Бюллетень
Викторина
Глава
Диплом
Доклад
Задачи по химии с экологическим содержанием
 Скачать 0.95 Mb.
|
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 KNO3) при допустимой норме 200 мг/кг. Можно ли употреблять в пищу капусту, содержащую в 1 кг 2,4 . 10-3 моль KNO3? Нельзя, поскольку содержание KNO3 равно 242 г/кг (выше допустимого по санитарным нормам) Задание 23. Во сколько раз надо разбавить водой промышленные сточные воды, содержащие а) 42 г/м3 сульфата магния; б) 6 г/м3 фосфата натрия; в) 12 г/м3 хлорида марганца (II); г) 16 г/м3 хлорида цинка, чтобы были соблюдены санитарные нормы по этим вредным отходам? Предельно допустимые концентрации в воде равны: 1,7 . 10-4 моль/л (MgSO4); 3,0 . 10-6 моль/л (Na3PO4); 1,6 . 10-6 моль/л (MnCl2); 7,3 . 10-7 моль/л (ZnCl2). В 2 раза (MgSO4), в 12 раз (Na3PO4), в 60 раз (MnCl2), в 160 раз (ZnCl2) 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 SO42- ; 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 Fe2+ в такой загрязненной воде. Плотность воды считайте равной 1 г/мл. 0,89 . 10-5 моль/л Fe2+; 5 . 10-5% Fe2+ Задание 26. Жесткость воды обусловлена присутствием в ней катионов кальция или магния. Содержание этих ионов, равное (4 - 8) . 10-3 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% Ca2+ или 0,096 - 0,019% Mg2+; очень жесткая вода: 0,048% Ca2+ или 0,029% Mg2+ 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 Na2B4O7. Сколько кристаллической буры - кристаллогидрата тетрабората натрия состава Na2B4O7 .10H2O требуется для приготовления 150 л 3%-ного раствора тетрабората натрия (плотность этого раствора равна 1000 г/л)? 8,53 кг Na2B4O7 . 10H2O. 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 м3. 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)2. 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 NH3 . H2O в 0,002М растворе, если его рН равен 10,3 при 25 oС. 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 м3. 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+ + CaCO3 = Ca2+ + CO2 + H2O. Рассчитайте объем CO2 (при н.у.), который выделяется при обработке 200 л воды со значением рН = 3,3 избытком CaCO3. 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 H2CO3, 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 CCl2O. 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 м3 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(NO3)2. 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 СО2, 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 СН4 → 2Н2↑ + 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 Cl2 (при н.у.) число молекул равно 1 . 1025? 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: Cl2 + H2O = 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 Na2CO3, 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 NH3 из сточных вод достигается окислением его хлором Cl2, бромом Br2 или в щелочной среде хлоратом калия (бертолетовой солью) KClO3. Составьте уравнения реакций окисления аммиака бромом (продукты реакции – азот N2 и бромоводород HBr) и бертолетовой солью в присутствии натриевой щелочи NaOH (продукты реакции - натриевая селитра NaNO3, хлорид калия KCl и вода H2O). 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 Na2SO3. Какая масса сульфита натрия потребуется для поглощения всего хлора из 5000 м3 воздуха, если содержание в нем Cl2 в 10 раз превышает среднесуточное предельно допустимое и составляет 0,3 мг/м3? Задание 8. Рассчитайте объем (при н.у.) хлора, который идет на обеззараживание 10 м3 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 O3, 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? (9,03.1025; 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? (0,33.1023; 0,37.1027) 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.
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 м3 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:
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, CCl3F, CCl2F2, CClF3. 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. |