探究土壤酸碱性对植物生长的影响跨学科实践活动方案

探究土壤酸碱性对植物生长的影响跨学科实践活动方案

研究土壤酸碱度对植物生长的影响

跨学科实践活动计划-探究土壤酸碱度对植物生长的影响。本计划旨在探究土壤酸碱度对植物生长的影响，是一项调查研究的综合性实践活动，与土壤改良、植物栽培等密切相关，具有实践意义。

本项目以酸、碱、盐的性质及转化为研究对象，以探究土壤酸碱度对植物生长的影响为载体，承载学生必做实验《常见酸碱的化学性质》，融合化学、生物、地理等课程内容。了解我国土壤酸碱度分布等内容属于地理学科。土壤酸碱度的测定、应用酸、碱、盐间反应改良土壤等属于化学学科的知识。了解土壤酸碱度与植物生长的关系涉及生物学科的内容。

通过测量土壤酸碱度、调研我国土壤酸碱度分布、探究土壤酸碱度对植物生长的影响、培育植物等活动，学生可以加深对变化、化学、可持续发展等概念的理解，体验实验室探索与真实问题解决之间的差异，培养保护土壤的热情。

跨学科实践活动计划（一）

1.（11分）《常州市劳动教育促进条例》是我国第一部关于劳动教育的地方性立法，学生开展跨学科劳动实践项目活动。

一、关于木灰。木灰的主要成分是碳酸钾。

（1）木​​灰是最常见的农家肥，利用农作物秸秆、枯枝等生产木灰的意义在于▲。

（2）木灰的应用

①木灰可以作为▲（填“氮肥”、“磷肥”、“钾肥”、“复合肥”）使用，但不能与铵态氮肥混合使用，也就是说木灰溶液为▲（填“酸性”、“碱性”、“中性”）。

②《周礼·考工记》中说，“灰”（木灰）和“蜃”（主要成分CaO）与水混合，所得溶液碱性增强，使丝绸在洗涤时光泽增加、强度增加。“灰”和“蜃”与水混合时，发生多种化学反应，其中复分解反应为▲（写出化学反应式）。

二、关于土壤。土壤肥沃，有利于粮食增产。

（3）土壤氮含量测定

步骤1：称取100g土壤于烧杯中，加入足量的浓硫酸和一定量的催化剂，使土壤中的含氮物质转化为(NH4)2SO4；反应充分后，过滤，洗涤残渣，得滤液；

步骤2：将步骤1得到的滤液按照图10所示方法处理（省略夹紧装置）；

第三步：将锥形瓶中的溶液稀释至500mL，取稀释液50mL，加入一定的指示剂，加盐酸直至反应刚好完全，所加入的盐酸中含有0.

已知：步骤2中锥形瓶内的反应为：

2NH3+=(NH4)2B4O7+5H2O；

步骤3的反应原理：

(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=+。

①装置A的功能为▲，A中玻璃管的功能为▲。

②在装置B中，(NH4)2SO4转化为NH3，写出该反应的化学方程式：▲。

③装置C中冰水混合物的作用是▲。

④土样的氮含量（以N元素计）为▲g·kg-1（即1kg土样中所含氮元素的质量）。

跨学科实践活动计划（二）

2.（10分）耕地盐碱化影响粮食安全，盐碱地综合治理可促进农业高质量发展。化学兴趣组开展了与土壤盐碱化相关的项目研究。

任务一：探究盐碱地形成的原因

【参考】

盐碱地是由于土壤底层或地下水中的盐分随水上升到地表，水分蒸发后，盐分积聚在表层土壤中而形成的。盐碱地的形成多与土壤中碳酸盐的积累有关。降水等因素对表层土壤含盐量也有很大影响。

【讨论与分析】图16为某地区多年平均降水量与土壤表面盐分含量季度变化示意图，该地区7、8月份土壤盐分含量较低的主要原因是▲。

任务二：探究盐碱土的成分

学生们获取了盐碱地土壤样品，将土壤研磨，将土壤与蒸馏水按质量比1:5在烧杯中混合，充分搅拌后静置，过滤得到滤液A，滤液A用于探究土壤样品中的可溶性成分。

1. 确定土壤的 pH 值

当同学们测量滤液A的pH值时，应选择正确的操作是▲。pH值大约为8。

任务二：探究盐碱土的成分

学生们获取了盐碱地土壤样品，将土壤研磨，将土壤与蒸馏水按质量比1:5在烧杯中混合，充分搅拌后静置，过滤得到滤液A，滤液A用于探究土壤样品中的可溶性成分。

1. 确定土壤的 pH 值

学生测量滤液A的pH值时，可选择的正确操作是▲，粗略测量结果为pH=8。

A。

b.

C。

d.

