Педагогический проект "Дидактические материалы экологической направленности"
материал по химии (8,9,10,11 класс) по теме

Томская область Бакчарский район

МБОУ «Парбигская средняя общеобразовательная школа»

Педагогический проект

«Дидактические материалы экологической направленности»

Разработчик:

Дьяченко Людмила Александровна

Учитель химии МБОУ «Парбигская СОШ»

2011год.

Актуальность проекта.

Среди современных проблем, стоящих перед мировым сообществом, особенно выделяется одна проблема – ухудшение качества среды обитания человека. Рост загрязнения среды проявляется наглядно и вызывает у людей эмоциональную критику, которая, к сожалению, бывает мало аргументированной.

  В современной системе образования учащиеся получают лишь общетеоретические представления, не связанные с повседневной жизнью и экологическими проблемами. Экологические проблемы воспринимаются людьми абстрактно и не увязываются с деятельностью самих людей.

  Сегодняшняя система образования призвана положить в основу формирования личности новый тип мышления и поведения в окружающей среде – экологический. Экологическое образование предполагает формирование убеждённости каждого человека в объективной необходимости сохранить созданные природой и человеком ценности.

  Большая роль в экологическом образовании школьников отводится химии, т.к. в основе любых процессов, протекающих в организме, лежат химические реакции. Тем более важна роль химии при оценке влияния человека на конкретные экосистемы и биосферу в целом.

Проблема: Для формирования экологического мышления школьников на уроках химии необходимо выполнение задач, упражнений, тестов с экологическим содержанием. Задания, включённые в школьные учебники, не позволяют сделать это, т.к. они в большей степени абстрагированы от повседневной жизни человека и экологических проблем общества.

Объект проектной деятельности: экологизация химического образования в 8 – 11 классах.

Предмет проектной деятельности: методические материалы экологической направленности.

Цель проекта: Создать дополнительные материалы экологической направленности для занятий по химии в 8 – 11 классах.

Задачи проекта:

1. проанализировать содержание задач и упражнений, помещённых в учебниках и сборниках задач по химии;
2. изучить литературу по проблеме;
3. сделать подборку дидактических материалов экологической направленности, составить экологические задачи с региональной спецификой;
4. составить сборник дидактических материалов экологической направленности.

Гипотеза: Если использовать на уроках химии дидактические материалы экологической направленности, это позволит школьникам осознать взаимосвязь изучаемого предмета с жизнью, научиться принимать правильные решения в конкретных жизненных ситуациях, связанных с разрешением экологических проблем.

Участники проекта: учащиеся 8 – 11 классов

Условия реализации проекта: Для реализации проекта необходимы временные, материально-технические, информационные ресурсы. Работа над проектом продолжалась с января по сентябрь 2011 года. Были тщательно проанализированы задания учебников и сборников задач, которыми школьники пользуются на уроках химии. Недостаточность заданий экологического содержания побудило сделать подборку материалов экологической направленности. Помощь в этой работе оказала хорошая материально техническая база учебного кабинета: наличие компьютера с выходом в Интернет, учебно-методической литературы, периодических методических изданий (журнал «Химия в школе»).

Этапы реализации проекта.

Литература:

1. Аликберова Л.Ю., Хабарова Е.И. Задачи по химии с экологическим содержанием М., Центрхимпресс, 2001г.
2. Безуевская В.А. Химические задачи с экологическим содержанием // Химия в школе №2  2000 г.
3. Быстрицкая Е.В. Составление и решение расчётных задач с прикладным содержанием // Химия в школе №7  2000 г.
4. Грамм-Осипова, О.Д.Арефьева Расчётные задачи с экологическим содержанием // Химия в школе №7  2000 г.
5. Ерыгин Д.П. Фоминых Н.А. Задачи экологического содержания в курсе органической химии // Химия в школе № 5-6 1992 г.
6. Егорова Н.В. Наш подход к экологическому образованию учащихся // Химия в школе №5 2002 г.
7. Ермаков Д.С., Жарикова Е.А., Ленина О.Ф.  Задачи с практическим содержанием на начальном этапе изучения химии // Химия в школе №5 2006 г.
8. Заикина Е.А. Природные источники углеводородов // Химия в школе №7 2002 г.
9. Канаш В.А. Задачи с использованием данных об анестезирующих средствах // Химия в школе №2 2007 г.
10. Лукашевич О.Д. Колбек М.В. Чистая вода – для всех: методическое пособие //г.Томск, Печатная мануфактура, 2005г.
11. Мартыненко Б.В., Михалева М.В. Задачи о природных объектах // Химия в школе №6 1995 г.
12. Дьяченко Л.А. Задачи 36,37,38,39,40.

