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 → СО₂ → Н₂СО₃ → СаСО₃

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 CuSO₄*5H₂O, 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 H₂O, равной 0,03 моль/л, скорость реакции составляет 6,1 ^. 10^-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 HNO₃ 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 м³.

3,0 ^. 10^-3% (4,8 ^. 10^-4 моль/л) HNO₃; 2,25 кг HNO₃

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 MgSO₄ ^. 7H₂O пойдет на приготовление 200 л 3%-ного (в расчете на безводную соль) раствора сульфата магния? Плотность 3%-ного раствора MgSO₄ равна 1,03 г/мл. Какая площадь сада может быть обработана полученным раствором, если норма внесения сульфата магния составляет 25 г/м²?

12,3 кг MgSO₄ ^. 7H₂O

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 CuSO₄ ^. 5H₂O (4 г на 10 л воды). Рассчитайте молярную концентрацию и массовую долю (в процентах) CuSO₄ в этом растворе. Плотность раствора 1,03 г/мл.

1,6 ^. 10^-3 моль/л (0,025%) CuSO₄

Задание 14. Хранение ценного удобрения - нитрата аммония на открытой площадке, а не на складе под крышей, привело к аварии. Во время ливня 15 т NH₄NO₃ растворилось в дождевой воде и было смыто в близлежащий водоем. Выживет ли рыба в этом водоеме емкостью 7000 м³, если токсическая массовая доля нитрата аммония в воде равна 0,08%?

Рыба не выживет, поскольку содержание NH₄NO₃ в воде составит 0,21% (выше токсической нормы)

Задание 15. Будет ли вредна для здоровья питьевая вода, если в ней содержится: а) 3,6 ^. 10^-6 моль/л Fe²⁺; б) 1,7 ^. 10^-7 моль/л Ni²⁺; в) 1,9 ^. 10^-7 моль/л Cr³⁺? Для питьевой воды санитарными нормами допускается содержание железа (II), равное 0,2 г/м³; никеля (II) - 0,1 г/м³; хрома (III) - 0,05 г/м³?

Не будет, поскольку содержание Fe²⁺, Ni²⁺, Cr³⁺ 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 ^. 10^-5 моль/л Cu²⁺? 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 Cu²⁺ 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 глю-козы и 5 г безводного сульфата алюминия. Как изменится рекомендуемый объем воды и масса соли алюминия, если вместо безводного Al₂(SO₄)₃ используется кристаллогидрат сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ ^.18H₂O?

9,74 г Al₂(SO₄)₃ ^.18H₂O

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 CaCl₂^.6H₂O. Какой объем воды и какую массу соли кальция надо будет взять, если вместо шестиводного кристаллогидрата CaCl₂^.6H₂O придется использовать а) двухводный кристаллогидрат CaCl₂^.2H₂O; б) безводный хлорид кальция CaCl₂?

а) 6,7 г CaCl₂ ^. 2H₂O б) 5,1 г CaCl₂

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 H₂C₂O₄ в виде кристаллогидрата состава H₂C₂O₄^.2H₂O. Определите массу воды, содержащуюся в 150 г этого кристаллогидрата.

42,9 г H₂O 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 (HOOCCH₂)₃C(OH)COOH^. H₂O. 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) CaSO₄ ^. 2H₂O (гипс); б) 2CaSO₄ ^.H₂O (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 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 SO₄^2-; 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 океанахи 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?

29. Задачи с экологическим содержанием

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.

Название и химическая формула	ПДК в воздухе, мг/м^3
Азотная кислота HNO3	0,15
Анилин C6H5NH2	0,03
Ацетон (CH3)2CO	0,35
Бром Br2	0,04
Диоксид азота NO2	0,04
Диоксид серы (сернистый газ) SO2	0,05
Дисульфид углерода (сероуглерод) CS2	0,005
Йод I2	0,03
Монооксид углерода (угарный газ) CO	3
Озон O3	0,03
Ртуть Hg	0,0003
Серная кислота H2SO4	0,1
Сероводород H2S	0,008
Хлор Cl2	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 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:

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, 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.

Задание 14. Карл-Вильгельм Шееле в 1774 году получил кислород термическим разложением перманганата калия KMnO₄. Помимо кислорода, при этом получаются оксид марганца(IV) и манганат калия K₂MnO₄. 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 SO₂. 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 (H₂S) и хлором (SCl₂).

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/м³. 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 SO₂, 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 FeS₂. При его обжиге наблюдается наибольшее количество вредных выбросов в атмосферу.

4FeS₂ +11 O₂=8SO₂↑ +2Fe

Определите объем SO₂, 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 FeS₂. 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 SO₂ в воздухе равно 2,75 мг/м³. Во сколько раз этот показатель превышает значение предельно допустимой санитарной нормы, равное 7,8 ^. 10^-6 моль/м³?

В 5,5 раз

Задание 11. Чтобы приготовить бордосскую смесь (препарат против фитофторы – грибкового заболевания огородных растений), используют медный купорос CuSO₄^.5H₂O. Рассчитайте число атомов кислорода и водорода, которые содержатся в 350 г этого вещества. (75,8^.10²³; 84,2^.10²³)

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.

Д