Задачи по химии с экологическим содержанием

Основные понятия химии

Предмет химии. Вещества.

Задание 1. Согласны ли вы со следующими высказываниями:

• Сегодня на Земле нет людей, которые не пользовались бы продукцией

химической промышленности.

• Сегодня на Земле нет людей, которые не ощущали бы на себе вредных

воздействий работы химической промышленности.

• Большинство химических предприятий безвредно для природы.

• Безвредных химических предприятий не бывает.

• Если продукция нового химического предприятия будет нравиться

людям, его обязательно нужно построить.

• Новое химическое предприятие нужно строить только в том случае,

если оно не будет вредить природе и людям.

• Развитие химической промышленности приносит больше вреда, чем

пользы, и развивать ее не нужно.

• Развитие химической промышленности приносит больше пользы, чем

вреда, и нужно максимально развивать ее, даже если это вредит природе.

Какие из этих высказываний сделаны хемофилами, а какие –

хемофобами? К какой группе вы относите себя?

Задание 2. На рисунке приведены модели молекул некоторых веществ. Какие

из этих веществ есть в атмосфере Земли? Что вы можете сказать об

источниках их появления и об их значении для живых существ?

кислород

Задание 3. Приведите примеры физических тел и веществ, присутствие ко-

торых в природе (воде, почве, воздухе) является загрязнением. Какой вид за-

грязнения является более заметным: загрязнение физическими телами (на-

пример, осколками бутылок, обрывками бумаги) или загрязнение веществами

(например, метан в атмосфере или соли свинца в воде)? Согласны ли вы с

тем, что более заметное загрязнение является и более вредным? Почему?

Краткий очерк истории развития химии

время

Количество применяемых

химических элементов

До новой эры

XVII век

XVIII век

Начало XIX века

Конец XIX века

XX век

Ознакомьтесь с данными таблицы, отражающей рост использования

химических элементов.

Сейчас в промышленности, сельском хозяйстве и медицине

используются практически все 88 химических элементов, встречающихся в

природе.

Задание 1. Как вы думаете, сколько химических элементов содержится в

выбрасываемом нами мусоре и отходах?

Задание 2. Чем отличается мусор XXI века от мусора, например, XIX века?

Задание 3. Можно ли было в XIX веке обеспечивать потребности

человечества в железе, используя только металлолом? А в XXI веке?

Чистые вещества и смеси

Задание 1. Воздух – смесь, имеющая постоянные, переменные и случайные

компоненты. Постоянные и переменные мы знаем. Какие случайные

компоненты могут присутствовать в воздухе в крупном городе?

Задание 2. Почему врачи считают, что прогулка или пробежка вдоль

автомобильной дороги может принести больше вреда, чем пользы?

Задание 3. Если все – таки приходится идти вдоль автотрассы с маленьким

ребенком, врачи советуют взять его на руки и не рекомендуют катить в

коляске или вести за руку. Почему?

Знаки химических элементов

Задание 1. Найдите в периодической системе химических элементов Д. И.

Менделеева элементы, входящие в состав парниковых газов (водяной пар,

углекислый газ, метан, озон). Назовите их порядковые номера и атомную

массу.

Задание 2. Элемент углерод называется на латыни Carboneum. Он входит в

состав молекул двух из трех основных парниковых газов, участвующих в

изменении климата на Земле: углекислого газа СО

и метана СН

Задание 3. В каких предложениях речь идет об углероде как химическом

элементе, а в каких – как о веществе:

• Углерод входит в состав молекул углекислого газа (невидимого

бесцветного вещества) и сладкого вещества – глюкозы.

• Углерод может быть черным, когда он сажа, и прозрачным, если он

алмаз.

• Молекула метана – горючего природного газа – состоит из углерода и

водорода.

• Из углерода изготавливают стержни для карандашей.

• Каменный уголь, который до середины ХХ века был основным

ископаемым топливом, - это почти чистый углерод.

• Нефть, бензин и мазут относятся к углеводородам, потому что их

молекулы состоят из углерода и водорода.

Превращение веществ. Роль химии в жизни человека.

Задание 1. По данным статистики, количество пищевых отходов в

Великобритании достигает 4 млн. т ежегодно. Если это продукты питания, то

они, на первый взгляд, не могут быть ядовитыми или опасными.

Почему же экологи Великобритании бьют тревогу? Какой может

быть вред от пищевых отходов на свалках? Постарайтесь найти как

можно больше ответов на этот вопрос.

Химические формулы. Относительная атомная и молекулярная массы.

Задание 1. В 2000 году человечество выбросило в атмосферу такое

количество углекислого газа, что содержание углерода в нем составило

примерно 6 млрд. тонн.

Сколько тонн углекислого газа было выброшено в 2000 году?

Вывод формулы.

Задание 1. Дефолиантами называются вещества, вызывающие

искусственный листопад. Их применение облегчает машинную уборку

урожая. В составе одного из дефолиантов обнаружено 21,6% натрия, 33,3%

хлора и 45,1% кислорода. Определите химическую формулу этого вещества.

Физические явления и химические (явления) реакции в химии

Задание 1. Каким способом – физическим или химическим – можно

очищать водоем от разлитой нефти? Почему горящие бензин и нефть нельзя

тушить водой?

Химические реакции

Задание 1. Бытовой газ представляет собой смесь двух газов – бутана С

и пропана С

. При горении протекает химическая реакция, в результате

которой образуется вода и углекислый газ. Почему мы не видим продукты

горения газа?

Объясните, почему в кухне с газовой плитой обязательно должна быть

возможность частого проветривания помещения.

Задание 2. Почему самоочистка воды от разлитых нефтепродуктов в южных

морях длится несколько лет, а в северных – до 50 лет и более? Чем грозит

Северному Ледовитому океану разработка нефтяных месторождений на его

дне? Почему такая разработка более опасна, чем, например, в Персидском

заливе?

Химические уравнения

Задание 1. Составьте схемы реакций горения бутана и пропана, подберите

коэффициенты.

Сколько молекул углекислого газа образуется из одной молекулы

бутана? Из одной молекулы пропана?

Задание 2. Один из вариантов развития энергетики на основе возобновимых

источников энергии – замена бензина бутанолом С

ОН, производимым из

древесины. Это очень перспективная технология для России, поскольку для

производства бутанола можно использовать зрелый или перестоявший лес,

который практически не поглощает из атмосферы углекислый газ. Важно

только грамотно организовывать вырубку и посадку деревьев.

Составьте схему реакции горения бутанола, подберите коэффициенты.

Количество вещества

Задание 1. Рассчитайте молярную массу озона. Сколько молекул озона

содержится в 1 моле? В 1 киломоле? Сколько атомов кислорода содержится в

1 моле озона?

Задание 2. Чему равна молярная масса метана?

Двигатель внедорожника выбрасывает в воздух около 400 г углекислого газа

на каждый километр пути. Сколько м

СО

выбрасывает двигатель

внедорожника за один день, если среднегодовой пробег составляет 20 тыс.

км?

Задание 3. В одном м

воздуха содержится 0,00035 м

углекислого газа.

Рассчитайте, в каком объеме воздуха содержится 1моль углекислого газа.

Задание 4. Сколько частиц СО

содержится в 1 моле воздуха? Сколько молей

СО

содержится в 1 моле воздуха? В каком количестве молей воздуха

содержится 1 моль углекислого газа?

Задание 5. Хорошо известно, что легковой автомобиль загрязняет воздух

вредными выбросами: на каждые 10 километров пути с его выхлопными

газами в атмосферу попадает 7 моль монооксида углерода и 1 моль

монооксида азота. Какая масса этих вредных веществ попадет в атмосферу

при автомобильной поездке на дачу, которая расположена в 80 км от дома?

Задание 6. Считается, что вредные примеси в воздухе не оказывают вредного

влияния, если их количество не превышает определенного предела. Так,

допускается содержание в 1 м

воздуха диоксида азота - 0,085 мг, монооксида

углерода - 3,0 мг, диоксида серы - 0,05 мг, сероводорода 0,008 мг. Какое

количество (моль) этих вредных примесей (по отдельности) можно вдохнуть

за сутки, не подвергая свое здоровье опасности? Норма потребления воздуха

для дыхания у взрослых мужчин - 10 м

в сутки.

Задание 7. Определите, какое число молекул (формульных единиц) содержат

порции веществ, часто применяемых в быту: 5 г пищевой соды

(гидрокарбоната натрия) NaHCO

, 0,01 моль иода I

, 35 г поваренной соли

(хлорида натрия) NaCl, 4 моль уксусной кислоты CH

COOH.

Задание 8. Какова абсолютная масса одной молекулы аммиака NH

хлороводорода HCl, серной кислоты H

, белого фосфора P

? Все

перечисленные вещества очень токсичны и при попадании с воздухом в

дыхательные пути вызывают сильнейшие отравления. Сколько молекул

будут находиться в 1 м

воздуха при содержании этих веществ, признанном

неопасным, а именно: NH

- 0,2 мг; HCl - 0,05 мг; H

- 0,3 мг; P

- 0,1 мг.

Задание 9. Одинаковое ли (и какое именно) число молекул содержится в 1 г

воды H

O и в 1 г кислорода O

? Какова экологическая роль этих веществ на

Земле?

Задание 10. Вычислите и сравните между собой массы 0,3 моль монооксида

азота NO и такого же количества диоксида азота NO

. Предельное безопасное

содержание этих вредных газов в 1 м

воздуха составляет 0,6 мг NO и 0,085

мг NO

. Каково безопасное количество (моль) этих газов в 1 м

воздуха?

Задание 11. Такие виды рыб, как форель и хариус, очень чувствительны к

чистоте воды. Если в 1 л природной воде содержится всего 3

-6

моль

серной кислоты (которая может попадать в реки с промышленными стоками

или за счет "кислотных дождей"), то мальки этих рыб погибают. Вычислите

ту массу серной кислоты в 1 л воды, которая представляет собой

смертельную дозу для мальков форели и хариуса.

Задание 12. В доме разбился медицинский термометр, а всю ртуть собрать не

удалось. Между тем ртуть обладает высокой летучестью, а ее пары ядовиты.

Вычислите массу и объем жидкой ртути, содержащие 2,5

атомов Hg.

Плотность жидкой ртути составляет 13,59 г/см

Задание 13. Чтобы приготовить бордосскую смесь (препарат против

фитофторы - грибкового заболевания огородных растений), используют

медный купорос - пентагидрат сульфата меди (II). Рассчитайте число атомов

кислорода и водорода, которые содержатся в 350 г кристаллогидрата состава

CuSO

Задание 14. Взаимодействие озона, образующегося при грозе в горной

местности, со льдом, приводит к выделению небольшого количества

соединения водорода и кислорода. Какова формула этого соединения, если

абсолютная масса его молекул равна 5,65

-23

г?

Задание 15. Человек начинает ощущать едкий запах диоксида серы, если в 1

воздуха содержится 3 мг этого вредного газа. При вдыхании воздуха с

таким содержанием SO

в течение пяти минут у человека наступает ларингит

- потеря голоса. Какое суммарное количество (моль) диоксида серы приводит

к этому неприятному заболеванию? Примите объем легких человека равным

3,5 л, а периодичность дыхания - 4 с.

Задание 16. Растения суши и мирового океана ежегодно выделяют при

фотосинтезе 320 млрд. т газообразного кислорода, с избытком восполняя

расход этого газа в промышленности, энергетике и на транспорте. Сколько

молекул O

ежегодно выделяет земная растительность?

Задание 17. Океан, как насос: в полярных широтах он поглощает своими

холодными водами диоксид углерода, а в экваториальных и тропических

зонах, где вода теплая, он отдает CO

в атмосферу. В этом обменном

процессе между атмосферой и океаном участвуют ежегодно 100 млрд. т СО

Сколько молекул диоксида углерода вовлечено в этот процесс?

Задание 18. Грузовой автомобиль загрязняет воздух вредными выбросами:

на каждые 10 км пути с его выхлопными газами в атмосферу попадает 700 г

монооксида углерода и 70 г монооксида азота. Каким будет объем (при н.у.)

этих вредных веществ при перевозке груза на расстояние 250 км четырьмя

автомобилями?

Молярный объем газов

Задание 1. Какой объем углекислого газа СО

, измеренного при нормальных

условиях, выделится при сгорании 1,2 кг угля? Сколько в этом объеме

молекул газа?

Задание 2. Что тяжелее: 1 моль СО

, 1 моль СО или 1 моль воздуха? Как

будут вести себя первые два газа в воздухе?

Задание 3. Если весь озон, содержащийся в атмосфере Земли, привести к

нормальным условиям, получится слой толщиной всего 4 мм. Этот тонкий

слой озона защищает всех нас от губительного ультрафиолетового

излучения.

Человеческая деятельность может существенно влиять на количество

озона в атмосфере именно потому, что его там очень мало. Так, объем озона,

приходящийся на каждого жителя Земли, составляет при н.у. всего около 400

. Найдите массу озона, приходящегося на одного человека.

Задание 4. Монооксид углерода ("угарный газ") - опасный загрязнитель

атмосферы. Он снижает способность гемоглобина крови к переносу

кислорода, вызывает болезни сердечно - сосудистой системы, снижает

активность работы мозга. Из-за неполного сжигания природного топлива

ежегодно на Земле образуется 500 млн. т CO. Определите, какой объем (при

н.у.) займет угарный газ, образующийся на Земле по этой причине.

Задание 5. Рассчитайте объем, который занимает (при н.у.) порция газа,

необходимого для дыхания, если в этой порции содержится 2,69

молекул

этого газа. Какой это газ?

Задание 6. В процессах фотосинтеза зеленые растения усваивают из воздуха

газообразный оксид углерода, относительная плотность которого по

водороду составляет 22. Какова формула этого оксида углерода?

Задание 7. Рассчитайте, какой объем кислорода потребуется для реакции с 1

пропана С

и какой объем углекислого газа СО

при этом образуется?

Объемы газов измерены при нормальных условиях.

Задание 8. Если у вас дома стоит газовый счетчик, узнайте у родителей,

какой объем бытового газа расходуется вашей семьей за месяц. Какой объем

углекислого газа выделяется при этом?

Задание 9. В 1 л бензина содержится около 770 г углерода. Сколько

углекислого газа выбрасывает в атмосферу автомобиль при сжигании 1л

бензина?

Массовая и объемная доля компонентов смеси (раствора)

Задание 1. Как правило, количество углекислого газа в воздухе измеряют в

«частицах на миллион» (ppm), столько молекул углекислого газа приходится

на миллион молекул воздуха.

За последние 50 лет количество углекислого газа в воздухе увеличилось

с 290 ppm до 360 ppm.

Посчитайте массовую долю СО

в воздухе 50 лет назад и сейчас.

Выразите массовую долю СО

в процентах.

Сколько молекул СО

добавилось на каждый миллион молекул воздуха

за 50 лет?

Строение атомов. Изотопы.

Задание 1. Порядковый номер элемента в таблице Д. И. Менделеева равен 6.

Какой это элемент? Чему равен заряд ядра его атома? Сколько протонов,

нейтронов и электронов в его атоме?

Задание 2. На рисунке представлен состав трех изотопов элемента

углерода. Будут ли различаться физические свойства веществ, в молекулы

которых входят разные изотопы углерода?

В качестве примеров веществ используйте угарный газ СО, углекислый

газ СО

и метан СН

Задание 3. Подготовьте сообщение о том, как ученые определяют возраст

археологических находок с помощью анализа изотопов углерода.

Задание 4. Напишите электронные формулы атомов, входящих в состав

молекул атмосферных газов. Назовите эти газы. Какова их роль в жизни

планеты и населяющих ее живых существ?

Задание 5. Перепишите предложения, вставляя пропущенные слова.

В ядре атомов (…) шесть протонов, а количество нейтронов в ядре

может быть равно (…), (…) или (…). Количество электронов на (…) уровне

равно двум, а на втором – (…). Соединяясь с другим, более тяжелым

элементом, стоящим на (…) месте в таблице Менделеева, он образует

парниковый газ, называемый (…) (…) (в виде СО

), а в 2000 году это

количество увеличилось в 10 раз и достигло (…).

Задание 6. Какие ионы может образовывать атом углерода? Сколько

электронов он может принять? Сколько электронов отдать? Какие

соединения углерод образует с кислородом?

Химическая связь

Определите тип химической связи в соединениях:

• Аммиак NH

• Угарный газ CO

• Углекислый газ CO

• Метан CH

• Сероводород H

• Диоксид серы SO

Кристаллические решетки

Задание 1. Какой тип кристаллической решетки у водяного пара, метана и

углекислого газа? Как это связано с их физическими свойствами? В каком

виде они находятся в природе?