Интернет – ресурсы:

1. http://city-atmosphere.ru/tomsk-ecology/kolichestvo-avto-v-tomske 
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Томская_область#cite_note-Perepis_2010-1 
3. http://www.erudition.ru/referat/ref/id.31475_1.html 
4. http://www.greenstand.ru/news/view/790.html 

Приложение 1.

Дидактические материалы экологической направленности

    8 - 11 класс

1. Задача

При очистке сточных вод, содержащих органические ве щества, методом брожения выделился газ с плотностью по кислороду 0,5, содержащий 75% углерода, 25% водорода и используемый на водоочистительных станциях как горючее. Что это за газ? Укажите его формулу.

Решение:

Мr(CxHy) = 0,5 ∙ 32 =16

x : y = 75/12 : 25/1 = 6,25 : 25

x : y = 1 : 4

Мr(CH4) = 16

Ответ: метан СН4

2. Задача

Хлор, применяемый для дезинфекции питьевой воды, по лучают электролизом расплава хлорида натрия. Помимо га зообразного хлора при электролизе хлорида натрия образует ся жидкий металлический натрий.

а) Сколько граммов хлорида натрия необходимо для по лучения 355 г газообразного хлора? б) Какой объем будет занимать это количество газа при н. у.?

Решение:

2NaCl = 2Na + Cl2

M(Cl2) = 71 г/моль

n(Cl2) = 355/71 = 5 моль

n (NaCl) = 2n (Cl2) = 10 моль

М(NaCl) = 58,5 г/моль

m(NaCl) = 58,5 ∙ 10 = 585 г

V(Cl2) = Vm ∙ n = 22,4 ∙ 5 = 112 л

Ответ: m(NaCl) = 585 г; V(Cl2) = 112 л.

3. Задача

Картофель, выращенный вблизи шоссе, всегда содержит весьма ядовитые соединения свинца. В пересчете на металл в 1кг такого картофеля было обнаружено 0,001 моль свинца. Определите, во сколько раз превышено предельно допустимое содержание свинца в овощах, значение которого равно 0,5мг/кг?

 Решение:

m(Pb) = n ∙ M = 0,001 ∙ 207 =0,207г (207мг)

207/0,5 = 414

Ответ: ПДК свинца в овощах, выращенных вблизи шоссе, превышено в 414 раз.

4. Задача

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 кислорода воздуха и воды диоксид серы превращается в серную кислоту. Однако далеко не все производства, в выбросах которых содержится диоксид серы, имеют современные сооружения для газоочистки. Чаще применяется разбавление выбросов чистым воздухом или 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 диоксида серы в воздухе равно 2,75 мг/м3. Во сколько раз этот показатель превышает значение предельно допустимой концентрации, равное 7,8∙10-6 моль/м3.

Решение:

M(SO2) = 64г/моль

n(SO2) = 0,00275/64 = 42,9 ∙ 10-6 моль

42,9 ∙ 10-6 моль/м3 : 7,8∙10-6 моль/м3 = 5,5

Ответ:  ПДК диоксида серы превышена в 5,5 раз.

5. Задача

На нефтеперерабатывающем заводе из-за поломки произошел аварийный выброс нефтепродуктов в ближайшее озеро. Масса сброшенных продуктов составила 500 кг. Выживут ли рыбы, обитающие в озере, если известно, что примерная масса воды в озере 10000 т. Токсичная концентрация нефтепродуктов для рыб составляет 0,05 мг/л.

Решение:

m(нефтепрод.) = 5 ∙ 108мг

V(H2O) = 107л

5 ∙ 108мг/107л = 50 мг/л

ПДК = 0,05 мг/л, значит она превышена в 1000 раз.

Ответ: Рыбы, обитающие в озере, не выживут, т.к. токсичная концентрация нефтепродуктов превышена в 1000 раз.

6. Задача

 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.

Решение:

М(CuSO4∙5H2O) = 250 г/моль

n(CuSO4∙5H2O) = 350/250 = 1,4 моль

N(CuSO4∙5H2O) = n ∙ NA = 1,4 ∙ 6,02 ∙ 1023

N(O) = 9 ∙ 8,43∙1023 = 75,8 ∙1023

N(H) = 10 ∙ 8,43∙1023 = 84,3 ∙1023

Ответ:  N(O) = 75,8 ∙1023;  N(H) = 84,3 ∙1023

7. Задача

 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?

Решение:

φ(О2) = 21%

m(O2) = 25 ∙ 0,21 = 5,25 кг (вдыхает человек в сутки)

1825/5,25 = 347,619 (347 суток 14 часов 52 минуты)

Ответ:  347 суток 14 часов 52 минуты.

8. Задача

Такие виды рыб, как форель и хариус, очень чувствительны к чистоте воды. Если в 1 л природной воды содержится всего 3∙10-6 моль серной кислоты (которая может попасть в реки с промышленными стоками или за счёт кислотных дождей), то мальки этих рыб погибают. Вычислите массу серной кислоты в 1 л воды, которая представляет собой смертельную дозу для мальков форели и хариуса.

