Задачи по химии с экологическим содержанием



Задачи по химии с экологическим содержанием

Афанасьева М.Н. МБОУ СОШ № 53 г. Курска

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

7

XVII век

26

XVIII век

28

Начало XIX века

50

Конец XIX века

65

XX век

80

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 СО2 и метана СН4.

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 С4Н10 и пропана С3Н8. 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 С4Н9ОН, 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 м3 СО2 выбрасывает двигатель внедорожника за один день, если среднегодовой пробег составляет 20 тыс. км?

Задание 3. В одном м3 воздуха содержится 0,00035 м3 углекислого газа. Рассчитайте, в каком объеме воздуха содержится 1моль углекислого газа.

Задание 4. Сколько частиц СО2 содержится в 1 моле воздуха? Сколько молей СО2 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 м3 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 м3 в сутки.

Задание 7. Определите, какое число молекул (формульных единиц) содержат порции веществ, часто применяемых в быту: 5 г пищевой соды (гидрокарбоната натрия) NaHCO3, 0,01 моль иода I2, 35 г поваренной соли (хлорида натрия) NaCl, 4 моль уксусной кислоты CH3COOH.

Задание 8. Какова абсолютная масса одной молекулы аммиака NH3, хлороводорода HCl, серной кислоты H2SO4, белого фосфора P4? Все перечисленные вещества очень токсичны и при попадании с воздухом в дыхательные пути вызывают сильнейшие отравления. Сколько молекул будут находиться в 1 м3 воздуха при содержании этих веществ, признанном неопасным, а именно: NH3 — 0,2 мг; HCl — 0,05 мг; H2SO4 — 0,3 мг; P4 — 0,1 мг.

Задание 9. Одинаковое ли (и какое именно) число молекул содержится в 1 г воды H2O и в 1 г кислорода O2? 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 NO2. Предельное безопасное содержание этих вредных газов в 1 м3 воздуха составляет 0,6 мг NO и 0,085 мг NO2. Каково безопасное количество (моль) этих газов в 1 м3 воздуха?

Задание 11. Такие виды рыб, как форель и хариус, очень чувствительны к чистоте воды. Если в 1 л природной воде содержится всего 3 . 10-6 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 2,5.1019 атомов Hg. Плотность жидкой ртути составляет 13,59 г/см3.

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 CuSO4 . 5H2O.

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 . 10-23 г?

Задание 15. Человек начинает ощущать едкий запах диоксида серы, если в 1 м3 воздуха содержится 3 мг этого вредного газа. При вдыхании воздуха с таким содержанием SO2 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 O2 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 CO2 в атмосферу. В этом обменном процессе между атмосферой и океаном участвуют ежегодно 100 млрд. т СО2. 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 СО2, измеренного при нормальных условиях, выделится при сгорании 1,2 кг угля? Сколько в этом объеме молекул газа?

Задание 2. Что тяжелее: 1 моль СО2, 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 м3. 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 2,69.1022 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 м3 пропана С3Н8 и какой объем углекислого газа СО2 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 СО2 в воздухе 50 лет назад и сейчас.

Выразите массовую долю СО2 в процентах.

Сколько молекул СО2 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 СО2 и метан СН4.

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 СО2), 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 NH3

Угарный газ CO

Углекислый газ CO2

Метан CH4

Сероводород H2S

Диоксид серы SO2

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 СН4

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 СО2

С в СО

С в СН4

S в SO3

S в SO2

S в H2S

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/м3. 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 I2O5 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/м3 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 15000С. 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 SO2. В воздухе он окисляется кислородом до оксида серы (VI) SO3, а затем, соединяясь с водой, которая всегда присутствует во влажном воздухе, образует серную кислоту Н2SO4.

Напишите уравнения этих двух реакций, укажите их тип.

Задание 2. Угарный газ СО окисляется кислородом до углекислого газа СО2, 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 NaHCO3 с соляной кислотой и сульфида натрия Na2S 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 SiO2, CrO3, MgO, Mn2O7, Cu2O, SO2, FeO, N2O3, K2O, NiO, Na2O, 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 4000С! 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:

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?

Что произойдет с земными океанами при таком же повышении температуры, как на Венере?

Какие химические реакции будут происходить в атмосфере Земли при высоких температурах, и к какому составу атмосферы они приведут?

Откуда может взяться достаточно углерода для возникновения большого количества углекислого газа?

Углекислый газ растворим в воде. Приведите пример таких растворов. Как они ведут себя при нагревании? Что будет происходить с растворением СО2 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/м3 для диоксида азота, 0,05 мг/м3 для диоксида серы, 0,008 мг/м3 для сероводорода, 0,03 мг/м3 для хлора. Рассчитайте массовые и объемные доли каждой вредной примеси и их молярные концентрации в воздухе.

1,8 . 10-6 моль/м3 диоксида азота; 7,8 . 10-7 моль/м3 диоксида серы; 2,3 . 10-7 моль/м3 сероводорода; 4,2 . 10-7 моль/м3 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?



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст




sitemap
sitemap