Задание 2. Свинец – пластичный металл с низкой температурой плавления.

Вода, текущая по свинцовой трубе или находящаяся в свинцовой емкости,

становится вредной для организма, так как забирает атомы свинца. Что

можно сказать о прочности кристаллической решетки свинца по этим

свойствам?

Степень окисления

Задание 1. Назовите степень окисления:

- водорода и кислорода в молекуле воды

- углерода и кислорода в молекулах углекислого газа и угарного газа

- углерода и водорода в молекуле метана СН

Задание 2. Какую роль в климате планеты играют метан, углекислый газ и

водяные пары?

Окислительно – восстановительные реакции

Задание 1. В какой роли (окислителя или восстановителя) выступает:

• С в СО

• С в СН

• S в SO

• S в H

Какую роль играют эти вещества в нашей жизни?

Задание 2. Рассчитайте объем углекислого газа, образующегося из 1 моля

оксида цинка. Укажите степени окисления углерода и металла в простом

веществе и соединении. Какую роль играет углерод в окислительно –

восстановительном процессе?

Задание 3. Предельно допустимая среднесуточная концентрация монооксида

углерода в воздухе составляет 3,0 мг/м

. Простейший газоанализатор,

позволяющий определить наличие в воздухе ядовитой примеси СО, содержит

белый порошок оксида иода (V), нанесенный на пемзу и помещенный в

стеклянную трубочку. При взаимодействии I

c CO идет окислительно-

восстановительная реакция с выделением иода, который окрашивает

содержимое трубочки в черный цвет. Какое количество монооксида углерода

вызовет выделение 0,1 г иода в трубке газоанализатора? Какой объем воздуха

(при н.у.), содержащего 3,0 мг/м

CO, надо будет пропустить через трубку,

чтобы в ней выделилось 0,1 г иода?

Типы химических реакций

Реакции разложения

Задание 1. Для получения жженой извести СаО известняк нагревают до

1500

С. кроме извести, образуется оксид углерода (IV). Рассчитайте, какой

объем углекислого газа образуется при получении 1 т извести? Укажите тип

реакции.

Задание 2. В каких еще процессах, необходимых для производства жженой

извести, выделяется углекислый газ?

Реакции соединения

Задание 1. Металлургия – один из основных загрязнителей окружающей

среды. При обжиге серосодержащих руд в атмосферу попадает большой

объем сернистого газа SO

. В воздухе он окисляется кислородом до оксида

серы (VI) SO

, а затем, соединяясь с водой, которая всегда присутствует во

влажном воздухе, образует серную кислоту Н

Напишите уравнения этих двух реакций, укажите их тип.

Задание 2. Угарный газ СО окисляется кислородом до углекислого газа СО

а при взаимодействии последнего с коксом (углем) образуется опять оксид

углерода (II). Напишите уравнения этих двух реакций, укажите, к какому

типу реакций они относятся.

Реакции замещения

Задание 1. При выплавке металлов их, как правило, восстанавливают углем,

для чего сплавляют оксиды соответствующих металлов с коксом С при

высоких температурах. Напишите уравнения реакции восстановления железа

из оксида трехвалентного железа, а меди – из оксида двухвалентной меди.

Какой продукт, кроме металла, образуется в этих реакциях, и что вы знаете о

его свойствах? Укажите тип этих реакций.

Реакции обмена

Задание 1. Напишите реакции взаимодействия питьевой соды NaHCO

соляной кислотой и сульфида натрия Na

S с этой же кислотой. Укажите тип

этих реакций.

Какие газы выделяются в реакциях? Назовите их. Какова их роль в

окружающей среде?

Важнейшие классы неорганических веществ

Оксиды

Задание 1. Из приведенного перечня оксидов SiO

, CrO

, MgO, Mn

, Cu

, FeO, N

, K

O, NiO, Na

O, NO, BaO выпишите:

А) оксиды, попадание которых в атмосферу вызывает в настоящее время

экологические проблемы;

Б) оксиды, которые практически не встречаются в природе;

В) оксиды, которые не представляют реальной опасности для окружающей

среды.

Найдите информацию о том, какие оксиды производятся и используются

в нашей стране, где и в каких количествах, каковы экологические

последствия их производства, какие меры принимаются для уменьшения

выбросов при производстве оксидов.

Задание 2. Одним из способов борьбы с изменениями климата может быть

извлечение из атмосферы лишней углекислоты. Каким способом можно

очистить газовую смесь – воздух – от избытка углекислого газа: физическим

или химическим? Зная, что оксид углерода является кислотным оксидом,

напишите уравнение реакции его со щелочью. К какому классу соединений

относится продукт этой реакции.

Оксиды

Главные друзья и главные враги, или Три кита жизни и смерти

Очень давно, более 3 млрд. лет назад, на совсем еще молодой Земле

возникла жизнь. Мы мало знаем о самых первых ее формах. Ученые

полагают, что простейшие организмы умели поглощать растворенные в воде

вещества и делиться.

Простейшие организмы изменялись, усложнялись, и через миллионы лет

появились сине – зеленые водоросли, знакомые нам по «цветению воды» в

реках. Эти водоросли умели сами создавать нужные им органические

вещества, разлагая углекислый газ на углерод и кислород и используя

энергию солнечного света. Сине – зеленые водоросли были первыми

одноклеточными растениями, потому что научились использовать все «три

кита» жизни: воду, углекислый газ и солнечную энергию.

Сотни миллионов лет понадобилось им, чтобы забрать из атмосферы

почти весь углекислый газ и насытить ее кислородом, создав условия для

появления первых дышащих одноклеточных, а следом и всего разнообразия

живых существ.

Но в результате бесконтрольного развития цивилизации и неразумных

поступков людей «три кита» жизни могут стать для Земли «тремя китами»

смерти.

Увеличение количества углекислого газа Земли приводит к накоплению

солнечной энергии и нагреву атмосферы. Повышение температуры усиливает

испарение воды и выделение углекислого газа из океанов и суши,

парниковый эффект растет, температура еще повышается и т.д.

Так в горах маленький снежок вызывает смертоносную лавину. Что

останется после «парниковой лавины»? ответ смотрит на нас с ночного неба.

Это наша соседка, Венера, «утренняя звезда». С Земли она выглядит красиво,

но. Увы, на ней нет и не может быть жизни. Ее атмосфера примерно в 100 раз

толще земной и состоит в основном из углекислого газа, задерживающего

солнечную энергию. За счет этого температура на поверхности Венеры более

400

С! При такой температуре плавится свинец и течет стекло!

Мы не знаем, была ли жизнь на Венере, кто или что вызвало такой

сильный парниковый эффект, но нужно предотвратить парниковую

катастрофу на Земле.

Вопросы к тексту:

1. Почему внимание человечества направлено на ограничение выбросов

второстепенных парниковых газов (углекислого, угарного, метана), а не

водяного пара – главного парникового газа, который обеспечивает 80%

парникового эффекта?

2. Что произойдет с земными океанами при таком же повышении

температуры, как на Венере?

3. Какие химические реакции будут происходить в атмосфере Земли при

высоких температурах, и к какому составу атмосферы они приведут?

4. Откуда может взяться достаточно углерода для возникновения

большого количества углекислого газа?

5. Углекислый газ растворим в воде. Приведите пример таких растворов.

Как они ведут себя при нагревании? Что будет происходить с растворением

СО

при нагревании океана? Как скажется этот процесс на парниковом

эффекте?

Задание 3. Санитарные нормы содержания в воздухе населенных мест для

вредных и опасных примесей - это предельно допустимые среднесуточные

концентрации (ПДКСС). Их значения составляют: 0,085 мг/м

для диоксида

азота, 0,05 мг/м

для диоксида серы, 0,008 мг/м

для сероводорода, 0,03

мг/м

для хлора. Рассчитайте массовые и объемные доли каждой вредной

примеси и их молярные концентрации в воздухе.

1,8

-6

моль/м

диоксида азота; 7,8

-7

моль/м

диоксида серы; 2,3

-7

моль/м

сероводорода; 4,2

-7

моль/м

хлора

Кислоты

Задание 1. Какие оксиды относятся к кислотным? Напишите уравнения

реакции образования кислот из оксидов, то есть процесса образования

кислотных дождей. Укажите кислотные оксиды, которые могут находиться в

атмосфере и приводить к образованию кислотных дождей.

Найдите информацию о том, где и в каких количествах производятся и

используются кислоты в нашей стране. Каковы отходы и экологические

последствия их производства? Что делается для уменьшения загрязнения

природы?

Несовершенство технологий производства наносит вред природе

Особенно удручающим примером является производство серной

кислоты Н

, необходимой для многих отраслей промышленности. Из – за

несовершенства технологий происходит утечка сернистого газа (вспомните

его формулу) – полупродукта в производстве серной кислоты.

Промышленность всего мира выбрасывает в воздух более 150 млн. тонн

сернистого газа в год. Это в два раза больше, чем нужно для производства

серной кислоты. Сегодня SO

стал главным загрязнителем окружающей

среды. Следует отметить, что сернистый газ образуется при сжигании

топлива (так как в угле всегда присутствуют соединения серы). В атмосфере

сернистый газ превращается в серную кислоту.

Губительное действие сернистого газа и серной кислоты на

окружающую среду (природную и искусственную) объясняется тем, что:

• Разрушается хлорофилл в листьях растений, нарушается фотосинтез и

дыхание, замедляется рост, снижается урожайность сельскохозяйственных

культур.

• Ухудшается состояние древесных насаждений. При высоких дозах и

продолжительном действии растения, особенно хвойные, погибают.

• Повышается кислотность почв, что снижает эффективность

применения удобрений и угнетает наиболее ценные многолетние травы.

• От кислотных выбросов разрушаются здания и архитектурные

памятники.

• При длительном воздействии сернистого газа у человека возникает

бронхит и другие легочные заболевания.

Вопросы к тексту

1. Как взаимодействует мрамор с серной кислотой?

2. ПДК сернистого газа в воздухе равен 0,05 мг/м

. Какой объем чистого

воздуха загрязняется до предельно допустимой концентрации ежегодно

выбрасываемым в мире сернистым газом?

3. Сколько серы содержится в выбрасываемом сернистом газе?

4. Сколько серной кислоты можно было бы сделать из этого сернистого

газа?

Основания

Большую опасность для окружающей среды представляют растворимые

основания, то есть щелочи, попадающие в реки и моря с промышленными

стоками.

Задание 1. Зная свойства оснований, предложите способы защиты

окружающей среды от щелочных сбросов. Напишите реакции нейтрализации

калиевой и натриевой щелочей.

Задание 2. Предложите наиболее дешевый и безопасный реагент для этого,

концентрацию которого, в свою очередь, необходимо сокращать.

Задание 3. Почему реакция взаимодействия оснований и кислот называется

нейтрализацией?

Если щелочные батарейки пролежат во влажном грунте всего два – три

месяца, их металлический корпус разрушится, а содержимое попадет в

грунт. Напишите реакцию, с помощью которой можно сделать безопасным

для окружающей среды содержимое батареек, работающих на калиевой

щелочи.

Найдите информацию о том, где и в каких количествах в нашей стране

производятся и используются щелочи, каковы экологические последствия их

производства, какие меры принимаются для уменьшения выбросов при

производстве щелочей.

Соли

Задание 1. Напишите уравнения реакций, отражающих круговорот в природе

углерода, серы, азота. Укажите основные источники азотных и фосфорных

удобрений.

Задание 2. На основе схемы круговорота углерода объясните, почему

уничтожение лесов (обезлесение) является одним из основных поставщиков

углекислого газа в атмосферу.

Задание 3. Если одним из эффективных видов органических удобрений

является навоз, то почему рядом с животноводческими фермами водоемы

отравлены стоками отходов органических соединений? Почему водоемы

становятся не только «Мертвыми», но - что еще хуже - опасными для живой

природы.

Задание 4. Какой вред окружающей природе приносит наличие сульфида

цинка в цинковой руде? Подтвердите ответ уравнениями соответствующих

реакций.

Задание 5. Найдите информацию о роли солей для для жизни на Земле:

А) какие соли образуют горные породы;

Б) какие соли есть в морской и океанской воде;

В) как влияет наличие солей в почве на ее свойства;

Г) какую роль играют соли в жизни растений и животных суши;

Д) какую роль играют соли в жизни морских растений и животных;

Е) какие соли встречаются в полезных ископаемых, как используются;

Ж) какие соли полезны для человека, какие вредны и почему.

На уроке представьте найденную информацию в виде мини – докладов.

Задание 6. Будет ли вредна для человека питьевая вода с содержанием

пестицидов (ядохимикатов, защищающих растения от вредителей и

болезней), достигающим 1 мг/м

, если санитарная норма по пестицидам в

воде равна 5

-4

% по массе?

(Вода не будет вредна, поскольку содержание пестицидов меньше предельно

допустимого по санитарным нормам).

Генетическая связь между классами веществ

Задание 1. Напишите уравнения химических реакций согласно схеме,

назовите каждый из продуктов реакции. Коротко охарактеризуйте роль

каждого вещества в существовании жизни на Земле: С → СО

→ Н

СО

→

СаСО

Вода. Растворы

Задание 1. В двигателях самолетов, автомашин, тракторов в недалеком

будущем в качестве топлива будет использоваться водород, как он уже

сейчас используется в качестве ракетного топлива. Напишите уравнение

реакции горения водорода. Рассчитайте, сколько граммов воды образуется

при сгорании 10 г водорода.

Задание 2. Для сжигания водорода требуется кислород, как и для сжигания

бензина. Водяной пар, образующийся при сгорании водорода, тоже является

парниковым газом. Почему же водород, в отличие от бензина, считается

экологически чистым топливом?

Задание 3. Если использовать солнечную энергию для выработки

постоянного тока и разлагать с его помощью воду на водород и кислород, то

полученный водород можно сжигать в двигателе автомобиля. Так вода может

заменить бензин. Напишите реакцию разложения воды с помощью

электрического тока.

Задание 4. Какими еще преимуществами, кроме «экологической чистоты»,

обладает водород перед углеводородами?

Задание 5. Подумайте, какие удобрения (растворимые или нерастворимые)

оказываются вместе с талыми водами в водоемах и наносят вред их

обитателям.

Задание 6. Из биологии вы знаете, что большинство веществ попадают в

организм растений и животных в виде растворов. Как нерастворимые

вредные вещества могут попасть в живую клетку и нарушить биологический

обмен? Приведите примеры.

Задание 7. Зачем при очистке воды от вредных примесей (например,

сточных вод предприятий перед сбросом в реки) в воду добавляют реактивы,

которые могут перевести примеси в нерастворимую форму?

Задание 8. Для борьбы с фитофторой в сельском хозяйстве применяют

раствор медного купороса. Для этого обычно приготавливают 1,5 % раствор

сульфата меди (II) для обработки почвы и растений. Рассчитайте массу

CuSO

*5H

O, которая потребуется для приготовления 20л такого раствора.

Задание 9. Один из важных видов сырья для органического синтеза -

"водяной газ", смесь водорода и монооксида углерода, которая получается

при пропускании водяного пара через башни, наполненные раскаленным

углем. Водяной газ служит для получения метанола, формальдегида и других

химических продуктов. Рассчитайте значение константы скорости реакции

получения водяного газа, если при концентрации H

O, равной 0,03 моль/л,

скорость реакции составляет 6,1

-5

моль / (л

с).

Задание 10. Для засола огурцов используют 7%-ный водный раствор

поваренной соли (хлорида натрия). Именно такой раствор в достаточной

мере подавляет жизнедеятельность болезнетворных микробов и плесневого

грибка и в то же время не препятствует процессам молочнокислого

брожения. Рассчитайте массу соли и объем воды для приготовления 5 л 7%-

ного раствора хлорида натрия, если его плотность равна 1048 г/л. Вычислите

молярную концентрацию NaCl в этом растворе.

Задание 11. Сточные воды химического комбината вполне отвечают

санитарным нормам по содержанию азотной кислоты (30 мг/л). Рассчитайте

массовую долю и молярную концентрацию HNO

в этих сточных водах (при

плотности, примерно равной 1 г/мл). Сколько азотной кислоты уходит в

канализацию с комбината, если объем промышленных стоков составляет

ежесуточно 75 м

3,0

3% (4,8

-4

моль/л) HNO

; 2,25 кг HNO

Задание 12. При недостатке магния в листьях растений плохо образуется

хлорофилл, поэтому они приобретают светло-зеленую окраску с красным и

фиолетовым оттенком по краям и вдоль жилок; в течение лета они

постепенно желтеют, а потом опадают. На старых листьях между жилками

появляются светло-зеленые пятна. Какая масса кристаллогидрата сульфата

магния MgSO

O пойдет на приготовление 200 л 3%-ного (в расчете на

безводную соль) раствора сульфата магния? Плотность 3%-ного раствора

MgSO

равна 1,03 г/мл. Какая площадь сада может быть обработана

полученным раствором, если норма внесения сульфата магния составляет 25

г/м

12,3 кг MgSO

Задание 13. Помимо основных элементов питания, таких как азот, фосфор,

калий, растения нуждаются и в микроэлементах, без которых они не могут

нормально развиваться. Например, при полном отсутствии в почве

соединений меди плодовое дерево становится больше похоже на куст.