Решение:

М (H2SO4) = 98 г/моль

m = n ∙ M

m (H2SO4) = 3∙10-6 ∙ 98 = 294 ∙ 10-6 г

Ответ:  294 ∙ 10-6 г.

9. Задача

Фосфид цинка (Zn3P2)весьма ядовит и используется для борьбы с грызунами. Летальная доза для средней серой крысы составляет 20,56 мг, а для мыши – 4,1 мг. Какое количество мышей и крыс может погибнуть от 0,16 ммоль фосфида цинка?

Решение:

M (Zn3P2) = 257 мг/моль

m (Zn3P2) = 257 ∙ 0,16 = 41,12 мг

41, 12/20,56 = 2

41,12/4,1 = 10

Ответ:  2 крысы; 10 мышей.

10. Задача

У некоторых черепах и морских птиц имеется специальная железа для опреснения морской воды, поступающей в организм, и для выведения солей из крови. Соли в виде крепкого рассола (55г/л) выделяются из организма: у черепах – из глаз, а у птиц – с кончика носа. Определите массу солей, которые содержатся в 10 мл выделяющегося рассола.

Решение:

В 1л рассола содержится 55г солей

В 0,01л содержится в 100 раз меньше, т.е. 0,55г солей

Ответ:  0.55 г.

11. Задача

Первым кровезаменителем, которым воспользовались хирурги ещё в 1960-х гг., был 0,85%-ый водный раствор хлорида натрия. Вычислите количество вещества хлорида натрия, необходимого для получения 550,6 г раствора, массовая доля соли в котором 0,85%.

Решение:

ω = mв-ва/mр-ра

m(NaCl) = mр-ра ∙ ω

m(NaCl) = 550,6 ∙ 0,0085 = 4,68 г

М(NaCl) = 58,5 г/моль

n(NaCl) = 4,68/58,5 = 0,08 моль

Ответ:  0,08 моль.

12. Задача

  При сжигании 2 т одного из компонентов гайской руды — сульфида цинка, содержащего 3%    негорючих примесей, образовался загрязняющий атмосферу города сернистый газ. Определите объём образовавшегося газа и предложите эффективные способы обез вреживания оксида серы (IV).

Решение:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

m(ZnS) = 2000 ∙ 0,97 = 1940 кг

M(ZnS) = 87кг/кмоль

n(ZnS) = 1940/87 =22,3 кмоль

n(SO2) = n(ZnS) = 22,3 кмоль

V(SO2) = 22,4 ∙ 22,3 = 499,5 м3

Ответ: V(SO2) = 499,5 м3

Утилизация оксида серы (IV):

1. Классический процесс Клауса:

SO2 + 2Н2S = 3S + 2Н2О

так получают серу в Оренбурге, Астрахани, Норильске.

2. Поглощение известняком:

                          2CaCO3+2SO2+O2 → 3CaSO4+2CO2↑.

3. Аммиачный способ:

SO2 + 2NНз + H2O = (NH4)2S03;

(NН4)2SО3 + SO2 + Н2О = 2NH4HSO3;

2NН4НS03 + (NH4)2SО3= 2(NН4)2S04 + S↓ + H2O

13. Задача

В сточных водах химико-фармацевтического комбината был обнаружен хлорид ртути HgCl2, концентрация которого составила 5 мг/л. Для его очистки решили применить метод осаждения. В качестве осадителя использовали сульфид натрия (Na2S) массой 420 г. Будут ли достаточно очищены сточные воды, чтобы допустить их сброс в соседний водоем, содержащий 10 000 м3 воды?  ПДК (HgCl2) = 0,0001 мг/л. Объем сточных вод 300 м3.

Решение:

HgCl2 + Na2S = HgS + 2NaCI

C(HgCI2) = 5 мг/л = 5 ∙ 10-3г/л;   V=300 м3 = 300 ∙ 10 3л;

m(HgCl2) = m ∙ V = 1500г

M(HgCl2) = 272г/моль

n(HgCl2) = m/M = 5,52 моль

M(Na2S) = 78г/моль

n(Na2S) = 420/78 = 5,38 моль.

Согласно уравнению реакции в недостатке содержится сульфид натрия, в избытке - хлорид ртути. Останется хлорид ртути количеством 0,14 моль, m = 0,14 моль ∙ 272, г/моль = 38 г.

m (HgCl2) = 38 г;

Находим ПДК в сточных водах:

с = m/V = 38000/300000 = 0,127мг/л

Это число значительно превышает ПДК. Однако при сбросе сточных вод в природный водоем концентрация хлорида ртути понизится и будет равна:

с = m/V = 38000/10300000 = 0,0037мг/л

Полученное число также больше ПДК. Таким образом, сброс воды недопустим.

