（2）不溶性的氢氧化铝属于碱，遇硫酸发生中和反应，中和反应是复分解反应中的一种特殊反应；
（3）根据实验数据结合土壤的pH和植物吸收营养元素的关系图，解释植物不能在酸性土壤中正常生长的原因；
（4）提取酸雨的形成过程的知识，提出减少或防止酸雨的措施，答案开放合理即可．
答：（1）0mm～100mm土壤样本pH均小于7，土壤呈酸性，且土层越深pH越小酸性越强；分析实验数据，土层越深pH越小酸性越强，可溶性铝的质量分数越大．
故答：酸；小；土层的酸性增强，可溶性铝的质量分数增大；

（2）根据题意知，土壤中可溶性铝是由于不溶性的氢氧化铝与硫酸发生复分解反应，生成了可溶性的硫酸铝．
故答：2Al（OH）3+3H2SO4=Al2（SO4）3+6H2O；复分解反应；

（3）由土壤的pH和植物吸收营养元素的关系图知：pH在6～7范围内三种营养元素吸收率均高，pH＜5时，土壤显酸性，此时植物的生长需要营养元素N、P、K吸收率低，植物不能正常地生长．
故答：因为土壤酸性较强时，氮、磷、钾元素的吸收率低；

（4）空气中硫元素和氮元素的氧化物遇水形成酸，使雨水pH＜5.6而称为酸雨，而空气中的这些氧化物又都来自于化石燃烧的燃烧，因此防止或减少酸雨的措施应围绕化石燃料燃烧进行思考．
故答：工厂的废气经处理后才能排放（或燃煤工厂改用清洁能源）（或其他合理的答案）