Картофель и помидоры при нехватке меди заболевают фитофторой. Обычно

в почве бывает достаточно меди, особенно в тех местах, где применялись в

качестве ядохимикатов бордосская смесь. Однако на осушенных болотах и

торфяниках этого микроэлемента может оказаться слишком мало; его

недостаток восполняют, опрыскивая растения раствором медного купороса -

кристаллогидрата сульфата меди (II) состава CuSO

O (4 г на 10 л воды).

Рассчитайте молярную концентрацию и массовую долю (в процентах) CuSO

в этом растворе. Плотность раствора 1,03 г/мл.

1,6

-3

моль/л (0,025%) CuSO

Задание 14. Хранение ценного удобрения - нитрата аммония на открытой

площадке, а не на складе под крышей, привело к аварии. Во время ливня 15 т

растворилось в дождевой воде и было смыто в близлежащий водоем.

Выживет ли рыба в этом водоеме емкостью 7000 м

, если токсическая

массовая доля нитрата аммония в воде равна 0,08%?

Рыба не выживет, поскольку содержание NH

в воде составит 0,21%

(выше токсической нормы)

Задание 15. Будет ли вредна для здоровья питьевая вода, если в ней

содержится: а) 3,6

-6

моль/л Fe

; б) 1,7

-7

моль/л Ni

; в) 1,9

-7

моль/л

? Для питьевой воды санитарными нормами допускается содержание

железа (II), равное 0,2 г/м

; никеля (II) - 0,1 г/м

; хрома (III) - 0,05 г/м

Не будет, поскольку содержание Fe

, Ni

, Cr

ниже предельно

допустимого по санитарным нормам.

Задание 16. Можно ли будет употреблять в пищу хлеб, при выпечке

которого использовали тесто, замешенное на воде, в которой содержалось 6,2

-5

моль/л Cu

? Считается, что на каждый килограмм хлеба при замесе

теста расходуется 1 л воды, а примеси солей тяжелых металлов (в том числе

меди) полностью переходят в продукт. Санитарные нормы допускают

содержание меди (II) в хлебе не более 5 мг/кг.

Можно, поскольку содержание Cu

равно 4,0 мг/кг (ниже предельно

допустимого по санитарным нормам)

Задание 17. Старинный рецепт приготовления "почтового" декстринового

клея, совершенно безвредного для здоровья, предусматривает смешивание

400 г декстрина (продукта переработки крахмала), с 600 мл воды, 20 г

глюкозы и 5 г безводного сульфата алюминия. Как изменится

рекомендуемый объем воды и масса соли алюминия, если вместо безводного

(SO

)

используется кристаллогидрат сульфата алюминия Al

(SO

)

18H

9,74 г Al

(SO

)

18H

Задание 18. Один из старинных рецептов приготовления универсального

клея "синдетикон", пригодного для склеивания предметов домашнего

обихода и детских игрушек, предусматривает смешивание 40 мл воды с 50 г

столярного клея и 10 г дигидрата хлорида кальция состава CaCl

O. Какой

объем воды и какую массу соли кальция надо будет взять, если вместо

шестиводного кристаллогидрата CaCl

O придется использовать а)

двухводный кристаллогидрат CaCl

O; б) безводный хлорид кальция

CaCl

а) 6,7 г CaCl

O б) 5,1 г CaCl

Задание 19. В 1779 году немецкий химик Иоганн - Христиан Виглеб,

обрабатывая соляной кислотой оксалат калия, выделенный из сока щавеля и

кислицы, открыл щавелевую кислоту. Кристаллы щавелевой кислоты

выделяются при выпаривании водного раствора H

в виде

кристаллогидрата состава H

O. Определите массу воды,

содержащуюся в 150 г этого кристаллогидрата.

42,9 г H

O в 150 г кристаллогидрата щавелевой кислоты

Задание 20. Лимонная кислота содержится не только в лимонах, но также в

незрелых яблоках, вишнях, ягодах смородины и т.п. Это органическое

соединение выделяется при выпаривании водных растворов в виде

кристаллогидрата с формулой (HOOCCH

)

C(OH)COOH

O. Лимонная

кислота часто используется в кулинарии и в домашнем хозяйстве (например,

для выведения ржавых пятен с ткани). Какая масса кристаллогидрата

лимонной кислоты и какой объем воды требуются для приготовления 100 г

5%-ного раствора (в расчете на безводное вещество)?

5,4 г кристаллогидрата лимонной кислоты и 94,6 мл воды

Задание 21. Крупнейший французский химик Антуан - Лоран Лавуазье

(1743-1794) посвятил свою дипломную работу исследованию состава гипса и

алебастра, которые до сих пор широко используются в строительстве,

изготовлении копий скульптур, а также для фиксирующих повязок при

переломах. В частности, Лавуазье определял содержание

кристаллизационной воды в этих солях. Рассчитайте массу воды,

содержащуюся в 100 г кристаллогидрата сульфата кальция состава: а) CaSO

O (гипс); б) 2CaSO

O (алебастр).

В 100 г гипса 20,9 г кристаллизационной воды, а в 10 г алебастра - 6,2 г

Задание 22. Если в почве имеется избыток азотных удобрений, то в плодах,

ягодах, корнеплодах могут накопиться вредные для здоровья соли - нитраты.

Попадая в пищеварительную систему человека, они восстанавливаются до

нитритов, а это грозит отравлением: нитриты окисляют гемоглобин крови,

лишая его способности к переносу кислорода. Среди овощей больше всего

способны накапливать нитраты укроп, салат и петрушка, в меньшей степени

свекла, капуста и морковь. Картофель, помидоры, яблоки почти не

накапливают нитратов: их содержание в этих продуктах редко превышает

100 мг/кг (в расчете на KNO

) при допустимой норме 200 мг/кг. Можно ли

употреблять в пищу капусту, содержащую в 1 кг 2,4

-3

моль KNO

Нельзя, поскольку содержание KNO

равно 242 г/кг (выше допустимого по

санитарным нормам)

Задание 23. Во сколько раз надо разбавить водой промышленные сточные

воды, содержащие а) 42 г/м

сульфата магния; б) 6 г/м

фосфата натрия; в) 12

г/м

хлорида марганца (II); г) 16 г/м

хлорида цинка, чтобы были соблюдены

санитарные нормы по этим вредным отходам? Предельно допустимые

концентрации в воде равны: 1,7

-4

моль/л (MgSO

); 3,0

-6

моль/л

(Na

); 1,6

-6

моль/л (MnCl

); 7,3

-7

моль/л (ZnCl

В 2 раза (MgSO

), в 12 раз (Na

), в 60 раз (MnCl

), в 160 раз (ZnCl

)

Задание 24. Высокая минерализация воды неблагоприятна для растительного

и животного мира водоемов, снижает способность воды к "самоочищению"

под действием биологических факторов и вдобавок резко ухудшает вкусовые

свойства воды. При содержании сульфатов 500 мг/л, а хлоридов 350 мг/л

вода приобретает горько-соленый вкус. Рассчитайте молярную

концентрацию а) сульфат-иона и б) хлорид-иона в такой "засоленной" воде.

0,0099 моль/л SO

; 0,0052 моль/л Cl

Задание 25. Кислые шахтные воды часто загрязнены примесью соединений

железа (II), которые уже при содержании 0,5 мг/л придают воде

своеобразный "металлический" вкус. Рассчитайте а) молярность и б)

массовую долю катионов Fe

в такой загрязненной воде. Плотность воды

считайте равной 1 г/мл.

0,89

-5

моль/л Fe

; 5

-5

% Fe

Задание 26. Жесткость воды обусловлена присутствием в ней катионов

кальция или магния. Содержание этих ионов, равное (4 - 8)

-3

моль/л,

отвечает воде средней жесткости, а свыше 1,2

10 (2 моль/л - очень жесткой.

Выразите концентрацию катионов а) кальция, б) магния в массовых долях

для воды средней жесткости и для очень жесткой воды. Плотность воды

примите равной 1 г/мл.

Вода средней жесткости: 0,016 - 0,032% Ca

или 0,096 - 0,019% Mg

;

очень жесткая вода: 0,048% Ca

или 0,029% Mg

Задание 27. Для нормального роста и развития растениям требуются не

только основные элементы питания, но и микроэлементы, в частности, бор.

Подкормку растений этим микроэлементом ведут, поливая почву 3%-ным

раствором тетрабората натрия Na

. Сколько кристаллической буры -

кристаллогидрата тетрабората натрия состава Na

10H

O требуется для

приготовления 150 л 3%-ного раствора тетрабората натрия (плотность этого

раствора равна 1000 г/л)?

8,53 кг Na

10H

Водородный показатель рН.

Задание 1. На предприятии не хватило запаса соды для нейтрализации

кислотных отходов, и 3,15 кг азотной кислоты были вылиты в канализацию, а

оттуда попали в пруд емкостью 10000 м

. После этого в пруду погибла вся

рыба, даже такая неприхотливая, как плотва. Определите водородный

показатель воды, загрязненной азотной кислотой.

Задание 2. Самый дешевый щелочной реагент для нейтрализации кислотных

промышленных стоков - гашеная известь (гидроксид кальция). Используют

как суспензию гидроксида кальция ("известковое молоко"), так и прозрачный

раствор ("известковую воду"). Рассчитайте рН 0,02М раствора Ca(OH)

Задание 3. Уксусная кислота была единственной, которую знали древние

греки. Отсюда и ее название: "оксос" - кислое, кислый вкус. Уксусная

кислота - слабая (диссоциирует в водном растворе только частично). Тем не

менее, поскольку кислотная среда подавляет жизнедеятельность

микроорганизмов, уксусную кислоту используют при консервировании

пищевых продуктов, например, в составе маринадов. Установлено, что в 0,01

M растворе уксусной кислоты степень протолиза составляет 4,2%.

Рассчитайте рН этого раствора.

Задание 4. Одно из самых дешевых азотных удобрений - аммиачная вода,

раствор аммиака. Определите степень диссоциации гидрата аммиака NH

O в 0,002М растворе, если его рН равен 10,3 при 25

С.

Задание 5. Кислотность почвы, так же как и кислотность водных растворов,

оценивают водородным показателем рН, который измеряют, делая водную

"вытяжку" (взбалтывают образец почвы массой 10 г с 10 мл воды и дают

отстояться твердым частицам). Когда почва почти не содержит кислот

(нейтральна), она хороша для моркови, белокочанной капусты, лука, чеснока,

сельдерея, спаржи, редьки, репы, подсолнечника, а также смородины, сливы,

вишни и яблони. При значении рН от 4 до 5 почва обладает слабой

кислотностью. На такой почве неплохой урожай дают горох, фасоль, огурцы,

редис, помидоры, салат, цветная капуста и шпинат. Какова молярная

концентрация Н

в водной вытяжке такой почвы?

Задание 6. Кислотные дожди (следствие деятельности человека: при

сжигании различного топлива (бензина, керосина, нефти, угля) в атмосферу

выделяется огромное количество диоксида серы и диоксида азота.

Взаимодействуя с кислородом воздуха и атмосферной влагой, эти оксиды

превращаются в серную и азотную кислоты. Определите значение рН

природных вод, которые получаются из газовых выбросов химзавода,

содержащих 10 кг диоксида азота и 20 кг диоксида серы. Объем воды, в

которой будут растворены полученные азотная и серная кислоты, примите

равным 10000 м

Задание 7. Для понижения кислотности почву подвергают известкованию. О

пользе известкования кислых почв было известно за три тысячи лет до нашей

эры. Древнеегипетские земледельцы заметили, что красноземы и желтоземы,

расположенные вблизи известковых каменоломен, отличаются большей

урожайностью. В результате известкования почвы в ней происходит

химическая реакция: 2H

+ CaCO

= Ca

+ CO

+ H

O. Рассчитайте объем

(при н.у.), который выделяется при обработке 200 л воды со значением

рН = 3,3 избытком CaCO

Задание 8. Чистая вода (рН = 7), находясь на воздухе, растворяет

присутствующий в атмосфере диоксид углерода, поэтому ее водородный

показатель с течением времени становится равен 6,5-6,8. Определите а)

молярную концентрацию катионов Н

в воде, если рН = 6,7; б) молярную

концентрацию угольной кислоты H

, образовавшейся в этом случае

(степень диссоциации равна 1%).

Задание 9. При аварии на складе ядовитых веществ произошла утечка 0,05 кг

опасного газа фосгена – оксида - дихлорида углерода CCl

O. Прибывшая

команда специалистов по дегазации обработала помещение склада водой из

пожарного брандспойта. При распылении воды фосген подвергается

необратимому гидролизу с образованием диоксида углерода и

хлороводорода. Определите рН полученных водных стоков, если всего при

дегазации было израсходовано 10 м

воды.

Задание 10. В 1974 году в Шотландии зафиксирован европейский "рекорд"

по значению кислотности атмосферных осадков. Водородный показатель для

дождевой воды оказался равен 2,4. Рассчитайте для этого случая

концентрацию катионов Н

в шотландском "кислотном дожде".

Задание 11. В связи с сильным загрязнением атмосферы оксидами серы в

районе Аньшаньского металлургического комбината в Китае в 1981 году

выпали осадки со значением рН, равным 2,25. Рассчитайте массовую долю

содержащейся в этом "кислотном дожде" серной кислоты.

ЭДС

Задание 1. Чтобы запасать и транспортировать солнечную энергию, ее

используют для разложения воды на водород и кислород с помощью

электрического тока.

Потечет ли по цепи электрический ток, если опустить электроды в

чистую воду? Будет ли чистая вода разлагаться на кислород и водород? Как

заставить воду проводить электрический ток? В каких водоемах воду можно

разлагать электрическим током?

Задание 2. Один из вариантов использования солнечной энергии –

строительство «солнечных островов», плавающих в тропических океанах и

добывающих водород из морской воды. Будет ли течь ток через морскую

воду? Какие именно заряженные частицы будут его переносить?

Задание 3. Напишите реакцию диссоциации нитрата свинца (II) Pb(NO

)

Присутствие каких анионов может осадить свинец? Напишите эту реакцию в

полном и кратком ионном виде. Какие еще ядовитые вещества можно

вывести из раствора реакцией ионного обмена?

Неметаллы

Задание 1. Какие элементы, кроме основных (углерода, водорода, азота и

кислорода), необходимы организму для нормальной жизнедеятельности?

В каких количествах нужны такие элементы, как железо, цинк,

марганец, бор, медь, кобальт, йод, бром, фтор и другие? Откуда они берутся в

живых организмах?

Как будет выглядеть график зависимости «количества здоровья» живого

организма (например, ежегодного прироста дерева или урожайности

пшеницы) от количества в среде обитания нужного ему вещества (например,

атмосферных осадков или азота в почве)?

Найдите информацию о предельно допустимых концентрациях

различных веществ для человека и коротко представьте ее на уроке.

Найдите информацию об основных источниках вредных веществ в

вашем городе или районе. Обсудите возможные способы защиты от вредных

веществ, представляющих опасность лично для вас.

Водород

Задание 1. При сгорании водорода образуется водяной пар, который, так же

как СО

, является парниковым газом. Более того, 80% парникового эффекта в

атмосфере обеспечивает именно водяной пар, а углекислый газ – 18%.

Почему же водород считается безвредным для окружающей среды топливом?

Задание 2. Если энергию, полученную ветряным или солнечным

генератором, использовать для разложения воды, то выделенный из воды

водород можно собирать в баллоны и использовать в качестве горючего.

Фактически это будет запасенная энергия ветра или солнца.

Почему процесс получения водорода из воды, а не из природного газа по

реакции СН

→ 2Н

↑ + С, наносит меньший вред окружающей среде, в

частности, атмосфере?

VII группа

Хлор

Задание 1. Хлор - весьма ядовитый газ. Достаточно сказать, что это был

первый газ, примененный как боевое отравляющее средство во время первой

мировой войны. В каком объеме газообразного хлора Cl

(при н.у.) число

молекул равно 1

? Какова масса этого количества хлора?