Ответ: с(HgCl2) = 0,127 мг/л в сточных водах и 0,0037 мг/л в открытом водоеме, что значительно больше ПДК.

14. Задача

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.) необходимо поглотить в системах газоочистки при получении 125 т серы на химзаводе?

Решение:

M(H2S) = 34кг/кмоль;  

1т (S) – 3кг (H2S)

125т (S) – 375кг (H2S)

n(H2S) = 375/34 = 11,03кмоль

V(H2S) = 22,4 ∙ 11,03 = 247м3

Ответ:  V(H2S) = 247м3.

15. Задача

В природе постоянно происходит круговорот биогенных элементов: углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота и др. Человек в процессе своей деятельности вмешивается в круговорот веществ, используя минеральное сырье для своих нужд. Какая масса углерода должна превратиться в CO2, чтобы получить 1 л минеральной газированной воды с концентрацией углекислоты 2%, ρ=1г/см3.

Решение:

C  CO2  H2CO3

m(газ.воды) = V ∙ ρ = 1000 ∙ 1 = 1000 г

m(H2CO3) = 1000 ∙ 0,02 = 20 г

n(H2CO3) = 20/62 = 0,32 моль

n(C) = n(H2CO3) = 0,32 моль

m(C) = 0,32 ∙ 12 = 3,87 г

Ответ:  m(C) = 3,87 г

16. Задача

Историки полагают, что случаи отравления соединениями свинца в Древнем Риме были обусловлены использованием свинцовых водопроводных труб. Свинец в присутствии диоксида углерода взаимодействует с водой. При этом образуется растворимый гидрокарбонат свинца:

Рb + СО2 + Н2О = РbСО3 + Н2↑

РbСО3 + СО2 + Н2О = Рb(НСО3)2

Катионы свинца не приносят вреда здоровью, если их содержание в воде не превышает 0,03 мг/л. Во сколько раз оно было превышено, если считать, что 1 литр водопроводной воды содержал 0,0000145 моль Рb2+?

Решение:

m(Рb2+) = n ∙ M = 0,0145 ∙ 10-3 ∙ 207 = 3 ∙ 10-3г = 3мг

3/0,03 = 100

Ответ:  Содержание катионов свинца в воде было превышено в 100 раз.

17. Задача

Споровые грибы (боровики, подосиновики и подберёзовики) накапливают бром. Массовая доля брома в этих грибах примерно 1,4 ∙ 10-3 %. Рассчитайте, какая масса брома содержится в 1 т таких грибов.

Решение:

ω = mв-ва/mсмеси

m(Br) = 1000 ∙ 14∙10-6 = 0,014 кг

Ответ:  m(Br) = 14 г

18. Задача

Морскую воду используют для получения брома. После частичного испарения воды через полученный рассол пропускают хлор. Затем бром извлекают с помощью водяного пара. Отделяют, перегоняют и сушат. Сколько литров воды из Мёртвого моря, содержание бромид-ионов в которой 5 г/л, потребуется для получения 160 г брома?

Решение:

2Br- + Cl2 = Br2 + 2Cl-

n(Br2) =160/160 = 1 моль

n(Br-) = 2 моль

m(Br-) = 2 ∙ 80 = 160 г

В 1 л морской воды содержится 5г Br-

В х л морской воды содержится 160г Br-

Составим пропорцию: 1/х = 5/160

х = 32 л

Ответ:  32 л.

19. Задача

Косметическая пудра – великолепный адсорбент влаги, её водопоглощающая способность обеспечивается входящими в состав рисовым крахмалом, стеаратом цинка, оксидами цинка и титана. Определите массу оксида цинка, который необходимо взять для получения 1 кг пудры, если массовая доля его составляет 0.01%

Решение:

ω = mв-ва/mсмеси

m(ZnO) = 1000 ∙ 0,0001 = 0,1 г

Ответ:  m(ZnO) = 0,1 г

20. Задача  

Массовая доля фосфора составляет примерно 1% от массы тела человека. Рассчитайте массу фосфора в вашем организме. В каком количестве плавленого сыра с массовой долей фосфора 0,8% содержится такая же масса его, как в вашем организме?

Решение:

Допустим, что масса тела составляет 60 кг.

m(P) = 60 ∙ 0,01 = 0,6 кг

ω = mв-ва/mсмеси

m(сыра) = 0,6/0.008 = 75 кг

Ответ:  0,6 кг; 75 кг.

21. Задача

Урожай картофеля уносит с 1 га почвы около 200 кг химически связанного азота. Какую массу азотного удобрения надо внести на 1 га пашни, чтобы возместить убыль азота нитратом аммония, если массовая доля его в удобрении составляет 32%?