2. 探索土壤的成分

【假设】学生A认为盐碱土中除了NaCl外，还可能含有NaOH。经过讨论，学生认为土壤长期暴露在空气中不可能含有NaOH。理由可以用一个方程来表达。

【参考】

（1）CaCl2溶液呈中性。

（2）在实验条件下，该溶液能与Ca(OH)2发生反应，生成CaCO3、另一种碳酸盐和水；与CaCl2溶液混合时，无明显现象。

【开展实验】学生将滤液A进行蒸发浓缩，得到浓缩土壤提取液，并开展下述实验操作。

①取浓缩浸出液样品；②过滤；③取滤​​液；④取滤渣；

⑤加入过量稀盐酸，产生气体，将气体通入清澈的石灰水中，石灰水变浑浊；

⑥加入过量的CaCl2溶液，产生白色沉淀a；

⑦ 加入过量的Ca(OH)2溶液，产生白色沉淀b；

实验操作与现象

实验结果

选项一

①⑥②④⑤③⑦②④⑤

盐碱土样品含有

方案二

▲（按顺序填写操作序号）

【反思与延伸】

（1）从物质的颗粒组成角度，要得出“盐碱土样品含有和”的结论，还需额外进行实验来证明土壤浓缩浸出液中含有▲（写出颗粒符号）。

（2）经仪器测定，证实土样中含有 和 ，方案1实验中白色沉淀a与b的质量比为4:1，故土样中 和 的质量比为▲。

任务三：设计盐碱地改良方案

1、增加施肥。盐碱地的贫瘠往往制约着作物的生长，并呈现盐渍化加剧、土壤肥力下降的趋势。下列氮肥最适合盐碱地：▲。

一、(NH4)2SO4

b.CO(NH2)2

NH3·H2O

d.

2、去碱。将硫磺粉施入土壤，可以改良土壤结构和消毒杀虫，还可以降低土壤的pH值。硫磺粉在微生物作用下，与土壤中的水和其他物质发生反应，最终结合生成硫酸。此反应的化学反应式为▲。

跨学科实践活动计划（三）

3、生物化学交叉学科实践活动小组通过实验探究植物生长的化学知识。

（1）活动组采集土壤样品4份，将样品与蒸馏水按质量比1：5在烧杯中混合，充分搅拌后静置，取上层清液测定pH值。表格显示加入相应指示剂后颜色稳定。

样本

指标

石蕊

酚酞

自制胡萝卜汁

自制紫甘蓝汁

土壤样品1

蓝色的

红灯

橙子

绿色的

土壤样本2

红色的

无色

黄色的

红色的

土壤样本3

紫色的

无色

黄色的

紫色的

土壤样品4

（未经测试）

（未经测试）

橙子

浅绿色

①土样4为▲（填“酸性”、“碱性”或“中性”）土壤。

②据资料显示，土壤pH值接近7的环境中植物生长得更好，土壤样本▲最适合种植。

③将自制的紫甘蓝汁加入K2CO3溶液中，溶液会变成▲颜色。

（2）植物生长需要肥料，活动组可以在实验室自制“钾氮复合肥”，将两种固体药物混合，可以使用的固体药物有K2CO3、KCl、NaNO3、NH4Cl。

① 学生A提出混合药物的可能组合有4种：

组合1：K2CO3和NaNO3；

组合2：K2CO3和NH4Cl；

组合3：KCl和NaNO3；

组合4：▲。

②同学B认为组合2不合理，您是否同意并给出理由▲？

③C同学打算在余下的三个组合中选择其中一个，请设计实验操作，填写预期现象，验证他最终会选择哪一个组合。

实验操作

预期现象

综上所述

取少量混合药物于研钵中，加入（药物）和▲（操作）。

▲

学生C没有选择组合4。

取少量混合药物于试管中，▲。

▲

C同学最终选择了组合3。

跨学科实践活动计划（四）

4.（8分）“中国人应该把饭碗端到自己手里”，粮食安全是关乎国计民生的大事。我国很多地区的土壤都是盐碱地，不利于农作物的生长，但在一代代人的改良下，荒地变成了粮仓，实现了可持续发展。

任务一：识别盐碱土

资料：盐土与碱土统称盐碱地，盐土是含NaCl、MgCl2较多的盐渍土，碱土是含NaCl、MgCl2较多的碱性土壤。

实验：

（1）小程为了考察该土壤是否为盐碱土，设计了如下试验。

步

现象

综上所述

取土壤样品，加足量的水溶解，取少量上清液放入试管中，逐滴加入试剂。

溶液变成红色

样品呈碱性

取少量上清液于试管中，逐滴加入氯化钡溶液。

▲.