Задание 2. Известно, что в настоящее время для обеззараживания

водопроводной воды наиболее широко применяется хлор. При пропускании

хлора через воду протекает реакция:

+ H

O = HClO + HCl

Нестойкая хлорноватистая кислота распадается с образованием

атомарного кислорода: HClO → HCl + O. Именно этот атомарный кислород и

является «дезинфектором» воды. Но в воде остается соляная кислота.

Хлор можно заменять гипохлоритом натрия NaClO (соль хлорноватистой

кислоты): NaClO → NaCl + O. Чем этот способ обеззараживания воды лучше

предыдущего? Напишите реакцию и рассчитайте, сколько граммов

безвредного хлорида натрия может получиться из 149 г гипохлорита натрия.

Задание 3. По технике безопасности запрещается выливать в канализацию

жидкие отходы химической лаборатории. Отходы, содержащие соляную

кислоту необходимо нейтрализовать щелочью.

Определите массу NaOH, которая потребуется для нейтрализации отходов,

содержащих 5 моль HCl.

Задание 4. Прежде чем вылить в канализацию жидкие отходы лабораторных

работ, содержащие соляную кислоту, полагается их нейтрализовать щелочью

(например, гидроксидом натрия) или содой (карбонатом натрия). Определите

массы NaOH и Na

, необходимые для нейтрализации отходов,

содержащих 0,45 моль HCl. Какой объем газа (при н.у.) выделится при

нейтрализации указанного количества отходов содой?

Задание 5. Удаление аммиака NH

из сточных вод достигается окислением

его хлором Cl

, бромом Br

или в щелочной среде хлоратом калия

(бертолетовой солью) KClO

Составьте уравнения реакций окисления аммиака бромом (продукты реакции

– азот N

и бромоводород HBr) и бертолетовой солью в присутствии

натриевой щелочи NaOH (продукты реакции - натриевая селитра NaNO

хлорид калия KCl и вода H

O). Как вы думаете, какой из этих способов менее

вреден для окружающей среды?

Задание 6. Старинный принцип медицины: «Малые дозы – лекарства, а

большие – яд». Подтвердите его примерами из химии галогенов.

Найдите информацию о том, где и в каких количествах производятся и

используются галогены в нашей стране, каковы отходы и экологические

последствия производства, что делается для уменьшения загрязнения

природы.

Задание 7. Для обеззараживания воды ее часто хлорируют. При этом

неизбежна утечка ядовитого газа в атмосферу. Чтобы удалить хлор из

вентиляционного воздуха, используют "антихлор" - увлажненный сульфит

натрия Na

. Какая масса сульфита натрия потребуется для поглощения

всего хлора из 5000 м

воздуха, если содержание в нем Cl

в 10 раз

превышает среднесуточное предельно допустимое и составляет 0,3 мг/м

Задание 8. Рассчитайте объем (при н.у.) хлора, который идет на

обеззараживание 10 м

воды, если на каждый литр воды расходуется 0,002 мг

хлора. Напишите уравнение реакции взаимодействия хлора с водой и

поясните, на чем основано его обеззараживающее действие.

VI группа

Кислород

Задание 1. В стратосфере на высоте 20-30 км находится слой озона O

защищающий Землю от мощного ультрафиолетового излучения Солнца.

Если бы не "озоновый экран" атмосферы, то фотоны большой энергии

достигли бы поверхности Земли и уничтожили на ней все живое.

Подсчитано, что в среднем на каждого жителя Курска в воздушном

пространстве над городом приходится по 150 моль озона.

Сколько молекул озона и какая его масса приходится в среднем на одного

курянина? (9,03

; 7,2 кг)

Задание 2. Одинаковое ли (и какое именно) число молекул содержится в 1г

воды и в 1г кислорода? Какова роль этих веществ в биосфере Земли?

(0,33

; 0,37

)

Задание 3. У взрослого человека при спокойном дыхании за один вдох в

легкие поступает около 500 мл воздуха (дыхательный объем). В нем

содержится 0,03% по объему углекислого газа и 21% кислорода. При выдохе

объемная доля кислорода составляет 16%, а углекислого газа – 4%. Почему

содержание кислорода уменьшилось на 5%, а содержание углекислого газа

увеличилось только на 4%?

Задание 4. Если считать, что атмосферный воздух содержит только два газа -

азот и кислород, то масса 100 л воздуха (при н.у.) окажется равной 129,5 г.

Определите количество вещества и массу кислорода и азота в 100 л воздуха.

Задание 5. Растения суши и мирового океана ежегодно выделяют при

фотосинтезе 320 млрд. т газообразного кислорода, с избытком восполняя

расход этого газа в промышленности, энергетике и на транспорте. Какой

объем кислорода (при н.у.) ежегодно выделяет земная растительность?

Задание 6. Молекула озона состоит только из атомов кислорода, который

является жизненно необходимым веществом для живых существ. Почему же

тогда для озона в воздухе есть ПДК, как для ядов? Например, как вы видите

из таблицы, ПДК озона и хлора равны, а хлор был первым химическим

оружием.

Название и химическая формула

ПДК в воздухе, мг/м

Азотная кислота HNO

0,15

Анилин C

0,03

Ацетон (CH

)

0,35

Бром Br

0,04

Диоксид азота NO

0,04

Диоксид серы (сернистый газ) SO

0,05

Дисульфид углерода (сероуглерод) CS

0,005

Йод I

0,03

Монооксид углерода (угарный газ) CO

Озон O

0,03

Ртуть Hg

0,0003

Серная кислота H

0,1

Сероводород H

0,008

Хлор Cl

0,03

Хлороводород HCl

0,2

Задание 7. В сутки человек вдыхает приблизительно 25 кг воздуха. На

каждые 100 км пути автомобиль расходует 1825 кг кислорода. Сколько суток

сможет дышать человек воздухом, если одна из машин проедет на 100 км

меньше? Используя приведенные факты и результаты ваших расчетов,

подготовьте:

а) рекламный проспект автомобилей;

б) текст обращения к президенту России о защите природы.

(347 суток 14 часов 52 минуты)

Задание 8. В одном литре бензина 770 г углерода и 130 г водорода. Сколько

килограммов кислорода расходуется на сгорание литра бензина? В 1 м

содержится 0,28 кг кислорода. В среднем автомобиль расходует за день 7 л

бензина. В каком объеме воздуха содержится расходуемый им кислород?

Задание 9. Составьте предложение о роли озонового слоя, расставив слова в

правильном порядке:

1- Ультрафиолетовое; 2 –поглощает; 3 - смертоносное; 4 – он; 5 – для

живых; 6 – излучение; 7 – организмов.

Задание 10. Подготовьте сообщение о роли озона в жизни планеты. Какие

процессы нарушают целостность озонового слоя? Можно ли его

восстановить?

Атомы каких элементов входят в состав фреонов? Сам фреон не

оказывает вредного действия на живые организмы. Но, попадая в озоновый

слой, фреон разлагается на простые вещества, которые разрушают озон.

Какие простые вещества образуются при разрушении молекул фреонов?

Какие из них могут разрушать молекулы озона? Почему?

Задание 11. На больших высотах солнечное излучение вызывает

диссоциацию молекул кислорода на атомы. Столкновение атомов кислорода

и молекул дикислорода приводит к образованию озона, слой которого

защищает Землю от коротковолнового излучения Солнца, смертельно

опасного для живых организмов. Определите скорость этой реакции, если

через 1 мин после ее начала концентрация озона была равна 0,024 моль/л, а

через 2 мин после этого момента - 0,064 моль/л.

Задание 12. Пользуетесь ли вы аэрозольными баллончиками с лекарствами,

косметикой и бытовыми препаратами? Знаете ли вы, как выглядит знак,

показывающий отсутствие фреонов в баллончике? Найдите эти обозначения.

Задание 13. Атмосферные загрязнения постепенно уничтожают защитный

озоновый слой Земли. Озоновому слою угрожают поступающие в атмосферу

фторированные и хлорированные углеводороды - фреоны, например, CCl

CCl

, CClF

. Они химически стабильны в нижних слоях атмосферы, но в

стратосфере под действием ультрафиолетового излучения Солнца

разрушаются, выделяя атомный хлор, после чего начинают протекать

реакции взаимодействия атомного хлора с озоном. Рассчитайте скорость

такой реакции с образованием кислорода и монооксида хлора, если через 15 с

после начала реакции молярная концентрация озона была 0,3 моль/л, а через

35 с (от начала реакции) стала равна 0,15 моль/л.

Задание 14. Карл-Вильгельм Шееле в 1774 году получил кислород

термическим разложением перманганата калия KMnO

. Помимо кислорода,

при этом получаются оксид марганца(IV) и манганат калия K

MnO

Кислород, выделенный при разложении 33,5 г перманганата калия,

использовали для сжигания серы и при этом получили 2,1 л (при н.у.)

диоксида серы SO

. Определите практический выход кислорода при

разложении перманганата калия. Рассчитайте массу серы, затраченной на

сжигание.

Задание 15. Важнейшие источники восполнения запаса кислорода в

атмосфере - это диоксид углерода и вода. Часть кислорода образуется в

стратосфере в результате диссоциации газообразной воды под действием

солнечного излучения, когда сначала из воды получаются атомный водород и

гидроксильные радикалы (

ОН), а затем при взаимодействии двух

гидроксильных радикалов образуются атомный водород и молекулярный

кислород. В сколько раз увеличится скорость второй реакции, если

концентрация гидроксильных радикалов возрастет в 3 раза?

Сера

Задание 1. Вы уже знаете, что газообразные соединения серы S являются

ядовитыми. Накопление этих веществ в атмосфере приводит к загрязнению

воздуха и отравлениям при дыхании таким воздухом. Соединения серы

загрязняют почву и отравляют растения, выпадая в виде кислотных дождей.

Составьте электронную формулу соединения серы с водородом (H

S) и

хлором (SCl

Задание 2. Определите, сколько сернистого газа поступит в атмосферу при

сжигании 100 т угля с примесью 2,5% серы. Какое количество сернистой

кислоты можно получить, если полностью уловить образовавшийся оксид и

использовать для производства кислоты?

Составьте уравнения реакций и проведите расчеты.

Курская ТЭЦ имеет 5 котлов, на работу каждого котла расходуется 50 т

угля в час, или целый железнодорожный состав в сутки.

Попробуйте подсчитать, сколько серной кислоты можно получать в год

только от работы этой ТЭЦ, если собирать весь сернистый газ?

Сколько углекислого газа в расчете на одного курянина «выдыхает» за

сутки Курская ТЭЦ?

Задание 3. При производстве серы автоклавным методом неизбежно

выделяется около 3 кг сероводорода на каждую тонну получаемой серы.

Сероводород - чрезвычайно ядовитый газ, вызывающий головокружение,

тошноту и рвоту, а при вдыхании в большом количестве - поражение мышцы

сердца и судороги, вплоть до смертельного исхода. Какой объем

сероводорода (при н.у.) выделится при получении 125 т серы на химзаводе?

Задание 4. Теплоэлектростанция работает на каменном угле, содержащем

0,5% серы и 6,5% несгораемых примесей (по массе). Экологи определили,

что над станцией среднесуточный объем облачности составляет 20 куб. км, а

содержание сернистой кислоты в облаках составляет 0,256 мг/м

. Считая

станцию единственным загрязнителем атмосферы, определить, сколько тонн

шлаков вывозится с нее на свалку ежедневно.

Задание 5. Основной компонент природного газа – метан. Некоторые

крупные месторождения природного газа, например Астраханское,

Оренбургское, помимо углеводородных газов содержат значительное

количество сероводорода. Эта примесь, с одной стороны опасна, так как

вызывает сильную коррозию трубопроводов и перекачивающей аппаратуры.

Кроме того, при сгорании такого газа получается оксид серы (IV), что

вызывает загрязнение атмосферы. С другой стороны сероводород является

ценным химическим сырьем, из которого можно получить, например, серную

кислоту. Предложите рациональные, по вашему мнению, способы очистки

природного газа от сероводорода.

Задание 6. Если выход продукта реакции, то есть оксида серы (IV)

составляет 80% (и это очень хороший для промышленных предприятий

выход), значит 20% этого кислотного оксида «уходит» в атмосферу. Каковы

последствия повышения концентрации этого оксида, и как можно снизить

объем выбросов? Напишите уравнения реакций, которые происходят при

пропускании газов, содержащих SO

, через раствор NaOH?

Задание 7. Какие другие источники оксида серы, в которых он является

отходом, вы знаете? Можно ли вообще не использовать серу из

месторождений, но производить достаточное количество серной кислоты?

Вспомните, сколько оксида серы образуется при обжиге металлических руд и

выбрасывается в атмосферу, загрязняя ее.

Задание 8. В промышленности одним из источников для получения серной

кислоты является минерал пирит, соответствующий формуле FeS

. При его

обжиге наблюдается наибольшее количество вредных выбросов в атмосферу.

4FeS

+11 O

=8SO

↑

+2Fe

Определите объем SO

, получающийся при обжиге 500кг пирита.

Задание 9. Первая стадия получения серной кислоты в промышленности,

дающая наибольшее количество вредных выбросов в атмосферу - обжиг

пирита, минерала, отвечающего формуле FeS

. Определите массовые доли (в

процентах) железа и серы в пирите. Рассчитайте массу серы, которая

содержится в 1 т пирита.

Задание 10. Диоксид серы образуется в основном при сжигании твердого

топлива на тепловых электростанциях. Это бесцветный газ с резким запахом,

он сильно раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

Наличие диоксида серы в атмосфере - причина "кислотных дождей",

поскольку под действием воды и кислорода воздуха диоксид серы дает

серную кислоту. Однако далеко не все производства имеют современные

сооружения для газоочистки. Чаще применяется разбавление выбросов

чистым воздухом либо рассеивание их в воздушной среде путем устройства

дымовых труб большой высоты. Установлено, что при высоте трубы 100 м на

расстоянии 2 км от предприятия содержание SO

в воздухе равно 2,75 мг/м

Во сколько раз этот показатель превышает значение предельно допустимой

санитарной нормы, равное 7,8

-6

моль/м

В 5,5 раз

Задание 11. Чтобы приготовить бордосскую смесь (препарат против

фитофторы – грибкового заболевания огородных растений), используют

медный купорос CuSO

O. Рассчитайте число атомов кислорода и

водорода, которые содержатся в 350 г этого вещества. (75,8

; 84,2

)

Задание 12. Развитие промышленности привело к росту сжигания угля и,

соответственно, содержащейся в нем серы. Из – за резкого увеличения

выбросов сернистого газа на землю стали выпадать кислотные дожди.

Поэтому в богатых странах – Англии, Франции, Германии – стали строить на

заводах дымовые трубы высотой до 400 м. южные ветры подхватывали

выходящие из труб газы и уносили прочь. Через некоторое время кислотные

дожди стали выпадать на Южную Скандинавию. Они вызвали массовое

заболевание лесов (особенно хвойных), оголение горных склонов, эрозию

почвы и смывание плодородного слоя дождями. Кроме того, произошло

почти полное уничтожение рыбы в озерах.

Для удаления диоксида серы SO

из дымовых газов применяют

адсорбцию твердым оксидом магния MgO: продукт реакции затем можно

перевезти на заводы (сульфит магния – твердое вещество) для производства

серной кислоты, а высвободившийся оксид магния вновь применить в

качестве адсорбента для улавливания диоксида серы. Составьте схему этого

процесса и поясните, почему такое производство называется безотходным.

Задание 13. Человек начинает ощущать едкий запах сернистого газа, если в

1000 л воздуха содержится 3 мг этого вещества. При вдыхании воздуха с

таким содержанием вредного газа у человека начинается ларингит –

воспаление слизистой оболочки гортани. Рассчитайте объемную долю

сернистого газа в воздухе (плотность сернистого газа равна 2,86 г/л).

Задание 14. Рыба форель очень чувствительна к чистоте воды. Если в 1 л

природной воды содержится 0,000294 г серной кислоты H

, то мальки

форели погибают. Серная кислота попадает в реки с промышленными

стоками или за счет кислотных дождей. Вычислите массовую долю серной

кислоты, которая губительна для мальков форели.

Задание 15. Природный газ содержит главным образом метан CH

, но в нем

присутствуют и примеси, например, ядовитый сероводород H

S - до 50 г на 1

кг метана. Чтобы удалить примесь сероводорода, можно провести его

окисление перманганатом калия в кислой среде до серы. Рассчитайте

количество серы, которую можно таким образом выделить из 1 т природного

газа. Определите также, какая масса серной кислоты может быть получена,

если всю выделенную серу направить в цех производства H

Задание 16. Известно, что сероводород, циркулируя в биосфере, может

окисляться под действием аэробных бактерий до свободной серы. Именно

это, как полагают геохимики, было причиной возникновения залежей

самородной серы. Рассчитайте, какой объем (при н.у.) сероводорода был

поглощен и переработан бактериями, если образовалось 450 т серы.

