Роль и место самостоятельной работы на уроках и во внеурочное время в формировании научного мировоззрения и экологической культуры учащихся (стр. 8 из 13)
Ответ: V(Cl2) = 32,94л.
Задача 3. В результате аварии на производстве серной кислоты в сточные воды массой 400 кг попало 3,2 кг SO3. Вычислите массовую долю образующейся серной кислоты в сточных водах.
Решение:
SO3 + Н2О ® Н2SO4
m(SO3) ® v (SO3) ® v (H2SO4) ® m(H2SO4) ®w(H2SO4)
3,2 · 10-3 г 40 моль 40 моль 3920 г 9,72 · 10-3
Ответ: w(H2SO4) = 9,72 · 10-3 (0,972%)
Задача 4. На нефтеперерабатывающем заводе из-за поломки произошел аварийный сброс нефтепродуктов в ближайшее озеро. Масса сброшенных нефтепродуктов составила 500 кг. Выживут ли рыбы, обитающие в озере, если известно, что примерная масса воды в озере 10000 т. Токсическая концентрация нефтепродуктов для рыб составляет 0,05 мг/л.
Решение:
с = m/V0; с = 500 кг / (10 · 106) л = 500 ´ 106 мг / (10 · 106) л = 50 мг/л.
Ответ: с = 50 мг/л, что значительно больше токсической концентрации (0,05 мг/л).
Задача 5. При производстве фенолформальдегидных пластмасс произошел аварийный сброс фенола в ближайший водоем. Рассчитайте молярную концентрацию фенола в водоеме, если масса воды в нем — 10 000 m, a масса сброшенного фенола составляет 0,5 кг.
Решение:
m (С6Н5ОН) ® v (С6H5OH) ® c (С6H5OH)
500 г 5,3 моль 5,3 · 10-7 моль/л
Ответ: c (С6H5OH) = 5,3 · 10-7 моль/л.
Задача 6. В сточных водах химико-фармацевтического комбината был обнаружен хлорид ртути HgCl2, концентрация которого составила 5 мг/л. Для их очистки решили применить метод осаждения и в качестве осадителя использовали сульфид натрия Na2S массой 420 г. Будут ли достаточно очищены сточные воды, чтобы допустить их сброс в соседний водоем, содержащий 10000м3 воды? ПДК(НgС12) = 0,0001 мг/л. Объем сточных вод 300 м3.
Решение:
HgCl2 + Na2S = HgS¯ + 2NaCl
с (HgCl2)5 · 10-3 г/л
m (HgCl2) ® v(HgCl2)1500 г 5,52 моль
V0
300 · 10-3 л
по ур. реак.
m (Na2S) ® v (Na2S) ® v (HgCl2) ® vост(HgCl2) ® m (HgCl2)®с (HgCl2)
420 г 5,38 моль 5,38 моль 0,14 моль 39 г 0,127 мг/л
Ответ: с (HgCl2) = 0,127 мг/л, что значительно больше ПДК.
Задача 7. Выживут ли караси в озере объемом 500 000 м3, в воду которого попало 100м3 сточных вод сернокислотного завода, содержащих 1600 кг оксида серы(V1)? Токсическая концентрация серной кислоты для карасей равна 138 мг/л.
Решение:
m (SO3) ® v (SO3) ® v (Н2SO4) ® m (Н2SO4) ® с (Н2SO4)
1600 · 103 г 20 · 103 моль 20 · 103 моль 1960 · 103 г 3,92 мг/л
Ответ: c(H2SО4) = 3,92 мг/л, что значительно меньше токсической концентрации.
Задача 8. В результате вулканической деятельности образовалась смесь газов объемам 2000 м3 (н.у.), в которой объемная доля сероводорода составила 0,15. Сероводород полностью растворился в соседнем водоеме, объем воды в котором 5 · 10 м3. Можно ли использовать воду из данного источника в хозяйственно-питьевых целях, если ПДК(Н2S) = 0,05 мг/л?
Решение:
V0(смесь) ® V(H2S) ® v(H2S) V (H2O)
2000 м3 300 м3 (н.у.) 13,4 · 103 моль 5 · 109 л
® m (H2S) ® c (H2S)
455,4 · 103 г 91,1 · 10-6 г/л (0,091 мг/л)
Ответ: c (H2S) = 0,091 мг/л, т. е. больше ПДК. [10]
Задача 9. Концентрация ионов водорода в дождевых водах Нигерии во время грозы достигает 0,001 моль/л. Выполните следующие задания: 1) объясните появление ионов водорода в дождевой воде и напишите уравнения соответствующих реакций; 2) рассчитайте массу кислоты в дождевой воде массой 1 · 105 т (масса среднего грозового облака); 3) оцените массу углекислого газа, поступающую в атмосферу после выпадения таких осадков в районах, содержащих карбонатные породы.
Решение
1) при электрическом разряде (молнии) в воздухе образуются оксиды азота, которые в дальнейшем образуют азотную кислоту, эти процессы можно упрощенно записать в виде уравнений:
2NO + О2® 2NО2,
4NO2 + O2 + 2Н2О ® 4HNO3;
2) рассчитаем массу кислоты, образующейся при грозовых разрядах:
3) рассчитаем массу углекислого газа, образующегося при действии
 |
кислотного дождя на карбонатные породы:
Ответ: 1) см. химические уравнения в п. 1 решения; 2) m(НNО3) = 6,3 т; 3) m(СО2) = 2,2 т.