Решение:

М(NH4NO3) = 80 г/моль

ω (N) = 28/80 = 0,35

m(NH4NO3) = m(N)/ω = 200/0,32 =571,43 г

m(удобрения) = 571б43/0б32 = 1785,7 кг

Ответ:  1785,7 кг.

22. Задача

В результате сгорания серосодержащих веществ образовалось 448 л (н.у.) оксида серы (IV). Определите массу серной кислоты, которая может получиться и выпасть в виде кислотного дождя, если её выход составляет 70% от теоретически возможного.

Решение:

SO3 + H2O = H2SO4

n (SO3) = 448/22,4 = 20 моль

n (H2SO4) = n (SO3) = 20 моль

m(H2SO4) = 98 ∙ 20 = 1960 г (теор. выход)

m пр.вых. = 1960 ∙ 0,8 = 1568 г

Ответ:  1568 г.

23. Задача

О наркотическом действии оксида азота(I) N2O («веселящего газа») было известно ещё в конце XVIIIв., но для обезболивания его стали использовать лишь в середине следующего века. Газ и сегодня в арсенале анестезиологов, хотя широкому его применению мешает недостаточное расслабление мышц при его действии. Обычно N2O применяют вместе с кислородом, причём плотность этой газовой смеси по гелию равна 10,4. Установите объёмную долю «веселящего газа» в смеси.

Решение:

М(смеси) = 4 ∙ 10,4 = 41,6 г/моль

Пусть в 1 моль газовой смеси содержится х моль  N2O (М = 44 г/моль), тогда количество О2 (М = 32 г/моль) составляет (1 - х) моль.

Составим уравнение: 44х + 32(1 - х) = 41,6

х = 0,8

φ(N2O) = 80%

Ответ:  80%

24. Задача

  В настоящее время муравьиную кислоту получают из природного газа путем каталитического окисления содержащегося в нем метана. Вычислите объем природного газа (и. у.), необходимого для получения муравьиной кислоты массой 69 т, если объемная доля метана в нем равна 0,95. Определите преимущества данной технологии по сравнению с методом получения муравьиной кислоты путем разложения формиата натрия серной кислотой при охлаждении раствора.

Решение:

СН4 + 3[О] →НСООН+Н2О

n(НСООН) = m/M = 69000/46 =1500 кмоль;

V(СН4) =n∙Vm = 1500 ∙ 22,4 = 33600 м3 = 33,6 ∙ 103м3

V(природного газа)=33,6 ∙ 103: 0,95 = 35,37 ∙ 103м3

Ответ: V(природного газа)=33,6 ∙ 103: 0,95 = 35,37 ∙ 103м3

 Современный способ получения муравьиной кислоты дает экономическую выгоду, так как его использование уменьшает расход ценного сырья. Данная технология получения муравьиной кислоты имеет и экологическую выгоду в сравнении с синтезом кислоты из формиата натрия, который осуществляется в несколько стадий и дает в качестве побочных продуктов производства соли серной кислоты, кислотные и щелочные сточные воды.

Природный газ данного объема почти полностью расходуется на получение муравьиной кислоты. Следовательно, выброс отходов производства в окружающую среду уменьшается по сравнению с методом получения ее разложением формиата натрия, так как используется малоотходная технология.

25. Задача

Накопление углекислого газа в атмосфере становится опасным загрязнением – приводит к парниковому эффекту. Какой объем CO2 попадает в атмосферу при сжигании 100 г полиэтилена (100 шт. использованных пакетов)?

Решение:

(-CH2-CH2-)n + 3nO2  2nCO2 + 2nH2O

М(С2Н4)n = 28∙n г/моль

Vm = 22,4 л/моль

Составим пропорцию: 100/28n = x/44,8n

x = 100∙44,8/28

x = 160 л

Ответ:  V(CO2) = 160л

26. Задача

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 %?

Решение:

Формула лимонной кислоты – С6Н8О7 (2- гидрокси-1,2,3-пропантрикарбоновая кислота).

η = mпр./mтеор.

m теор  = mпр./η = 1/0,85 = 1,176 кг

m(листьев) = 1,176/0,03 = 39,2 кг

Ответ:  39,2 кг.

27. Задача

 В лабораторных спиртовках этиловый спирт сгорает с выделением СО2 и Н2О. Вычислите объем СО2, который накопился в химическом кабинете объемом 288 м3, если на каждом из 18 столов за время работы учеников сгорает 2,3 г спирта.

 Рассчитайте объемную долю СО2 и поясните, окажет ли он влияние на самочувствие учащихся, работающих в кабинете, если учесть, что объемная доля СО2 в атмосферном воздухе составляет 0,03%. Если же его содержание превышает 4%, то происходит раздражение дыхательных путей, возникают шум в ушах и головная боль.