Задание 17. Диоксид серы - самый распространенный загрязнитель воздуха.

Он опасен для здоровья людей, особенно тех, кто страдает заболеваниями

дыхательных путей. Диоксид серы снижает продуктивность

сельскохозяйственных культур, замедляет рост леса, пагубно действует на

строительные материалы, содержащие карбонат кальция. В атмосфере

диоксид серы окисляется до триоксида серы; при этом роль катализатора

играет находящаяся в воздухе пыль оксидов металлов. Капли влаги

превращают SO

в серную кислоту, которая вместе с атмосферными

осадками выпадает в виде "кислотных дождей". Рассчитайте значение

константы скорости реакции диоксида серы с атомным кислородом, если при

концентрациях SO

и [O], равных соответственно 0,25 моль/л и 0,6 моль/л,

скорость реакции равна 0,003 моль / (л

с).

Задание 18. В 1630 году немецкий химик Иоганн-Рудольф Глаубер, изучая

состав воды минерального источника вблизи Нойштадта, открыл лечебные

свойства мирабилита - кристаллогидрата сульфата натрия состава Na

10H

O. Это вещество, получившее название "глауберова соль", врачи-

практики успешно применяли более 300 лет как дешевое и безвредное

слабительное средство. Кроме того, мирабилит в большом количестве

применяется в стекловарении и других областях промышленности.

Рассчитайте массу воды и безводного сульфата натрия, содержащихся в 322

кг Na

10H

O (

кр

Задание 19. Если растения (например, помидоры) в теплице были поражены

фитофторозом, то рекомендуется после сбора урожая и удаления ботвы с

грядок обработать землю 1,5%-ным (в расчете на безводную соль) раствором

сульфата меди. Какая масса кристаллогидрата состава CuSO

O (

кр

)

требуется для приготовления 100 л такого раствора? Плотность 1,5%-ного

раствора CuSO

равна 1014 г/л.

V группа

Азот

Задание 1. Газовые выбросы животноводческих ферм содержат соединение

азота, относительная плотность которого по водороду равна 8,5. Определите

его формулу.

Задание 2. Важнейшая проблема в промышленном производстве удобрений -

получение так называемого "связанного азота". В настоящее время ее

решают путем синтеза аммиака из азота и водорода. Какой объем аммиака

(при н.у.) можно получить в этом процессе, если объем исходного водорода

равен 300 л, а практический выход (z) - 43 %?

Задание 3. Азот – незаменимый биогенный элемент, поскольку входит в

состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера – неисчерпаемый резервуар

азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно

использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде

химических соединений. Существуют азотфиксирующие бактерии,

способные фиксировать азот воздуха и превращать его в доступную для

растений форму. С помощью таких бактерий при хорошем урожае клевер

может накапливать за сезон 150-160 кг/га азота. Какой объем воздуха в м

содержит такую массу азота? Какую массу 10 % раствора аммиачной воды

(используемой в качестве удобрений) может заменить 1 га клевера,

накопивший за сезон 100 кг/га азота? (Ответ: 120 м

, 2100 кг)

Задание 4. В настоящее время одной из важнейших проблем

промышленного получения минеральных удобрений - является получение

так называемого «связанного азота». Сейчас ее решают путем синтеза

аммиака из азота и водорода.

Какой объем аммиака (при н.у.) можно получить в этом процессе, если

объем исходного водорода равен 150 л, выход аммиака составил – 43%?

Задание 5. Оконные стекла и дверцы вытяжных шкафов в химической

лаборатории часто бывают покрыты белым налетом, состоящим из

кристаллов хлорида аммония. Причина этого явления - постоянное

присутствие в воздухе лабораторий аммиака и хлороводорода. Рассчитайте

количество и объем (при н.у.) этих газов, если образовалось 5 г хлорида

аммония. (0,093 моль (2,09 л) NH

и 0,093 моль (2,09 л) HCl)

Задание 6. Одним из парниковых газов является оксид азота, образующийся

в двигателях внутреннего сгорания автомобилей. Известно, что для

образования оксида азота необходима температура около 3000

С, а металл, из

которого сделаны цилиндры двигателей, плавится менее чем при 1000

С.

Как же образуется оксид азота при работе двигателя?

Напишите реакцию образования оксида азота.

Найдите информацию о том, где и в каких количествах производятся и

используются соединения азота в нашей стране. Каковы отходы и

экологические последствия их производства? Что делается для уменьшения

загрязнения природы?

Задание 7. Аммиак – это газ, хорошо растворимый в воде. В водоемы он

попадает не только с промышленными стоками, но и с потоками воды,

вымывающими продукты гниения растительных и животных отходов.

Повышение концентрации токсичного аммиака приводят к гибели водной

флоры и фауны.

ПДК аммиака в воде – 20 мг/м

. В Рыбинском водохранилище

концентрация аммонийного азота составляет 340 мг/м

, в Чебоксарском – 840

мг/м

, а в водах реки Падовая (Самарская обл.) – 1,66 г/м

! Подсчитайте, во

сколько раз в этих водоемах превышена ПДК аммиака.

Задание 8. Используя метод электронного баланса, определите

коэффициенты в следующей схеме химической реакции:

CuO + NH

→ N

↑ + Cu + H

Подумайте, какие недостатки имеет применение оксида меди (II) для

улавливания аммиака. Вредны или безопасны продукты этой реакции для

окружающей среды?

Задание 9. Соли аммония термически нестойки, то есть при нагревании

разлагаются на аммиак и соответствующую кислоту. Используя физические

свойства аммиака, поясните, как можно в пробе промышленного сырья

обнаружить соли аммония? Напишите уравнения реакций разложения

бромида аммония.

Задание 10. При реакции солей со щелочами также появляется запах

аммиака. Подтвердите это уравнением реакции взаимодействия бромида

аммония с натриевой щелочью – NaOH.

Задание 11. Предложите способы использования аммиака, который

образуется из бытовых и промышленных отходов.

Задание 12. Строение молекулы азота обеспечивает инертность этого газа.

Азот с кислородом реагирует лишь при температуре около 3000

С, что

раньше происходило только при грозе. Сегодня основной объем токсичных

оксидов азота «поставляют» предприятия химической промышленности. К

сожалению, в Курской области нередко встречаются высокие трубы с

«лисьими хвостами», то есть с дымом желто – бурого цвета; это

выбрасываются оксиды азота различной степени окисления. Кроме

токсичности, они являются парниковыми газами, в десятки раз более

сильными, чем углекислый.

При каких реакциях на предприятиях химической промышленности

могут образовываться оксиды азота?

Задание 13. Во время пожара на химических производствах серьезную

опасность представляют нитраты. Почему? Ответ поясните уравнениями

термического разложения нитратов натрия, цинка и серебра.

Задание 14. При недостатке азота в почве листва яблонь бледно-зеленая,

рано желтеет и опадает, рост веток слабый. Какой объем 2%-ного раствора

нитрата аммония (плотность раствора 1006 г/л) следует использовать для

подкормки яблоневого сада площадью 150 м

при норме внесения этого

удобрения на суглинистых почвах, равной 45-55 г/м

335-410 л

Задание 15. Считается, что загрязняющие вещества не оказывают вредного

влияния, если их количество не превышает некоторого предельного значения

– ПДК. Так, допускается содержание в 1 м

воздуха 0,04 мг диоксида азота

Рассчитайте предельно допустимую объемную долю диоксида азота в

одном кубометре воздуха, если плотность диоксида азота равна 2,05 г/л.

Найдите информацию о фотохимическом смоге, образующемся в

крупных городах. Какую роль играют при этом оксиды азота (N

O, NO,

Задание 16. Оксид диазота ("веселящий газ"), обладающий

слабонаркотическим действием был открыт английским химиком Гемфри

Дэви в начале XIX века. Для получения N

O Дэви использовал реакцию

термического разложения нитрата аммония. При этом, помимо основных

продуктов разложения, образуются и другие газы (например, NO и NO

Рассчитайте практический выход оксида диазота, если масса нитрата

аммония была равна 11,5 г, а объем полученного N

O - 2,1 л (при н.у.).

Задание 17. Установлено, что для очистки газовых выбросов от диоксида

азота применяется карбонат натрия, который при взаимодействии с NO

дает

нитрат натрия, нитрит натрия и углекислый газ. Рассчитайте массу карбоната

натрия, который обезвреживает выбросы, содержащие 5 л диоксида азота

(при н.у.).

Задание 18. Причиной образования опасного для здоровья тумана - "смога" -

считают большое количество выхлопных газов автомобилей при высокой

влажности воздуха. Помимо озона, в смоге присутствует ядовитый диоксид

азота, который получается по реакции монооксида азота с атомарным

кислородом. Рассчитайте скорость этой реакции, если через 5 минут после ее

начала концентрация диоксида азота стала равна 0,05 моль / л, а через 20

минут - 0,08 моль / л.

Задание 19. Сжигая органическое топливо, человечество ежегодно

отправляет в атмосферу 12 млн. т оксида азота (II) NO. Какую массу азотной

кислоты можно было бы получить из всего этого количества NO при

условии, что практический выход составит 80%?

Задание 20. Атмосферные загрязнения постепенно уничтожают защитный

озоновый слой Земли. В реакциях разложения озона участвуют многие газы,

но прежде всего оксиды азота. Взаимодействие монооксида азота с озоном

приводит к образованию дикислорода и диоксида азота. Рассчитайте

скорость этой реакции, если через 25 с после начала реакции молярная

концентрация озона была 0,8 моль/л, а через 55 с (от начала реакции) стала

равна 0,02 моль/л.

Фосфор

Задание 1. Белый фосфор - желтоватое воскообразное вещество, он светится

в темноте и очень ядовит. Поэтому применение фосфора как светящегося

состава, упомянутое в рассказе "Собака Баскервилей", - это, скорее всего,

вымысел Артура Конан-Дойля, автора рассказов о приключениях

знаменитого сыщика Шерлока Холмса. Определите состав молекулы белого

фосфора, если плотность его пара по воздуху равна 4,28.

Задание 2. Каждая из аллотропных модификаций фосфора наиболее опасна

для жизни и здоровья живых организмов?

Белый фосфор получают восстановлением фосфата кальция,

содержащегося в апатите и фосфорите, коксом и песком в электрических

печах без доступа воздуха:

2Ca

(PO

)

+ 10C + 6SiO

= 6CaSiO

+ 10CO↑ + P

↑

Пары фосфора конденсируются под водой. Какая масса кокса (с

массовой долей углерода 90%) необходима для получения 248 кг фосфора?

Какой объем оксида углерода (II), измеренный при н.у. выделится при

этом?

Найдите данные о том, входит ли фосфор в состав ископаемых

энергоносителей и в каких количествах. В чем опасность сжигания таких

энергоносителей?

Найдите информацию о том, где и в каких количествах производятся и

используются соединения фосфора в нашей стране. Каковы отходы и

экологические последствия их производства? Что делается для уменьшения

загрязнения природы?

Задание 3. Хотя растения и животные нуждаются в соединениях фосфора как

элемента, входящего в состав жизненно важных веществ, загрязнение

природных вод фосфатами крайне негативно сказывается на состоянии

водоемов. Сброс фосфатов со сточными водами вызывает бурное развитие

сине - зеленых водорослей, а жизнедеятельность всех прочих организмов

угнетается. Определите количество катионов и анионов, образующихся при

диссоциации 25 моль ортофосфата натрия.

Задание 4. Природный газ (метан CH

) не имеет никакого запаха. Чтобы

легче обнаруживать его утечку из бытовых нагревательных приборов и

газопроводов, к нему добавляют немного фосфина PH

, запах которого

("запах газа") ощущается, если в 10 м

природного газа находится всего 0,01

мл фосфина. Рассчитайте число молекул фосфина в 0,01 мл (н.у.) этого газа.

Задание 5. Восстановление плодородия истощенной почвы требует введения

фосфорсодержащих удобрений. Определите молекулярные формулы трех

таких удобрений - соединений типа (CaO)

)

, если в них

содержится: а) w(CaO) = 54,2% и w(P

) = 45,8%; б) w(CaO) = 32,5% и

w(P

) = 41,3%; в) w(CaO) = 23,9% и w(P

) = 60,7%. Как называются эти

удобрения?

Задание 6. Если в почве не хватает фосфора, то листья яблони мелкие,

темно-зеленые с голубым, а иногда с бронзовым или пурпурным оттенком.

Засыхающие листья становятся очень темными, часто даже черного цвета.

При остром недостатке фосфора начинается преждевременный листопад с

нижней части побегов. Цветение яблонь, голодающих без фосфора,

задерживается, а плоды получаются кислыми. Норма внесения в почву

двойного суперфосфата Ca(H

)

30 г/м

, а площадь сада 800 м

. Какой

объем воды потребуется для приготовления 5%-ного раствора всего

Ca(H

)

, вносимого в почву по этой норме.

456 л воды

Задание 7. При сильных отравлениях белым фосфором пострадавшему

назначают прием очень разбавленного раствора сульфата меди (II).

Процессы, протекающие в организме больного, сводятся к окислительно-

восстановительной реакции фосфора с катионами меди (II) с выделением

металлической меди и образованием относительно безвредных количеств

ортофосфорной и серной кислоты. Какое количество и массу сульфата меди

(II) должен получить пострадавший для полного окисления 0,1 мг фосфора,

если считать выход этого процесса 100%-ным?

Мышьяк

Задание 1. Большой ущерб водным организмам наносят соединения

мышьяка. Особенно ядовиты соединения мышьяка (III). Предложите способ

очистки сточных вод от арсенатов и арсенитов, принимая во внимание, что

мышьяк является аналогом фосфора.

IV группа

Углерод

Задание 1. Белгородский мел содержит карбонат кальция и карбонат магния

в пересчете на CaO и MgO соответственно 54 и 0,5 %.

1) Сколько примеси содержит белгородский мел?

2) Какой объем CO

выделится в атмосферу при обжиге образца такого

мела массой 1 кг? (2,5%)

Задание 2. В 1 м

атмосферного воздуха, помимо азота и кислорода,

находится 2 л (при н.у.) диоксида углерода. Определите количество и массу

во всем объеме классной комнаты, имеющей размеры 8 м

15 м

4 м.

Задание 3. Кислород атмосферы постоянно потребляется животными,

растениями и человеком в огромных количествах. В составе какого газа он

возвращается обратно в атмосферу?

Если происходит возрастание количества углекислого газа в атмосфере,

следовательно, происходит уменьшение количества кислорода. Почему же

человечество озабочено возрастанием количества углекислого газа в

атмосфере гораздо больше, чем уменьшением количества кислорода?

Задание 4. В природе постоянно происходит круговорот биогенных

элементов: углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота и др. Человек в

процессе своей деятельности вмешивается в круговорот веществ, использую

минеральное сырье для своих нужд. Какая масса углерода должна

превратиться в CO

, чтобы получить 1 л минеральной газированной воды с

концентрацией углекислоты 2%, ρ=1г/см

. (3,84 г.)

Задание 5. Океан, как насос, поглощает своими холодными водами диоксид

углерода в полярных широтах и отдает CO

в атмосферу в экваториальных и

тропических зонах, где вода теплая. В этом обменном процессе между

атмосферой и океаном участвуют ежегодно 100 млрд. т углекислого газа.

Какой объем диоксида углерода (при н.у.) вовлечен в этот процесс?

Задание 6. Как известно монооксид углерода (угарный газ) - является

опасным загрязнителем атмосферы, также это яд, который образуется при

неполном сгорании угля в печи. Он является одной из причин отравления

человека. Образование угарного газа происходит, в том числе, и в результате

эндотермической реакции углерода с диоксидом углерода:

(2)

+ CO

2(Г)

2CO

(Г)

– 173 кДж

Предложите способ смещения равновесия данной реакции влево – к

относительно безопасным продуктам.

Задание 7. Попытайтесь объяснить, почему при вдыхании угарного газа

снабжение мозга кислородом уменьшается настолько, что человек может

умереть?

Задание 8. При сжигании дров в топке с неисправной вытяжной трубой

образуется смесь очень ядовитого монооксида углерода и менее вредного

диоксида углерода. Известно, что масса 100 л (при н.у.) этой газовой смеси

равна 181,2 г. Определите объем каждого газа в смеси.

Задание 9. Сколько граммов углекислого газа содержится в одном выдохе,

если его плотность при н.у. 1,8 г/л? В среднем человек делает 15 вдохов в

минуту. Сколько углекислого газа мы выдыхаем за сутки? Сколько в нем

содержится кислорода?

