Бюллетень
Викторина
Глава
Диплом
Доклад
«Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов №53» города Курска Учебный элективный предмет «Экология глазами химика»
 Скачать 3.78 Mb.
|
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) NH3 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 30000С, а металл, из которого сделаны цилиндры двигателей, плавится менее чем при 10000С. 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/м3. В Рыбинском водохранилище концентрация аммонийного азота составляет 340 мг/м3, в Чебоксарском – 840 мг/м3, а в водах реки Падовая (Самарская обл.) – 1,66 г/м3! Подсчитайте, во сколько раз в этих водоемах превышена ПДК аммиака. Задание 8. Используя метод электронного баланса, определите коэффициенты в следующей схеме химической реакции: CuO + NH3 → N2↑ + Cu + H2O 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 30000С, 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 м2 при норме внесения этого удобрения на суглинистых почвах, равной 45-55 г/м2? 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 м3 воздуха 0,04 мг диоксида азота NO2. 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 (N2O, NO, NO2)? Задание 16. Оксид диазота ("веселящий газ"), обладающий слабонаркотическим действием был открыт английским химиком Гемфри Дэви в начале XIX века. Для получения N2O Дэви использовал реакцию термического разложения нитрата аммония. При этом, помимо основных продуктов разложения, образуются и другие газы (например, NO и NO2). Рассчитайте практический выход оксида диазота, если масса нитрата аммония была равна 11,5 г, а объем полученного N2O - 2,1 л (при н.у.). Задание 17. Установлено, что для очистки газовых выбросов от диоксида азота применяется карбонат натрия, который при взаимодействии с NO2 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: 2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 = 6CaSiO3 + 10CO↑ + P4↑ 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 CH4) не имеет никакого запаха. Чтобы легче обнаруживать его утечку из бытовых нагревательных приборов и газопроводов, к нему добавляют немного фосфина PH3, запах которого ("запах газа") ощущается, если в 10 м3 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)х(P2O5)Y(H2O)Z, если в них содержится: а) w(CaO) = 54,2% и w(P2O5) = 45,8%; б) w(CaO) = 32,5% и w(P2O5) = 41,3%; в) w(CaO) = 23,9% и w(P2O5) = 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(H2PO4)2 30 г/м2, а площадь сада 800 м2. Какой объем воды потребуется для приготовления 5%-ного раствора всего Ca(H2PO4)2, 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 %.
(2,5%) Задание 2. В 1 м3 атмосферного воздуха, помимо азота и кислорода, находится 2 л (при н.у.) диоксида углерода. Определите количество и массу CO2 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 CO2, чтобы получить 1 л минеральной газированной воды с концентрацией углекислоты 2%, ρ=1г/см3. (Ответ: 3,84 г.) Задание 5. Океан, как насос, поглощает своими холодными водами диоксид углерода в полярных широтах и отдает CO2 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: C(2) + CO2(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 СО2. 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 + SiO2 = 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 СО2, 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 CO2 становится равной 0,2 моль/л. Рассчитайте концентрацию CO2 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 м2 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/м3) и содержанием СО в табачном дыме (5 . 10-5% по объему). 1,4 . 10-3 моль/м3, 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 CaCO3 может перевести в растворимый гидрокарбонат кальция состава Ca(HCO3)2 вода, в которой растворено 10 моль CO2? 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.) CO2, который выделится при использовании 1 чайной ложки (5 г) NaHCO3 и избытка CH3COOH. 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 м3 углекислого газа (при н.у.). Кремний Задание 1. Вы знаете, что диоксид кремния SiO2 – 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 Na2CO3 и известняк СаСО3 используются в производстве стекла согласно реакции: 6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 = Na2O.CaO.6SiO2 + 2CO2↑ 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/ м3). Какие металлы являются наиболее опасными при попадании в продукты?
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||