样本包含

（2）反思：小东认为，仅进行上述实验不足以证明样品含有，还应进行补充实验：▲（请写出实验步骤及现象）

任务二：改良盐碱地

（3）减少食盐摄入

土壤盐分减排主要有淡水洗盐、生物改盐和肥料减盐等。淡水洗盐是将淡水灌入土壤，使表层土壤中的盐分溶解，然后渗入地下或流入沟渠排出，从而降低土壤含盐量。另外，自然条件（如降水、蒸发、地下水位等）对表层土壤含盐量也有很大影响。图为我国某地区多年平均降水量与表层土壤含盐量季节变化示意图。

①该地区土壤含盐量最高的是▲月，试分析该月土壤含盐量高的可能原因。

（4）碱度调节

土壤碱化调节主要是降低土壤中碳酸钠的含量，常用的碱化调节剂有石膏、磷石膏、氯化钙和柠檬酸等。小东做了一个氯化钙碱化调节的模拟实验，取50g 10.6%碳酸钠溶液，边搅拌边加入氯化钙溶液，待溶液刚好呈中性时，用20g氯化钙溶液试算氯化钙溶液中溶质的质量分数。（写出计算过程）

（5）体重增加

利用秸秆是提高土壤肥力的重要途径。焚烧秸秆可产生草木灰，草木灰的主要成分是碳酸钾，含有多种营养成分，但焚烧会造成空气污染。秸秆还田分解后可产生有机肥，改善土壤结构，使土壤疏松，但也造成土壤病原菌增多，作物更容易受到病虫害的侵害。近年来，人们逐渐对秸秆进行综合利用，如图所示。

①碳酸钾对农作物生长的影响▲。

②秸秆加工成颗粒燃料的优点是▲。

③下列说法中合理的说法是▲（填写序号）。

a.秸秆焚烧工艺简单、易行，能增加土壤肥力，在经济欠发达地区可广泛推广应用。

b. 秸秆还田优点多，但需加强田间管理

c.秸秆利用呈现多元化趋势

跨学科实践活动计划（五）

5.（7分）土壤是生物和人类生存的重要环境，只有保证土壤质量安全，才能保证农产品及其品质的安全。化学兴趣小组的同学们就当地土壤现状、成因、危害及保护等问题进行了专题学习。

任务一：检测土壤的酸碱度

取少量土壤样品，将土壤样品与蒸馏水按质量比1:5混合在烧杯中，充分搅拌后静置。用pH试纸测量清液的pH值，发现该区域土壤pH大于7，呈碱性。以下操作过程中部分内容不正确▲（填写标签）。

任务2：探究盐碱土的成因及成分

【参考】

（1）自然原因：降雨量少，地势低洼，江河、海水回流，盐类物质积累等。

（2）人为因素：过度开采地下水，过量使用化肥和农药等。以下是氮肥：▲（填数字）。

硝酸钾

氯化铵

硫酸钾

磷酸钙

（3）盐碱地养分有效性低，不利于作物生长。

【咨询老师】盐碱地中常含有较多的可溶解NaCl、CaCl2，或其中一种或多种。

【推理与预测】同学们都认为一定包含它，理由是▲。

【进行实验】

（1）加入的稀X溶液为▲（填入化学式）。

（2）写出生成白色沉淀A▲的反应化学方程式。

【试验结论】盐碱土中含有NaCl，。

任务三：土壤保护

【小组讨论】

（1）建立灌溉和排水系统，冲洗土壤中的盐分；

（2）改进耕作方法，合理使用肥料和农药；

（3）可采用化学改良措施，将▲（填数字）施用于土地，减少土壤对作物的危害。

A.NaOH溶液

B、碳酸水

C.CaCl2溶液

D、浓硫酸

【项目摘要】通过以上学习，同学们认识到了土壤保护和管理的重要性。

跨学科实践活动计划（六）

6.（8分）盐碱地是重要的土地资源之一，分布在我国西北、东北地区，为沙尘暴的形成带来隐患。化学兴趣小组的同学们对盐碱地产生了浓厚的兴趣，在老师的指导下开展了一系列项目式活动。