Задание 10. Рассчитайте массовую долю углерода в молекуле углекислого

газа СО

. Перечислите несколько веществ и материалов, которые при

горении образуют это соединение.

Постарайтесь назвать как можно больше устройств и мест, где

происходят эти реакции.

Задание 11. Коксом в промышленности восстанавливают кремний из его

оксида в дуговых печах:

2C + SiO

= Si + 2CO↑

Какую массу кремнезема можно восстановить с помощью кокса массой

80 кг, если доля углерода в коксе составляет 92%? Какой объем (н.у.)

ядовитого угарного газа СО выделится при этом? Как его можно

обезвредить?

Задание 12. О темпах увеличения количества выбрасываемого в атмосферу в

результате деятельности человека диоксида углерода можно судить по

следующему факту: в 1900 году это количество (в пересчете на углерод)

исчислялось 600 млн. т углерода в виде СО

, а в 2000 году – уже 6 млрд. т

углерода!

Если считать, что в основном углерод поступал в атмосферу в виде

двуокиси, сколько ее было выброшено в 1900 году? В 2000 году?

Задание 13. Для удаления из промышленных газов ядовитого угарного газа –

оксида углерода (II) – применяется метод его «дожигания», то есть перевод в

полностью окисленную форму – оксид углерода (IV). Напишите уравнение

этой реакции.

Задание 14. Назовите основные виды человеческой деятельности, влияющей

на баланс поглощенного и выделившегося диоксида углерода. В какую

сторону (выделение или поглощение) смещает баланс каждый из

перечисленных вами видов деятельности человека? К каким последствиям

приводит повышение концентрации этого газа в земной атмосфере?

Задание 15. В загрязненном воздухе содержится примесь CO, которая

образуется при неполном сгорании твердого топлива и при работе двигателей

внутреннего сгорания. Монооксид углерода медленно окисляется

кислородом воздуха до диоксида углерода. При определенных условиях

скорость такой реакции составляет 0,05 моль / (л

с), а концентрация CO

становится равной 0,2 моль/л. Рассчитайте концентрацию CO

через 10 с

после указанного момента.

Задание 16. Если двигатель легкового автомобиля работает на холостом

ходу, то ежеминутно в воздух выбрасывается 0,08 л (при н.у.) монооксида

углерода - "угарного газа", который вызывает сильные отравления. Особенно

опасно длительное выделение СО в закрытых помещениях, например, в

гаражах или боксах для ремонта машин. Рассчитайте молярную

концентрацию, массовую долю и объемную долю монооксида углерода в

воздухе гаража площадью 10 м

и высотой 2,5 м через 10 мин после начала

работы двигателя на холостом ходу. Сравните полученные результаты с

санитарной нормой - предельно допустимой концентрацией CO с

производственных помещениях (5 мг/м

) и содержанием СО в табачном дыме

-5

% по объему).

1,4

-3

моль/м

, что в 8 раз превышает санитарную норму для

производственных помещений и больше, чем в табачном дыме.

Задание 17. Толщи известняка на земной поверхности и под землей

медленно "размываются" под действием почвенных вод, где растворен

диоксид углерода. Какую массу карбоната кальция CaCO

может перевести в

растворимый гидрокарбонат кальция состава Ca(HCO

)

вода, в которой

растворено 10 моль CO

? Практический выход для реакции химического

растворения считайте равным 90%.

Задание 18. При выпечке печенья в качестве разрыхлителя теста используют

пищевую соду (гидрокарбонат натрия) с добавкой уксусной кислоты. Эта

смесь при нагревании разлагается, выделяя углекислый газ. Рассчитайте

объем (при н.у.) CO

, который выделится при использовании 1 чайной ложки

(5 г) NaHCO

и избытка CH

COOH.

Задание 19. Жженую известь, применяемую в строительстве, получают

прокаливанием известняка. Определите массовую долю основного вещества

(карбоната кальция) в известняке, если прокаливание его образца массой 5,0

кг привело к выделению 1,0 м

углекислого газа (при н.у.).

Кремний

Задание 1. Вы знаете, что диоксид кремния SiO

– песок; он совершенно

безвреден сам по себе. Но для людей, работающих в силикатной

промышленности, он может стать причиной заболевания силикозом. Эта

болезнь развивается из –за вдыхания мелкой пыли, которая накапливается в

легких и затрудняет их работу. Какими – физическими или химическими –

методами можно очищать воздух в рабочих помещениях силикатных

производств?

Задание 2. Кальцинированная сода Na

и известняк СаСО

используются

в производстве стекла согласно реакции:

6SiO

+ CaCO

+ Na

= Na

CaO

6SiO

+ 2CO

↑

Сколько углекислого газа выделится при получении 1 т стекла?

Какие еще этапы производства стекла сопровождаются выделением

углекислого газа?

Какие преимущества имеет переплавка стеклянных отходов перед

производством нового стекла?

Металлы

Задание 1. «Часы истории человечества стали отсчитывать время быстрее,

когда в его жизнь вошли металлы и их сплавы».

Какая промышленность сегодня развивается так же быстро? Верно ли

утверждение, что сегодняшние синтетические материалы безопаснее для

природы и человека, чем металлы?

Задание 2. Подготовьте сообщения о свойствах металлов как катализаторов

химических реакций. Обратите особенное внимание на пользу применения

катализаторов в «дожигателях топлива» в автомобилях, а также на вредные

свойства металлов в фотокаталитическом смоге.

Какие из драгоценных металлов являются хорошим катализатором?

Какие предположения можно сделать об изменении цены на этот металл в

будущем? Можно ли вкладывать деньги в покупку этого металла, чтобы

спасти их от инфляции?

Задание 3. В настоящее время активно развивается производство металлов

не из вновь добываемой руды, а из отвалов уже использованных руд или из

металлолома. Каковы преимущества этих технологий перед традиционной?

Почему эти технологии позволяют уменьшить выбросы парниковых газов?

На каких этапах производства можно «сэкономить» выбросы?

Задание 4. Ознакомьтесь с данными о ПДК металлов в продуктах питания.

(ПДК – предельно допустимая концентрация - допустимое остаточное ко-

личество химического вещества в продуктах питания, не вызывающее вред-

ных последствий для здоровья человека. Измеряется в мг/кг, мг/л, мг/ м

Какие металлы являются наиболее опасными при попадании в продукты?

ПДК, мг/кг

Химический

элемент

Рыба

Мясо

Молоко

Хлеб

Овощи

Фрукты

Алюминий

30,0

10,0

1,0

20,0

30,0

20,0

Железо

30,0

50,0

3,0

50,0

Кадмий

0,1

0,05

0,01

0,022

0,0

0,03

Медь

10,0

5,0

0,5

5,0

10,0

Никель

0,5

0,1

0,5

Олово

200,0

100,0

200,0

100,0

Ртуть

0,5

0,03

0,005

0,01

0,02

0,01

Свинец

0,1

0,05

0,2

0,5

0,4

Хром

0,3

0,2

0,1

0,2

0,1

Цинк

40,0

5,0

25,0

10,0

Задание 5. Можно ли без вреда для здоровья пить молоко, в котором

содержится: а) 0,04 мг катионов свинца (II); б) 0,6 мг катионов меди(II); в) 4,5

мг катионов цинка (II)? Для молока санитарные нормы содержания этих

ионов равны 2,4

-7

моль/л Pb

; 1,6

-5

моль/л Cu

; 7,7

-5

моль/л Zn

Можно, поскольку содержание Fe

, Cu

, Zn

ниже предельно допустимого

по санитарным нормам

Задание 6. Рассмотрите ТРИ схемы получения металла. Заполните таблицы:

Производство из руды

Этап производственно-

го цикла

Для чего

требуется

энергия

Какие процессы сопровождаются

сжиганием топлива и выбросом

парниковых газов

Геологическая разведка

Добыча руды

Рекультивация земель

Транспортировка руды

Обогащение руды

Обжиг

Восстановление

(плавка)

Производство из отходов обогащения руды

Этап производственно-

го цикла

Для чего

требуется

энергия

Какие процессы сопровождаются

сжиганием топлива и выбросом

парниковых газов

Обогащение руды

Обжиг

Восстановление

(плавка)

Производство из металлолома

Этап производственно-

го цикла

Для чего

требуется

энергия

Какие процессы сопровождаются

сжиганием топлива и выбросом

парниковых газов

Сбор металлолома

Сортировка

Транспортировка

Переплавка

Постарайтесь назвать основные источники парниковых газов в этих

технологиях.

Какой из этих способов наиболее выгоден, экономит энергию и наносит

наименьший вред окружающей среде? Почему?

Если получить металл переработкой металлолома, каких еще

загрязнений атмосферы, гидро – и литосферы можно избежать?

Задание 7. Чаще всего в промышленности металлы получают,

восстанавливая их из оксидов коксом (углерод) или водородом. Какой из

этих способов более «экологически чистый» и почему? Учтите также, что

уголь, добываемый в разных месторождениях, содержит разные примеси.

Найдите информацию о том, какие металлы, где и в каких количествах

производятся в нашей стране, каковы отходы и экологические последствия

их производства, что делается для уменьшения загрязнения природы.

Коррозия металлов

Задание 1. Почти четверть произведенного в мире металла приходит в

негодность из - за коррозии.

Причиной коррозии могут быть осадки, содержащие кислоты, то есть

кислотные дожди. От них сильно коррозируют металлические конструкции,

страдают различные строения и памятники архитектуры. Общий ущерб от

коррозии, причиняемый кислотными дождями, только в США оценивается в

десятки миллиардов долларов. В чем химическая сущность взаимодействия

металлов с кислотными дождями? Напишите реакцию взаимодействия

железа с разбавленной серной кислотой.

Задание 2. Назовите несколько способов защиты металлов и сплавов от

коррозии, с которыми вы встречаетесь в быту.

Чем антикоррозийная обработка металлов помогает охране природы?

Чем может вредить? Как можно увеличить пользу и уменьшить вред

антикоррозионной обработки металлов?

I группа

Литий

Задание 1. Элементы I группы главной подгруппы экологически

неравноценны. Натрий и калий – элементы, называемые биогенными, -

совершенно необходимы для жизнедеятельности живых организмов. Литий

входит в состав живых организмов в меньших количествах, чем калий и

натрий. Однако точно установлено, что ионы лития активно влияют на

физиологические и биохимические процессы, обмен веществ и

приспособительные реакции организма.

Препараты лития используются в медицине для сглаживания и

предотвращения серьезных эмоциональных нарушений. Таким образом,

соединения лития нельзя считать безопасными для фауны. Но литий и его

соединения активно используют, например, в химических источниках тока –

литиевых аккумуляторах для мобильных телефонов или

кардиостимуляторов, как компонент поглотителей в некоторых

кондиционерах и противогазах.

Почему эти металлы не применяют для производства проводов, хотя они

хорошо проводят электрический ток?

Какие металлы I группы участвуют в биохимических процессах в

человеческом организме? В каких количествах они там используются? К

чему может привести значительное увеличение или уменьшение количества

каждого из этих металлов в организме человека?

Откуда к нам в организм может попасть значительное количество щелочных

металлов?

Натрий

Задание 1. Пероксид щелочного металла натрия Na

способен поглощать

углекислый газ из воздуха и отправлять взамен него в воздух кислород

2Na

+ 2CO

= 2Na

+ O

Так осуществляют регенерацию воздуха в закрытых помещениях – на

космических кораблях, подводных лодках и т.п.

Какая масса оксида углерода (IV) вступит в реакцию с пероксидом

натрия массой 320 г?

В каком объеме воздуха содержится такое количество углекислого газа?

(Плотность СО

в воздухе 0,5 г/м

). Во сколько раз этот объем воздуха

больше объема вашего класса? Какова масса этого воздуха, если его

плотность 1,2 кг/м

Задание 2. Некоторые ученые предлагают с помощью подобного метода

очищать атмосферу Земли от излишнего СО

. С какими существенными

трудностями придется столкнуться при практическом применении такого

метода?

Задание 3. Какие преимущества есть у природного способа улавливания

углекислого газа (как он называется и чем осуществляется?) по сравнению с

техническим?

II группа

Кальций

Задание 1. Для нейтрализации промышленных стоков гальванического

участка завода потребовалось 60 кг негашеной извести CaO с массовой долей

примесей 7%. Какая масса иона никеля Ni

, содержащегося в стоках была

нейтрализована? (58,7 кг).

Магний

Задание 1. Гидроксид магния получают из морской воды путем осаждения

ионов магния известковым молоком. Сколько кубометров воды нужно

переработать, чтобы получить 1 тонну гидроксида магния, если общая

минерализация морской воды составляет 35 г/л, причем содержание магния в

виде хлорида составляет 9,44% от общей минерализации?

Задание 2. В биосфере магний активно перемещается как в составе живых

организмов, так и в воде. Этот элемент «расположился» по всему организму:

в костях, в зубах, в мышцах. Все соединения магния нетоксичны, безопасны.

В растениях магний входит в состав хлорофилла.

Задание 3. Подумайте, почему употребление чрезмерно соленой пищи

можно привести к выведению из организма нужных ему кальция и магния.

Можно ли создать соль такого состава, чтобы она содержала несколько

необходимых живому организму элементов? Какие шаги в этом направлении

уже делаются? Что еще можно сделать?

Жесткость воды

Задание 1. В Курской области питьевая вода содержит растворимые соли

ионов Ca

и Mg

- сульфаты и карбонаты, обуславливающие ее жесткость.

Повседневное употребление такой воды может привести к ряду заболеваний

пищеварительного тракта.

1. Какие из перечисленных ниже веществ могут быть применены для

снижения жесткости белгородской воды:

а) карбонат калия;

б) поваренная соль;

в) фосфат натрия.

Дайте обоснованный ответ, приведя уравнения соответствующих

реакций.

Барий

Задание 1. При рентгеноскопическом исследовании организма человека

применяют так называемые рентгеноконтрастные вещества. Так, перед

просвечиванием желудка пациенту дают выпить суспензию

труднорастворимого сульфата бария, не пропускающего рентгеновское

излучение. Какие количества оксида бария и серной кислоты потребуются

для получения 100 сульфата бария?

Кадмий

Задание 1. Все соли кадмия сильно токсичны. Вычислите и сравните между

собой массовые доли этого элемента в следующих солях: нитрате кадмия

Cd(NO

)

, сульфате кадмия CdSO

, хлориде кадмия CdCl

и бромиде кадмия

CdBr

. Какая соль кадмия самая ядовитая?

Ртуть

Задание 1. Разбитый термометр, в котором было 20,5 г ртути, выбросили в

пруд. Прошло 4 месяца, и вследствие сложных биохимических процессов

около 5% этого опасного металла перешло в раствор в виде солей ртути (II)

типа нитрата ртути (II) Hg(NO

)

. Определите количество и массу катионов

ртути (II) в пруду. Определите, представляет ли опасность прудовая вода,

если объем воды в пруду 80 м

, а санитарная норма предусматривает

содержание не более чем 0,01 г Hg

в 1 м

Задание 2. Пролитую ртуть можно собрать с помощью медной проволоки,

алюминиевой фольги и даже листом бумаги, но во всех этих случаях

собранную ртуть нужно обезвредить (например, обработать

концентрированной азотной кислотой). Какое количество HNO

потребуется

для обезвреживания 19,5 г ртути, собранной на полу после того, как в доме

был разбит термометр? Каков объем выделяющегося при этом газа (при

н.у.)? Если ртуть была собрана не полностью, рекомендуют обработать

трещины и щели пола и другие "подозрительные" места в комнате порошком

серы. Напишите уравнение реакции, протекающей с участием ртути и серы.

Задание 3. Каждый автомобиль расходует в год примерно 4 т кислорода.

Какую массу оксида ртути (II) HgO следует подвергнуть разложению с

выделением кислорода, чтобы обеспечить годовую потребность одного

автомобиля?

III группа

Алюминий

Задание 1. Для очистки питьевой воды от взвешенных частиц в резервуар

добавляют соли алюминия. В зависимости от условий в итоге образуются

гидроксид алюминия состава Al(OH)

или метагидроксид алюминия AlO(OH)

(при нагревании воды). В результате прокаливания осадка гидроксидов

алюминия получается оксид алюминия Al

. Рассчитайте массовые доли (в

процентах) Al

и воды в каждом из указанных выше алюминийсодержащих

продуктов.

Задание 2. Электролитическое получение алюминия относится к числу

весьма опасных в экологическом отношении, поскольку при электролизе

выделяется чрезвычайно вредный газ фтор (на 1 т алюминия - 40 кг F

Только 35% выделяющегося фтора удается улавливать в воздухоочистных

установках, а остальное его количество рассеивается в окружающей среде.