Решение:

C2H6O + O2  2CO2 + 3H2O

m(C2H6O) = 18 ∙ 2,3 = 41,4 г

M(C2H6O) = 46 г/моль

n(C2H6O) = 41,4/46 = 0,9 моль

n(CO2) = 2 n(C2H6O) = 1,8 моль

V(CO2) =1,8 ∙ 22,4 = 40,32 л

φ(CO2) =40,32/288000 = 0,00014 (0,014%)

Ответ:  Объёмная доля СО2 в кабинете химии не превышает допустимую норму, поэтому он не окажет отрицательного влияния на самочувствие учащихся.

28. Задача

ПДК фенола в местах водопользования составляет 0,001 мг/л. Рассчитайте, во сколько раз концентрация фенола будет превышать ПДК, если в водоем вместимостью 104 м3 со сточными водами коксохимического предприятия было сброшено 47 кг фенола.

Решение:

m (C6H5OH) = 47 ∙ 106 мг

V(вод.) = 107 л

47 ∙ 106/107 = 4,7 мг/л

4,7/0,001 = 4700 раз

Ответ:  Концентрация фенола превышает ПДК в 4700 раз.

29. Задача

 Из 1 м3 древесных отходов (сучья, пни, кора, щепа, листья) можно получить 60 л метанола. Рассчитайте массу формалина (40%-го раствора формальдегида), который можно получить при окислении указанного объема спирта (ρ(CH3OH) = 0,791 г/см3).

Решение:

2CH3OH + O2  2CH2O + 2H2O

m(CH3OH) =60000 ∙ 0,791 = 47460г (47,5кг)

M(CH3OH) = 32кг/кмоль

n(CH3OH) = 47,5/32 = 1,48 кмоль

n(CH2O) = n(CH3OH) = 1,48 кмоль

m(CH2O) = 1,48 ∙ 30 = 44,5 кг

m(формалина) = 44,5/0,4 = 111,25 кг

Ответ:  111,25 кг

30. Задача

Один из способов очистки коксовых газов от оксида азота(II) – использование метана:           4NO + CH4  2N2 + CO2 + 2H2O

Какой объём метана расходуется в час на взаимодействие с оксидом азота(II) в установке по очистке коксового газа производительностью 130000м3/ч, если 1м3 коксового газа содержит 6см3 оксида азота(II)?

Решение:

Составим пропорцию:  1м3/6∙10-6м3 = 130000 м3/x

х = 0,78 м3

V(NO) = 0,78 м3

По уравнению реакции V(CH4) = 1/4 V(NO)

V(CH4) = 0,78/4 = 0,195 м3

Ответ:  V(CH4) = 0,195 м3

31. Задача

Газ А используют при осуществлении ингаляционного наркоза. При этом переход в бессознательное состояние происходит быстро, а пробуждение – легко. Этот газ – исходное вещество для получения другого средства Б, применяемого как для общего наркоза, так и для местного обезболивания. Установите формулы органических веществ А и Б, если в ходе реакции   А + HCl  Б    на получение 46,44 г вещества Б затратили 26,28 г HCl. (В схеме реакции учтены стехиометрические отношения между её участниками).

Решение:

n(HCl) = 26,28/36,5 = 0,72 моль

По схеме реакции количества всех веществ равны, следовательно:

n(A) = n(Б) = 0,72 моль

М(Б) = 46,44/0,72 = 64,5 г/моль

М(А) = (46,44 – 26,28)/0,72 = 28 г/моль

Поскольку А и Б органические вещества, их единственно возможные формулы – C2H4 и C2H5Cl

Ответ:  C2H4; C2H5Cl.

32. Задача

Природный газ содержит главным образом метан СН4, но в нем присутствуют и примеси, например ядовитый сероводород Н2S — до 50 г на 1 кг метана. Чтобы удалить примесь сероводорода, можно окислить его перманганатом калия КМnО4 в кислой среде до серы. Рассчитайте массу серы, которую можно таким образом выделить из 1 т природного газа, содержащего 95% метана. Определите также массу серной кислоты, которая может быть получена из этой серы.

Решение:

2H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

m (CH4) = 1000 ∙ 0,95 = 950кг

В 1кг CH4 – 0,05кг H2S

В 950кг CH4 – 47,5кг H2S

n(H2S) = m/M = 47,5/34 = 1,4кмоль

n(S) = 1,4 ∙5/2 = 3,5кмоль

m(S) = 3,5 ∙ 32 = 112кг

S  SO2  SO3  H2SO4     n(H2SO4) = n(S) = 3,5кмоль

m(H2SO4) = n ∙ M = 3,5 ∙ 98 = 343кг

Ответ: m(S) = 112кг;  m(H2SO4) = 343кг.

33. Задача

При попадании в воду нефть покрывает её тончайшей плёнкой, что вызывает гибель многих морских организмов. Допустимая норма загрязнения воды нефтепродуктами – 0,005 мг/л. Рассчитайте, какой объём воды загрязняется ежегодно, если в океан попадает 2,5 млн тонн нефтепродуктов.