Задача 10. В Центральной Европе и Северной Америке бывают дожди, в которых концентрация ионов водорода достигает 1-10~4 моль/л (рН ss 4). Оцените массы серной и азотной кислот в 1 т дождевой воды, исходя из следующих предположений: 1) кислую среду создает только серная кислота; 2) только азотная кислота; 3) смесь кислот в молярном отношении 1:1. Проанализируйте, какая дождевая вода (из указанных) опаснее для мраморных и известняковых сооружений?
Решение:
 |
1) рассчитаем массу серной кислоты, содержащейся в 1 т дождевой воды:
2) рассчитаем массу азотной кислоты, содержащейся в 1 т дождевой воды:
3) рассчитаем массы серной и азотной кислот, исходя из того, что их количества одинаковы. Пусть х — количество (моль) каждой кислоты,
 |
содержащейся в 1 т воды. Учитывая, что общее количество ионов водорода равно 0,1 моль, записываем уравнение:
2х + x = 0,1 Þ х = 0,0333 моль.
Пояснение к решению. В этой задаче рассматривают разбавленные растворы сильных кислот и поэтому расчеты сделаны на основе предположений, что степени диссоциации кислот равны 100 % (в том числе для I и II ступени диссоциации серной кислоты).
Ответ: 1) m(Н2SO4) = 4,9 г; 2) m(НNО3) = 6,3 г; 3) m(Н2SO4) = 3,27 г; 4) m(НNО3) = 2,1 г. Дождевые воды равного объема и с одинаковой концентрацией ионов водорода реагируют с одинаковым количеством карбоната натрия, что видно из ионного уравнения:
СаСО3 + 2Н+® Ca2+ + Н2О + СО2.
Однако азотная кислота образует нитрат кальция, растворимость которого выше растворимости сульфата кальция и дигидрата сульфата кальция (гипса), и поэтому можно ожидать, что в присутствии азотной кислоты разрушение мраморных и известняковых сооружений будет идти быстрее.
Задача 11. В помещении V = 54 м3 разлилось 5,0 мл этиламина (r = 0,689 г/см3). Превышает ли его концентрация пдк (18 мг/м3)?
Решение:
Зная объем вещества и его плотность, найдем массу:
m = V. r
m = 5,0.0,689 = 3,445 г = 3445 мг
Для сравнения концентрации со значением ПДК этиламина найдем его концентрацию в приведенном помещении:
С = m/V = 3445 мг/ 54 м3 = 63,8 мг/м3.
63,8 / 18 = 3,5 раза
Ответ: Концентрация этиламина в помещении превышает значение его ПДК в 3,5 раза.
Задача 12. В результате аварии в цеху, размеры которого составляют 4 ´ 9 ´ 10 м произошла утечка 23 г 50 %-ного раствора триэтиламина (ПДК = 10 мг/м3). Превышает ли концентрация триэтиламина а помещении его ПДК?
Решение:
Найдем объем помещения:
V = 4´9´10 = 36000 м3
Найдем массу триэтиламина, зная его концентрацию:
23 г´ 0,5 = 11,5 г триэтиламина
С = m/V = 1150 мг/3600 м3 = 0,32 мг/м3
Ответ: концентрация триэтиламина не превышает значение его ПДК
Задача 13. В цеху хранится 8,5 г аллиламина. Каков должен быть объем помещения, чтобы в случае аварии концентрация аллиламина не превысила значение его ПДК (ПДК = 0,5 мг/м3)?
Решение:
Найдем объем помещения из выражения для его концентрации:
С = m/V; V = m/C
V = 8500 / 0,5 = 17000 м3
Ответ: Объем помещения должен быть больше 17000 м3.
Задача 14. В лаборатории размерами 28 ´ 20 ´ 3 м было разлито 1,62 мл бутиламина (ПДК = 10 мг/м3, r = 0,7401 г/мл) и 1,2 мл дипропиламина (ПДК = 5 мг/м3,r = 0,7384 г/мл). Составляет ли угрозу здоровью персонала такая ситуация?
Решение:
Найдем массу веществ:
m = r´ V
для бутиламина m = 0,7401 ´ 1,62 = 1,2 г = 1200 мг
для дипропиламина m = 0,7384 ´ 1,2 = 0,9 г = 900 мг
Найдем объем помещения:
V = 28 ´ 20 ´ 3 = 1680 м3
Концентрация веществ:
С1 = m/V = 1200 / 1680 = 0,71 мг/м3
С2 = m/V = 900 / 1680 = 0,54 мг/м3
Ответ: Данная утечка не представляет особой угрозы здоровью персонала.
По вышеприведенным схемам учащимся предлагается составить задачи.
Задача 15. 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.
Решение.
Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:
Ca(OH)2 = Ca2+ + 2 OH-; рН > 7
c{Ca(OH)2} = 0,02 моль/л; pH = ?
В соответствии с уравнением реакции равновесная молярная концентрация анионов OH- вдвое больше концентрации гидроксида кальция c{Ca(OH)2}:
[OH-] = 2c{Ca(OH)2}
рН = 14 - pOH = 14 + lg[OH--] = 14 + lg 2c{Ca(OH)2} = 12,6
Ответ. Водородный показатель известковой воды равен 12,6.
Задача 16. Рассчитайте, на сколько градусов поднялась бы температура вашего тела после стакана сладкого чая, если бы весь поступивший с чаем сахар сразу окислился в организме до углекислого газа и воды. В расчетах следует принять, что в одной чайной ложке содержится 10 г сахара; теплоемкость тела равна теплоемкости воды и составляет 4,2 кДж/(кг * К); тепловой эффект реакции окисления сахарозы равен 5650 кДж/моль; масса человека 60кг.