Задачи по химии с экологическим содержанием

Скачать 0.95 Mb.

Название	Задачи по химии с экологическим содержанием
страница	7/7
Дата	25.02.2016
Размер	0.95 Mb.
Тип	Документы

1 2 3 4 5 6 7

Задание 1. Метанол СН₃ОН 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 О₂, так как тратится на окисление метанола по схеме:

2CH₃OH + O₂ → 2HCHO + 2H₂O

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/м³, а в воде — 0,001мг/м³. 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/м³, 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/м³, а санитарные нормы требуют, чтобы примесь формальдегида в воздухе не превышала 0,003 мг/м³. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию формальдегида: а) при полном соответствии воздуха санитарным нормам; б) при появлении запаха формальдегида.

1,0 ^.10^-7 моль/м³ и 1,7 ^. 10^-6 моль/м³ 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 CO₂ 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 СО₂).

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 C₆H₁₂O₆. 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.

1 2 3 4 5 6 7