Рассчитайте минимальную площадь лесонасаждений вокруг цеха с

производительностью 100 т алюминия в год с учетом того, что

растительностью, расположенной на 1 гектаре лесопарка, поглощается в год

40 кг фтора.

Задание 3. Алюминий получают из бокситов, то есть из оксида Al

электролизом его расплава, который протекает при температуре выше

2050

С. чтобы нагревать бокситы до высокой температуры и проводить

электролиз, необходимо много энергии, поэтому производство алюминия

размещают вблизи электростанций. Иногда выработка энергии для

получения алюминия происходит за счет сжигания большого количества

ископаемого топлива. Какие газы образуются при сжигании нефти,

природного газа, торфа, древесины? Чем вредят природе эти газы?

Задание 4. Каковы преимущества получения алюминия из алюминиевого

лома, если температура плавления самого алюминия равна 660

С? Почему же

в таком случае строятся все новые заводы по производству алюминия из

бокситов?

Найдите информацию о том, где и в каких количествах производится и

используется алюминий в нашей стране? Каковы отходы и экологические

последствия его производства? Что делается на предприятиях алюминиевой

промышленности для уменьшения загрязнения природы?

IV группа

Олово

Задание 1. Солнечная электростанция не обязательно должна иметь дорогие

солнечные батареи. Она может состоять из металлических вогнутых зеркал,

которые собирают и направляют солнечные лучи на трубы теплообменника.

Такой «сконцентрированный» свет нагревает текущий по трубам

легкоплавкий металл, например, олово. Горячее олово отдает свое тепло воде

и превращает ее в пар, вращающий лопасти турбины. Электрический

генератор превращает энергию пара в электрическую энергию.

Какие элементы такой солнечной электростанции сделаны из металла?

Какие свойства металлов используются в отдельных элементах такой

электростанции?

Почему в солнечных электростанциях такого типа нагревают

промежуточное вещество (олово)? Ведь, казалось бы, гораздо проще и

дешевле нагревать и превращать в пар воду. Какой недостаток солнечных

электростанций удается устранить за счет нагретого олова? Какое

физическое свойство олова используется в такой электростанции?

Свинец

Задание 1. Аналогично реакциям получения меди из сульфида напишите

реакции получения свинца из его сульфида.

Задание 2. Некоторые металлы ядовиты даже в очень малых количествах.

Например, если положить в воду кусок свинца, даже через много дней мы не

увидим в нем никаких изменений: он не растворится, не уменьшится, даже не

заржавеет. По свинцовой трубе десятки лет может течь вода, и стенки трубы

не станут заметно тоньше. Можно ли на основании таких наблюдений

сделать вывод, что свинец совсем не попадает в воду?

Задание 3. В XVIII веке в Новой Англии для перегонки рома использовались

свинцовые змеевики. Врачи часто фиксировали случаи расстройства нервной

системы, паралича конечностей. Ученые считают, что одной из причин

упадка Римской империи было плохое физическое и психическое здоровье

римской знати, в дома которых вода поступала по свинцовым трубам. Какой

вывод можно сделать из этих фактов?

Задание 4. Одним из основных поставщиков свинца в окружающую среду

является автомобильный транспорт, так как в автомобильное топливо раньше

добавляли соединения свинца. Экологи исследовали почву вблизи

автострады. На участке длиной и шириной 100 м количество свинца

составило 11,6 кг, причем большая часть свинца находилась в почву не

глубже 10 см.

Как попал в почву свинец, добавляемый в автомобильное топливо?

Почему категорически запрещается собирать грибы и ягоды в посадках вдоль

оживленных автомобильных трасс?

Задание 5. В названии каких красок есть прилагательное «свинцовый»?

Почему опасно распылять эти краски из пульверизатора? Как свинец с

покрашенной и давно высохшей поверхности может попасть в организм?

Ртуть, свинец.

Задание 1. При попадании в организм человека и животных таких металлов,

как ртуть или свинец, они могут нанести очень серьезный вред здоровью.

Однако кусок свинца может спокойно хранить дома, а с ртутью так

поступать нельзя. Почему?

Задание 2. Чья кристаллическая решетка более прочная – ртути или свинца?

Какие свойства указанных металлов это подтверждают?

Задание 3. Какие предметы при выбрасывании на свалку становятся

источником свинцового или ртутного загрязнения окружающей среды?

Задание 4. Как свинец или ртуть со свалки могут попасть к нам в организм?

Что необходимо предпринимать для того, чтобы не загрязнять этим металлом

окружающую среду?

VI группа

Хром

Задание 1. При нейтрализации промышленных стоков завода было

получено 300 кг осадка Cr(OH)

. Какую массу металлического хрома можно

получить из осадка, если производственные потери составляют 10 %.

VIII группа

Железо

Задание 1. Самый главный металл нашей цивилизации - железо. Однако

человечество терпит огромные потери из-за того, что железо подвергается

коррозии - разрушается под действием кислорода и атмосферных осадков.

Определите формулу кислородного соединения железа, которое образуется

при коррозии, если оно содержит 72,4% железа и 27,6% кислорода.

Задание 2. При выплавке железа и его сплавов из руд в качестве

восстановителя используют кокс, то есть уголь. Вычислите объем оксида

углерода (II) (н.у.), который потребуется для восстановления железа из 2,32 т

магнитного железняка, содержащего 5% пустой породы. Вычислите

количество вещества железа, которое при этом получится, если выход его

составляет 80% от теоретически возможного. Рассчитайте дополнительно,

сколько углекислого газа и SO

при этом попадет в атмосферу, если уголь

содержал 8% серы?

Задание 3. Коррозия железа на воздухе в присутствии большого количества

воды приводит к образованию метагидроксида железа состава FeO(OH).

Рассчитайте, какая масса железа подверглась коррозии, если количество

полученного в результате этого процесса FeO(OH) составило 11,5 моль.

Определите также объем (при н.у.) кислорода, участвовавшего в реакции.

Задание 4. Взаимодействие минерала магнетита (оксида железа состава

) с монооксидом углерода CO приводит к получению железа и

выделению углекислого газа CO

. В результате реакции было выделено 65,3

кг железа. Рассчитайте практический выход железа, если масса исходного

магнетита составляла 110 кг. Определите объем (при н.у.) полученного газа.

Сплавы

Задание 1. Рассчитайте максимальные массы углерода, содержащегося в 1 т

чугуна и в 1 т стали. Используя знания о методах переработки руд,

объясните, почему металлургия является одним из основных источников

углекислого газа?

Как изменится ситуация, если металл будут получать из металлолома?

Задание 2. Найдите как можно больше источников углекислого газа в

процессе добычи руды и превращения в металл. Какие из них можно

устранить, если использовать для производства металла металлоломом или, в

крайнем случае, отходы, образовавшиеся в процессе обогащения руды,

которые теперь громоздятся возле заводов в виде огромных гор – «отвалов».

Задание 3. Почему традиционная металлургия является одним из основных

источников углекислого газа и в некоторых странах по выбросам

превосходит автомобильный транспорт?

Почему, несмотря на все выгоды вторичной переработки металлов, в

мире и в России увеличивается выплавка металлов из руды?

Найдите информацию о том, где в нашей стране и в каких количествах

производятся чугун, сталь и сплавы на основе железа, каковы отходы и

экологические последствия их производства, что делается для уменьшения

загрязнения природы.

Органическая химия

Предмет органической химии

Верны ли следующие утверждения:

• Вещества, которые изучает органическая химия, входят в состав живых

организмов (растений и животных), поэтому они совершенно безвредны для

природы и человека;

• Нефть - это смесь углеводородов, поэтому при ее сгорании образуются

только углекислый газ и вода;

• Многообразие углеводородов связано со способностью атомов

углерода образовывать «цепочки» за счет ковалентных связей различной

структуры;

• Организм человека состоит только из органических веществ;

• Свойства всех углеводородов, имеющих одинаковую молекулярную

формулу, будут одинаковы или очень схожи;

• Свойства веществ, молекулы которых имеют одинаковое число

одинаковых атомов, зависят от порядка соединения этих атомов, то есть от

химической структуры;

• Все органические вещества состоят только из атомов углерода,

кислорода и водорода.

Углеводороды

Алканы

Задание 1. Углеводороды, как известно, имеют огромное практическое

значение, например, современный самолет расходует до 100 л горючего в

минуту. Горючее – это в основном алканы. Благодаря тому, что алканы горят

с выделением большого количества теплоты, их используют в качестве

топлива.

Смесь твердых алканов называемых парафинами, используют для

изготовления свеч, водоотталкивающих покрытий, а также в медицине.

Особое внимание следует обратить на то, что один из алканов – метан входит

в состав воздуха. Он занимает незначительную долю и играет

второстепенную роль, однако вместе с углекислым газом метан оказывает

большое влияние на изменение климата.

Метан как глобальный загрязнитель

На Земле существует два источника метана – высокотемпературный

химический синтез в земной коре и деятельность метанобразующих

бактерий. Издавна известен «болотный» газ, состоящий почти

исключительно из метана, который образуется из различных органических

остатков, подвергающихся медленному разложению при недостатке

кислорода. Из трещин земли во многих местах Земного шара люди

наблюдают выделение горючего «рудничного» газа.

До последнего времени считалось, что содержание метана в атмосфере не

меняется, и он не рассматривался как загрязнитель. Однако недавно было

установлено, что содержание метана в атмосфере возрастает еще быстрее,

чем СО

– 1% в год. За последние 200 лет содержание СН

в атмосфере

увеличилось с 650 до 1700 частиц/млрд. А ведь метан, как и СО

, создает

парниковый эффект.

При анализе изотопного состава атмосферного метана выяснилось, что

основными «поставщиками» его являются бактерии, т.е. атмосферный метан

в основном имеет биогенное происхождение. С чем же связано это усиление

выработки метана бактериями? Оказалось, что, прежде всего, это происходит

вследствие хозяйственной деятельности человечества. Загрязнение водоемов

органическими и минеральными веществами вызывает бурное развитие сине

– зеленных водоросли, которые после гибели разлагаются, поглощая

кислород, растворенный в воде, и превращая водоемы в зловонные болота.

При этом усиливаются процессы анаэробного, т.е. бескислородного,

разложения органических веществ и водоемы становятся природными

биореакторами – метантенками. Особенно большой вклад в загрязнение

атмосферы метаном вносит сельскохозяйственная деятельность людей. Так,

рисовые поля, заливаемые водой, в которой содержатся органические

соединения, и переувлажненные почвы являются источниками метанового

загрязнения. Анаэробная ферментация клетчатки и других сложных

органических соединений в пищеварительном тракте некоторых животных

также сопровождается образованием метана, который далее попадает в

атмосферу. Выделение метана имеет место также в процессе анаэробного

разложения мусора на свалках.

Учитывая все опасности, связанные с парниковым эффектом и возможными

изменениями климата, человечеству необходимо как можно скорее оценить

свой «вклад» в метановое загрязнение атмосферы и разработать меры борьбы

с ним.

Задание 2. В России на каждого жителя приходится в среднем 0,6 кг

вывозимого ежедневно на свалки мусора (Соросовский образовательный

журнал, 2000, № 3, с. 56). Около 10% по массе от этого мусора превращается

на свалках в метан и уходит в атмосферу, усиливая парниковый эффект. При

сгорании 1 моль метана выделяется 890 кДж тепла.

1. Какую массу воды можно вскипятить, если использовать весь метан,

который мы "выбрасываем" на свалки за день? Необходимые справочные

данные найдите в учебнике физики.

Задание 3. Рассчитайте объем воздуха (объемную долю кислорода в воздухе

принять за 20%), необходимого для сжигания 1 кг октана. Сколько

углекислого газа и воды при этом образуется? Вспомните, какие вещества

создают парниковый эффект.

Задание 4. Почему для приблизительных расчетов можно считать

химической формулой бензина СН

? Сколько углекислого газа образуется

при сгорании 1 кг бензина?

Задание 5. При полном сгорании бензина образуется углекислый газ СО

вода Н

О. в каком случае образуется угарный газ СО?

Задание 6. Как цифра в марке бензина связана с качеством бензина и

сказывается ли марка на количестве образующегося угарного газа?

Задание 7. На некоторых полигонах твердых бытовых отходов (ТБО) ставят

установки, улавливающие и сжигающие выделяющийся газ (в основном это

метан) и никак не использующие теплоту сгорания. Напишите реакцию

горения метана.

Задание 8. Сколько молекул диоксида углерода образуется из одной

молекулы метана? Почему улавливание и сжигание метана, выделяющегося

при гниении ТБО, приводит к меньшему парниковому эффекту по сравнению

с выносом метана в атмосферу?

Алкены

Задание 1. Накопление углекислого газа в атмосфере становится опасным

загрязнением – приводит к парниковому эффекту. Какой объем CO

попадает

в атмосферу при сжигании 100 г полиэтилена (100 шт. использованных

пакетов)?

Нефть

Задание 1. Поскольку нефтепродукты горючи, очистку от них водной

поверхности можно было бы проводить путем сжигания нефтяной пленки.

Такой способ, конечно, не экономичен, он связан с потерей топлива, но

охрана природы, сохранение морской и прибрежной фауны и флоры важнее,

чем экономия нефти. Трудность сжигания нефтяной пленки заключается в

том, что поджечь можно только относительно толстый слой плавающей на

поверхности воды нефти. Если же пленка тонкая (так бывает в большинстве

случаев), поджечь ее не удается. Предложите способ сжигания тонких пленок

нефтепродуктов на поверхности воды.

Целесообразно ли использовать нефть в качестве топлива? Почему? (Нефть

является смесью большого количества веществ, не только углеводородов,

которые могут служить сырьем для производства большого количества

важных продуктов).

Почему нефть в основном содержит алканы, циклоалканы и арены, но

практически не содержит алкенов и алкинов? Привести уравнения реакций.

(Алкены и алкины являются более химически активными, чем алканы и

циклоалканы).

Какие продукты можно получить из нефти? (Различные виды топлив, сырье

для органического синтеза)

В чем отличия бензинов, полученных термическим и каталитическим

крекингом нефти? (Бензин, полученный термическим крекингом содержит

много алкенов, углеводородов с неразветвленной цепью, поэтому

малоустойчив, окисляется при хранении; бензин, полученный

каталитическим крекингом содержит много углеводородов с разветвленной

цепью, поэтому устойчив, не окисляется при хранении).

Алкины

Задание 1. При горении непредельных углеводородов, особенно ряда

ацетилена, образуется много копоти, так как часть углерода сгорает лишь до

оксида углерода (II), то есть до угарного газа, ПДК которого составляет 3 мг

в 1 м

. Рассчитайте, какой объем воздуха может быть загрязнен до ПДК

угарным газом, образовавшимся из 1 кг углерода. Во сколько раз этот объем

больше объема вашего класса?

Кислородсодержащие органические вещества, аминокислоты

Спирты

Наркотические свойства и токсичность одноатомных спиртов резко

возрастают от низших гомологов к высшим. Так, молекулярная масса

амилового спирта в 2 раза больше, чем этилового, а токсичность амилового

спирта в 20 раз превышает токсичность этанола. Исключение составляет

метанол, Метанол широко применяют в производстве пластмасс,

искусственной кожи, стекла, фотопленки, при синтезе ряда лекарств, а также

как органический растворитель. Смертельная доза метанола колеблется в

пределах 30-100 мл (концентрация в крови - 300-800 мг/л). Тяжелые

отравления могут быть вызваны приемом даже 7-10 мл. Метиловый спирт,

принятый внутрь, быстро распространяется по всем тканям и органам в связи

с высокой водо- и липидорастворимостью. Он окисляется в печени, но

медленнее, чем этанол. Метанол превращается сначала в муравьиный

альдегид, а затем — в муравьиную кислоту, особенно токсичное вещество.

Муравьиная кислота вызывает ацидоз (закисление), который приводит к

патологическим сдвигам. При тяжелом отравлении опьяняющее действие

метанола выражено слабо, но отмечаются сильная головная боль, тошнота,

недомогание, затем наступает глубокий сон, а спустя 12-36 ч резко нарастает

мышечная слабость, появляются боли в пояснице, животе, расширяются

зрачки, двоится в глазах, начинается ухудшение зрения, переходящее в

слепоту, затем быстро нарастает сердечно-сосудистая недостаточность,

нарушается дыхание и наступает смерть.

Этанол, содержащийся в алкогольных напитках, можно назвать социальным

токсином. Он стал причиной серьезной проблемы — алкоголизма. При

употреблении спиртных напитков содержащийся в них этанол легко

проходит через биологические мембраны. Одновременно он повреждает их

структуру, увеличивая проницаемость для многих токсичных веществ. В

организме человека существует физиологический барьер, регулирующий

обмен веществ между кровью, спинномозговой жидкостью и мозгом; он

защищает центральную нервную систему от проникновения чужеродных

веществ, поступивших в кровь, или продуктов нарушенного обмена веществ.