Решение:

0.005 мг нефтепродуктов – на 1 л воды

2,5 ∙ 1015 мг нефтепродуктов – на х л воды

х = 5 ∙ 1017 л (5 ∙ 1014 м3)

Ответ:  5 ∙ 1014 м3

34. Задача

Ежегодно вследствие аварий на нефтепроводах и танкерах, промышленных и транспортных выбросов, мойки автомашин, судов, цистерн и трюмов танкеров в Мировой океан попадает 14 млн т нефти. Один грамм нефти (нефтепродуктов) способен образовать пленку на площади 10 м2 водной поверхности. Определите площадь ежегодного загрязнения мировых водоемов.

Решение:

1г нефти – на 10 м2

14 ∙ 1012 г нефти – на х м2

х = 140 ∙ 1012 м2

Ответ:  140 ∙ 106 км2

35. Задача

Незаконное захоронение ртути привело к тому, что ее содержание в 1кг почвы на некотором участке лесопарковой зоны составило 0,005 моль. ПДК ртути в почве равно 21 мг/кг. Во сколько раз превышено значение ПДК ртути в почве?

Решение:

m(Hg) = 0,005 ∙ 201 = 1г

ПДК = 21 мг/кг

1000/21 = 47,6

Ответ:  Значение ПДК ртути превышено в 47,6 раз.

36. Задача

В 100 мл водопроводной воды Бакчарского района обнаружили 0,51 мг железа. Железо – необходимый микроэлемент, участвует во многих метаболических процессах в организме человека. Однако избыточное поступление этого элемента способствует отложению его в печени, костном мозге, селезёнке и поражению тканей, что при нарушении регуляторных механизмов может проявиться в виде гемохроматоза (зуд и сухость кожных покровов). Соответствует ли питьевая вода в Бакчарском районе требованиям ГОСТа, если ПДК железа в воде 0,3 мг/л? Как можно уменьшить содержание железа в воде?

Решение:

5,1 мг/л : 0,3 мг/л = 17

Ответ:  Содержание железа в питьевой воде Бакчарского района превышает ПДК в 17 раз.

Уменьшить содержание железа в воде можно с помощью бытовых фильтров обратного осмоса.

37. Задача

В 2006 году в г. Томске разработана уникальная установка по производству топлива из углеродсодержащих отходов – «АИСТ-200».при потреблении 3 м3 бытового мусора в час установка способна выпускать до 200 л синтетического топлива с высоким октановым числом класса «Евро-4». Какой объём топлива можно получить из годового количества бытовых отходов г. Томска, если норма бытовых отходов на одного человека – 2,8 м3/год, а население города составляет 512 тыс. человек?

Решение:

V (отходов) = 2,8 ∙ 512000 = 1433600 м3

V (топлива) = 1433600 ∙ 200/3 = 95573332 л

Ответ:  95573332 л.

38. Задача

По данным Главного управления ГИБДД в г. Томске в 2008 г общее число автомобилей составило131770 ед. Один автомобиль выбрасывает в год с выхлопными газами 40 кг оксидов азота, которые являются причиной кислотных дождей. Какая масса оксидов азота попадает в атмосферу города за сутки?

Решение:

40 кг ∙ 131770 =5270800 кг (в год)

5270800 кг : 365 = 14441кг

Ответ:  14т 441кг.

39. Задача

По данным статистики по проспекту Ленина в г. Томске в сутки проходит 36 тыс. автомобилей. Каждый автомобиль выбрасывает с выхлопными газами 800 кг окиси углерода в год. Какая масса окиси углерода попадает в воздух в районе этой улицы за сутки?

Решение:

800 кг : 365 =2,19 кг (за сутки 1 авт.)

2,19 кг ∙ 36000 = 78904 кг

Ответ:  78т 904кг.

40. Задача

Тетраэтилсвинец – важнейший антидетонатор для двигателей внутреннего сгорания и используется как добавка к топливу. По имеющимся данным  в 2010 году в г. Томске на каждую тысячу человек приходится 291 автомобиль. Население города составляет 512 тысяч человек. Рассчитайте массу оксида свинца(II), выброшенного в атмосферу с выхлопными газами в течение суток. Условия расчёта: добавка тетраэтилсвинца (Pb(C2H5)4) составляет 1г на 1л бензина; средний расход бензина – 10л в сутки. Каковы экологические последствия загрязнения атмосферы свинцом?

Решение:

291 ∙ 512 = 148992 (общее число автомобилей)

V(бензина) = 10л ∙ 148992 = 1489920 л

m(Pb(C2H5)4) = 1489920 г

2 Pb(C2H5)4  + 27O2 = 2PbO + 20H2O + 16CO2

M(Pb(C2H5)4) = 323 г/моль

n(Pb(C2H5)4) = 1489920/323 = 4612,8 моль

n(PbO) = n(Pb(C2H5)4) = 4612,8 моль

m(PbO) = 223 ∙ 4612,8 = 1028644 г

Ответ:  1т 029кг.