任务一：探究盐碱地形成的原因

【咨询专家】学生们通过数字平台向专家进行咨询，专家介绍，盐碱地是由于底层土壤或地下水中的盐分随毛细水上升到地表，水分蒸发后，盐分在表层土壤中堆积而成。

【分析讨论】

（1）学生分析盐碱地形成过程中发生的变化有：

任务二：分析盐碱地的危害

[调查分析]盐碱地土壤有机质少，土壤肥力低，含有较多对作物生长有害的阴离子和阳离子。

【小组讨论】

（2）经过讨论，学生认为盐碱地可能造成的影响有▲。

任务三：探究盐碱土的成分

化学兴趣小组的同学们获取了盐碱地土壤样本，并对土壤样本中的可溶性成分完成了如下实验研究。

【教师指导】盐碱土所含的可溶性物质有NaCl、、、中的一种或多种。

【实验探索】

（3）同学们将土壤样本浸泡在水中，过滤后得到土壤提取液，设计并验证了如下实验方案。

实验步骤

实验现象

实验结果

①取少量浸出液于试管中，加入过量的稀硝酸

▲

样本包含

②继续向上述溶液中加入足量的BaCl2溶液

▲

样本包含

③取步骤②中的上清液放入另一试管中，加入AgNO3溶液

产生白色沉淀

样品含有 NaCl

【反思与评价】

（4）步骤②中反应的化学方程式为▲。

（5）学生认为步骤③不能得出样品中含有NaCl的结论，理由是▲。

任务4：

（6）盐碱地治理方案设计

盐碱地治理措施

具体计划

农业技术措施

平整土地，并用塑料薄膜、稻草等覆盖土壤，减少土壤水分的蒸发。

生物改良措施

栽植耐盐碱植物，如沙枣、榆树、胡杨、枸杞等

化学改进措施

将▲（写一个）涂在土壤上

【成果展示】同学们查阅资料，结合所学知识，总结设计了上述盐碱地治理方案，请同学们和他们一起完成。

跨学科实践活动计划（七）

7.（9分）黄河流域生态环境保护事关中华民族伟大复兴的长远大计。作为黄河入海口省份，山东省多家污水处理企业利用先进的反渗透超低压膜净水技术，在黄河流域污水处理、再生水回用、海水淡化等工程中推动我国水资源循环利用高质量发展，为人民群众创造更加美好的城市宜居环境。

（1）图1是利用膜过滤技术净化生活用水的模拟图，水经过净化后，部分钙、镁离子会随废水排出，生活中，我们可以用▲来区分废水与纯净水。

（2）图2为反渗透膜海水淡化模拟图，能透过反渗透膜的颗粒主要为▲，反渗透膜右侧海水加压后，海水中溶质的质量分数会▲（填“增加”或“减少”或“不变”）。左侧净化后的淡水可用于农田灌溉。

（3）黄河口地区多为盐碱地，土壤中含有大量的碳酸钠和氯化钠。科研人员鼓励农民将含有石膏（主要成分为硫酸钙CaSO4）的土壤调理剂掺入水中灌溉农田，以降低土壤的碱度。试写出化学反应方程式：▲。

（4）海水淡化后的残液中含有丰富的金属资源，某兴趣小组设计了从残液中提取镁的简易流程图，请回答：

①流程图中X所代表物质的化学式为▲；

②步骤III中，电解氯化镁会产生两种元素，请写出化学反应式▲。此反应将电能转化为▲。

跨学科实践活动计划（八）

8.（7分）盐碱地是我国重要的土地资源之一，分布在我国西北部（如榆林、陕西、甘肃、宁夏等地），为沙尘暴的形成埋下了隐患。化学兴趣小组的同学想探究某一地区土壤中可溶性物质的组成，设计了如下的探究流程。（将土壤样品充分浸泡在水中，然后过滤，得到的滤液即为“萃取物”）

【提问】该土壤样品中可溶性物质的主要成分是什么？

【参考】

①土样中主要可溶性物质为NaCl、CaCl2等一种或多种；

②CaCl2溶液均呈中性，微溶。

【实验探索】

（1）学生设计如下实验方案，并进行验证。

实验步骤

现象

综上所述

I.向浸出液中加入过量的稀硝酸 II.继续向上述溶液中加入足量的▲（填入化学式）

▲

样品含有或不含有 CaCl2

溶液产生白色沉淀

样本包含

III. 继续向滤液 II 中加入硝酸银溶液

产生白色沉淀

样品含有 NaCl

步骤III中的反应方程式为▲。

【试验结论】土样中可溶性物质的组分为、和NaCl。

【反思与评价】

（2）本实验中▲（填“是”或“否”）步骤II和步骤III中药物的使用顺序是颠倒的。

【扩展应用】陕西省是农业大省，榆林等地存在盐碱地问题，盐碱地治理刻不容缓！

（3）当地农民在水利建设中，常用引入淡水，浸泡后再排水的方法来改良土壤。若以土壤浸出液的pH值为纵轴，以浸泡次数（m）为横轴，则下列数字能正确表示pH值的变化：▲（填写字母）。

（4）改良土壤，充分利用资源。下列建议不合理▲（填写字母）。

A.利用熟石灰改良盐碱地

B、施用适量有机肥（可产生有机酸）

C.可栽种耐盐碱的植物，如沙枣、榆树、胡杨、枸杞等。

虎君

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