Для этанола этот барьер не является преградой. Но самые тяжелые

последствия систематического употребления алкоголя связаны с его

токсичным действием на генетический аппарат человека и развивающийся

плод.

В гомологическом ряду одноатомных спиртов с увеличением числа атомов

углерода в молекуле возрастает гемолитическое действие веществ (гемолиз -

разрушение эритроцитов в крови с выделением гемоглобина во внешнюю

среду), следовательно, спирты относят к гемолитическим ядам.

Демонстрация опыта «Действие этанола на кровь».

В две пробирки напивают по 5 мл разведенной крови, в одну из них

добавляют 5 мл физиологического раствора, в другую — 5 мл спирта.

Взбалтывают содержимое пробирок. В пробирке с физиологическим

раствором содержимое остается мутным, так как эритроциты не

разрушаются, а в пробирке со спиртом раствор становится прозрачным.

Это означает, что красные тельца под действием алкоголя разрушаются.

Задание 1. Метанол СН

ОН является сильным ядом, обладающим

направленным действием на нервную и сердечно – сосудистые системы,

зрительные нервы, сетчатку глаза. Механизм действия метанола связан с

образованием формальдегида и муравьиной кислоты. ПДК для водоемов

составляет 3 мг/л.

При попадании в воду метанол снижает содержание в ней кислорода О

, так

как тратится на окисление метанола по схеме:

2CH

OH + O

→ 2HCHO + 2H

В сточных водах предприятий целлюлозно – бумажной промышленности

содержится 45 – 58 г/л метанола. Рассчитайте, сколько тонн воды может быть

загрязнено до ПДК всего 1литром сточной воды.

Найдите информацию о предприятиях целлюлозно – бумажной

промышленности, загрязняющих природные водоемы.

Найдите информацию о том, где и в каких количествах производятся и

используются спирты в нашей стране. Каковы отходы и экологические

последствия их производства? Что делается для уменьшения загрязнения

природы?

Фенол

Это вещество было выделено из каменноугольной смолы в 1834 г. в

смеси с гомологами. Его способность растворяться в щелочах дала повод

считать его кислотой, и оно получило название «карболовая кислота». Это

был первый антисептик, введенный в хирургию Листером в 1867 г.

Фенол - один из самых опасных и достаточно распространенных

загрязнителей природной среды. Например, в Каспийском море содержание

фенола превышает допустимую норму в 9 раз, в Балтийском - в 4 раза, в

Кольском заливе, где продолжается деградация экосистем, - в 6 раз. Фенол

используется для производства красителей, фенолоформальдегидных

пластмасс, взрывчатых веществ, лекарств и т. д. В связи с этим в сточных

водах многих химических предприятий содержится фенол, который

действует на все живое.

Демонстрация опыта «Действие фенола на белок».

В пробирку наливают 3-4 мл белка, затем добавляют раствор фенола.

Выпадает осадок.

Выпадение осадка свидетельствует о том, что природные белки теряют

присущие им специфические свойства, становятся нерастворимыми,

денатурируют. Значит, загрязнение фенолами приводит к отрицательным

последствиям для живых организмов. Появление в водной среде фенола

концентрацией 5 мг/л искажает реакцию карповых рыб (например, горчака)

на собственный ферромон тревоги. При концентрации фенола 20-30 мг/л

рыба теряет чувствительность к ферромону. Таким образом, фенол способен

нарушать экологическое равновесие в экосистемах, разрывая химические

контакты между организмами.

ПДК фенола в воздухе составляет 0,01 мг/м

, а в воде — 0,001мг/м

Фенол обладает общетоксичным, раздражающим эффектом; на кожу

действует прижигающе, вызывает дерматиты. Попадание на кожу кристаллов

менее опасно, чем растворов. Поражение 0,25-0,5% поверхности тела

смертельно для человека. Даже 1%-ный раствор карболовой кислоты

вызывает некрозы кожи, омертвляет нервные окончания. Растворенный в

воде фенол, как и кристаллический, легко проник организм человека через

кожу, а пары, адсорбированные кожей и одеждой, с вдыхаемым воздухом

постепенно поступают в легкие.

Фенол используется для получения различных лекарственных

препаратов, например, аспирина (ацетилсалициловой кислоты)

Для извлечения фенола из сточных вод используют органические

растворители (например, бутилацетат), затем связывают фенол раствором

едкого натра. Жидкостная экстракция фенола из сточных вод представляет

собой многоступенчатый процесс. На каждой ступени сточные воды

смешиваются с растворителями с последующим разделением

несмешивающихся жидких фаз. В результате достигается почти 100%-ное

извлечение фенола. Другой метод — каталитическое сжигание газов,

содержащих фенол. В этом случае сточные воды переводят в газообразное

состояние. Процесс ведут в циклонных печах при высокой температуре.

Обезвреживание фенола проводят также при помощи озонирования и

микробиологического окисления на биофильтре.

В этом случае идут процессы полного окисления

(до образования углекислого газа и воды).

Обыкновенный озерный камыш за 3 ч

способен извлечь из воды более 35 г фенола на

каждые 300 г надземной массы, т. е. более 10%

собственного первоначального веса.

Альдегиды

В печати все чаще появляются сообщения о загрязнении воздуха в

промышленных и жилых зданиях, и не только о загрязнении, но и о той

огромной опасности, которая зачастую угрожает в связи с этим здоровью

людей. Американский журнал «Нэшнл уайлд-лайф», издаваемый

Национальной федерацией по охране дикой природы, поместил на своих

страницах статью, целиком посвященную этой теме. В ней говорится о том,

что на первом месте среди загрязнителей воздуха в домах оказался

формальдегид.

Альдегиды относят к одним из наиболее реакционно-способных

органических соединений. Именно этим объясняется их токсичное действие

на организм человека. Альдегиды раздражают слизистую оболочку глаз и

верхних дыхательных путей, вызывают пневмонию и отек легких,

воздействуют на нервную систему. С увеличением числа атомов углерода в

молекуле раздражающее действие альдегидов на кожу ослабевает.

Ненасыщенные альдегиды (акролеин) обладают более сильным

раздражающим действием. Ацетальдегид вызывает коңюнктивит, обладает

сильным раздражающим эффектом, на кожу действует прижигающе.

Формальдегид — бесцветный газ. ПДК формальдегида в воздухе —

0,012 мг/м

, в воде - 0,01 мг/л. Он вызывает раздражение в носу, глазах,

верхних дыхательных путях, а также головные боли и тошноту, поражает

центральную нервную систему, особенно зрительные бугры, резко снижает

остроту зрения. Длительное воздействие этого альдегида может вызвать

бронхиальную астму и тяжелые кожные заболевания. Его источниками могут

стать мебель, фанера, пенопласты, ДСП, некоторые типы клеев для мебели.

Например, сырьем для древесностружечных плит служат отходы

деревообработки: стружка, в небольшом количестве опилки, мелкие куски

древесины, щепа. Высушенное древесное сырье смешивают с

фенолоформальдегидной смолой и из смеси формуют плиты. По последним

данным Агентства охраны окружающей среды (США), возможно, имеется

прямая связь между раковыми заболеваниями носа, горла и проживанием в

квартирах, пол и мебель в которых, как правило, изготовлены из

прессованных синтетических плит.

В большом количестве формальдегид используется для получения

различных видов пластмасс, в том числе меламино - формальдегидных, из

которых изготовляется посуда. Попадают эти изделия к нам в основном из

Турции. Нарядные меламиновые тарелки радуют глаз. Но есть из подобной

посуды нельзя. Вместе с супом в желудок попадает и формальдегид. Если это

происходит регулярно, то, по мнению ученых, есть опасность, что будущие

дети могут родиться с уродствами. Вышло специальное постановление

Госсанэпиднадзора, запрещающее торговлю изделиями из меламино-

формальдегидных пластмасс. Но это до сих пор ходовой товар.

Задание 1. Формальдегид HCHO применяется при изготовлении древесно-

стружечных плит, красок, искусственного волокна, лекарственных средств,

оргстекла и т.п. Он обладает сильным и резким запахом и угнетающе

действует на сердечно-сосудистую и нервную систему. Особенно вредно

присутствие формальдегида в воздухе детям и людям с хроническими

заболеваниями дыхательных путей. Запах формальдегида чувствуется при

его содержании в воздухе, равном 0,2 мг/м

, а санитарные нормы требуют,

чтобы примесь формальдегида в воздухе не превышала 0,003 мг/м

Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию формальдегида: а)

при полном соответствии воздуха санитарным нормам; б) при появлении

запаха формальдегида.

1,0

-7

моль/м

и 1,7

-6

моль/м

формальдегида

Карбоновые кислоты

Задание 1. Листья растения махорки содержат лимонную кислоту, примерно

3%. Какая масса зеленых листьев этого растения потребуется для получения

1 кг лимонной кислоты, если потери при производстве составляют 15 %?

(39,1 кг).

Задание 2. Большие неприятности доставляет наличие в сточных водах

карбоновых кислот и их солей. Предложите физико-химический способ

очистки воды от этих загрязнений.

Задание 3. Найдите информацию о том, где и в каких количествах

производятся и используются карбоновые кислоты в нашей стране. Каковы

отходы и экологические последствия их производства? Что делается для

уменьшения загрязнения природы?

Жиры

Задание 1. Немалую опасность для человека и природы представляют

пищевые отходы, особенно если полигоны для их утилизации (свалки) не

оборудованы. При гниении пищевых продуктов выделяются загрязняющие

воздух и почву вещества: метан, сероводород, аммиак, сернистый газ,

фосфин и различные кислоты.

Какие из этих газов являются парниковыми?

В чем еще вред этих веществ для окружающей среды?

Найдите данные о предельно допустимых концентрациях этих веществ в

воде и воздухе? Как эти вещества могут попадать в природные водоемы?

Почему обязательным (но, к сожалению, не всегда выполняемым) условием

устройства полигона ТБО является гидроизоляция? Как она может быть

осуществлена?

Задание 2. Один из вариантов альтернативной энергетики – использование

солнечной энергии, запасаемой в растениях.

Самый распространенный способ получения биоэнергии – сжигание

сухой биомассы.

Второй способ – производство и сжигание растительных жиров.

Третий – получение биогаза метана при разложении органических

отходов.

Какой из этих вариантов имеет, по – вашему, самый высокий КПД?

Почему же тогда во многих странах действуют масштабные программы,

основанные на других вариантах?

Углеводы

Задание 1. Растения поглощают минеральные вещества и углекислый газ и

под действием ультрафиолета синтезируют глюкозу, выделяя кислород.

Какой объем CO

усвоили зеленые листья сахарной свеклы для получения

100 г сахарозы, из которой можно изготовить 10 конфет (одна конфета

содержит примерно 10 г сахара)?

(26 л СО

Задание 2. В пищевых отходах продукты, содержащие углеводы, занимают

не последнее место. При гидролизе и спиртовом брожении углеводы

образуют этиловый спирт. Этанол уже давно применяется в качестве

экологически чистого топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Напишите реакцию горения этилового спирта и бутилена.

Задание 3. Почему сжигание этих продуктов в двигателях или на

электростанциях меньше вредит окружающей среде, чем сжигание угля или

нефти? Найдите несколько ответов на этот вопрос, учитывая происхождение

углерода.

Задание 4. Органические вещества растений образуются из углекислого газа,

присутствующего в воздухе, и воды, поступающей из почвы. В зеленых

листьях растений эти неорганические вещества превращаются в

органическое вещество глюкозу C

. Этот процесс сопровождается

выделением кислорода. Рассчитайте, какой объем кислорода (при н.у.)

выделяется в атмосферу зелеными растениями при образовании 1 кг

глюкозы.

Аминокислоты и белки

Задание 1. Зная химический состав молекул белков, объясните, какой вред и

почему наносят природе свалки пищевых отходов. Вспомните, что гниение

является процессом окисления и разложения, и назовите те вещества,

которые могут образовываться при разложении белковых молекул.

Список десяти мест, несовместимых в жизнью

На нашей планете масса интересных и привлекательных мест, которые

многие хотят посетить. Однако есть также и места, от которых лучше

держаться подальше. Избегать их надо, не потому что там нет ничего

интересно, а потому что пребывание там может быть опасно для жизни.

Американский экологический фонд Blacksmith Institute составил список

десяти таких мест.

Дзержинск, Россия

Согласно отчетам экологов в 1930 — 1998 годах в Дзержинске было

захоронено более 200 тысяч тонн химических отходов — включая самые

опасные известные нейротоксины. Городская вода частично заражена

диоксинами и фенолом, и уровень загрязнения, по имеющимся данным, в 17

миллионов раз превышает безопасный уровень. На сегодняшний день в

городе проживает порядка 300 жителей. Средняя продолжительность жизни

мужчин – 42 года, женщин – 47 лет.

Кабве, Замбия

В начале прошлого столетия в Кабве были обнаружены большие запасы

свинца и кадмия. Позднее там были построены крупные предприятия по

переработке этих металлов. В результате сегодня уровень загрязнения

воздуха тяжелыми металлами в четыре раза превышает допустимую норму.

Количество зараженных людей в городе превышает 250 тысяч человек. Они

страдают острым отравлением крови, которое ведет к частой рвоте, поносу,

заболеваниям почек и атрофии мышц.

Ла-Оройа, Перу

По сравнению с другими городами, это поселение относительно

небольшое — в нем проживает всего 35 тысяч человек. Однако, более 95

процентов жителей заражены тяжелыми заболеваниями, связанными с

высоким содержанием свинца в крови. На территории этого поселения

расположены американские заводы по добычи таких полезных ископаемых,

как свинец медь и цинк. В атмосферу выбрасываются огромные количеств

двуокиси серы, из-за чего часто идут кислотные дожди.

Линьфынь, Китай

Линьфынь — это город в сердце китайской угольной промышленности в

провинции Шанкси. Уровень двуокиси серы и прочих вредных частиц в

воздухе во много раз превышает норму. Их настолько много, что воздух

становится серым и видимость ухудшается. В городе проживает более 200

тысяч зараженных людей, страдающих от пневмонии, рака легкий и

бронхита.

Норильск, Россия

Норильск считается одним из самых загрязненных мест в России. Здесь

часто идет черный снег, а в воздухе чувствуется привкус серы. В Норильске

расположены крупнейшие в мире предприятия по переработке тяжелых

металлов — меди, синца, никеля, селена и цинка. На сегодняшний день в

городе проживет около 134 тысяч зараженных людей, страдающих

респираторными заболеваниями. С 2001 года въезд в город для иностранцев

запрещен.

Сукинда, Индия

В этом городе расположены крупнейшие в мире хромовые шахты.

Большая часть отходов предприятий сбрасываются в воду рек и озер, в

результате чего практически во всех водных запасах города присутствуют

канцерогенные вещества. В городе живет более двух с половиной миллионов

человек. Почти 90 процентов населения подвержены раковым заболеваниям.

Тянжинь, Китай

Тянжинь — промышленный центр Китая по производству свинца. Это

одно из наиболее загрязненных мест Китая. Концентрация свинца в воздухе и

почве здесь почти в 10 раз превышает допустимую норму. Содержание

свинца в зерновых культурах, растущих в этой местности, в 24 раза

превышает норму.

Вапи, Индия

Город Вапи находится в конце пояса промышленных комплексов

длинной 400 км. В этом городе сосредоточены более 1000 промышленных

предприятий. Уровень ртути в грунтовых водах Вапи почти в 100 раз

превышает норму, а воздух переполнен тяжелыми металлами. Число

зараженных жителей Вапи, страдающих разного рода хроническими

заболеваниями, в этом году перевалило за 70 тысяч.

Сумгаит, Азербайджан

Сумгаит — это еще один цент химической промышленности

постсоветского пространства. На сегодняшний день там проживает более 275

тысяч человек, зараженных тяжелыми металлами, нефтяными отходами и

прочими химическими веществами. Дети в этом районе рождаются с такими

генетическими отклонения, как умственная отсталость и заболевание костей.

Чернобыль, Украина

О трагедии в Чернобыле было сказано очень много. На сегодняшний

день количество людей, пострадавших от радиации в этом районе составляет

5.5 миллионов. Ядерная катастрофа, случившаяся 26 апреля 1986 года, когда

во время испытаний на Чернобыльской АЭС из-за взрыва расплавилось ядро

реактора, принесла в сто раз больше радиации, чем атомные бомбы,

сброшенные на Хиросиму и Нагасаки.

Скачать материал

Задачи по химии с экологическим содержанием

Химия - еще материалы к урокам:

Предметы

Похожие материалы