Опасность соединений свинца для человека определяется его высокой токсичностью и способностью накапливаться в организме, вызывать тяжёлые заболевания сердечнососудистой системы, онкологию и даже летальный исход.

Тесты с экологическим содержанием

1. Вещества, которые, поступая в окружающую среду, не сразу включается или вообще не включаются в естественную циркуляцию, называются:

1. пестицидами
2. загрязнителями
3. минеральными удобрениями
4. бытовыми отходами

2. Тератогены  – это

1. вещества, воздействие которых на организм приводит к аномалиям его развития
2. процессы, приводящие к образованию антропогенных форм рельефа
3. процессы, воздействующие на развитие теориофауны данной области

3. В процессе индивидуального развития организма наиболее губительным фактором для материальных основ наследственности является

a)резкое температурное воздействие

b)избыток солнечного излучения

c)нарушение режима питания

d)систематическое употребление алкоголя

1. Процесс нарушения структуры одного из важнейших органических соединений клетки, происходящий под влиянием физических и химических факторов, - это

1. полимеризация глюкозы
2. удвоение ДНК
3. денатурация белка
4. окисление жира

1. Изучением взаимосвязи живого мира с физическими, химическими, биологическими факторами окружающей среды занимается

1. палеонтология
2. генетика
3. экология
4. цитология

1. Количество находящегося в окружающей среде вредного вещества, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека при постоянном или временном контакте с ним, называют

1. предельно допустимым выбросом
2. предельно допустимой концентрацией
3. промышленным выбросом
4. залповым выбросом

1. Загрязнение воздуха, почвы, воды

1. вызывает у людей множество заболеваний
2. не влияет на здоровье людей
3. благоприятно сказывается на состоянии здоровья людей
4. не исследуется

2. Отходы производства нужно

1. использовать в качестве сырья для другого производства
2. выбрасывать в атмосферу, водоем, почву
3. сжигать
4. захоронить

9. Метаболизм метанола в организме человека протекает по следующей схеме:

1. СН3ОН→НСНО→НСООН→НСОО-Н+→СО2
2. НСНО→НСООН→НСОО-Н+→СО2 ;
3. СН3ОН→НСНО→НСОО-Н+→СО2 ;
4. СН3ОН→НСОО-Н+→СО2 .

1. К парниковым газам относят:

1. SO2 и N2O;
2. H2 и Cl2;
3. СО2 и СН4 ;
4. все перечисленные газы.

2. Кислотные дожди образуются в результате взаимодействия:

1. паров воды с оксидами серы;
2. углекислого газа и паров воды;
3. оксидов азота и серы;
4. оксидов серы и атомарного кислорода.

12. Озоновый слой атмосферы защищает поверхность Земли от:

1. избыточного освещения;
2. вредных ультрафиолетовых лучей;
3. радиации;
4. пыли.

13. Накопление в атмосфере углекислого газа в результате антропогенного воздействия может вызвать:

1. образование озоновых дыр;
2. климатические сдвиги, например, парниковый эффект;
3. усиление образования органических веществ фотосинтезирующими организмами;
4. образование ископаемых форм углерода: угля, нефти и природного газа.

1. Вещества, вызывающие разрушение озонового защитного слоя:

1. оксиды азота;
2. фреоны;
3. летучие органические соединения;
4. соединения серы.

Литература:

13. Аликберова Л.Ю., Хабарова Е.И. Задачи по химии с экологическим содержанием М., Центрхимпресс, 2001г.
14. Безуевская В.А. Химические задачи с экологическим содержанием // Химия в школе №2  2000 г.
15. Быстрицкая Е.В. Составление и решение расчётных задач с прикладным содержанием // Химия в школе №7  2000 г.
16. Грамм-Осипова, О.Д.Арефьева Расчётные задачи с экологическим содержанием // Химия в школе №7  2000 г.
17. Ерыгин Д.П. Фоминых Н.А. Задачи экологического содержания в курсе органической химии // Химия в школе № 5-6 1992 г.
18. Егорова Н.В. Наш подход к экологическому образованию учащихся // Химия в школе №5 2002 г.
19. Ермаков Д.С., Жарикова Е.А., Ленина О.Ф.  Задачи с практическим содержанием на начальном этапе изучения химии // Химия в школе №5 2006 г.
20. Заикина Е.А. Природные источники углеводородов // Химия в школе №7 2002 г.
21. Канаш В.А. Задачи с использованием данных об анестезирующих средствах // Химия в школе №2 2007 г.
22. Лукашевич О.Д. Колбек М.В. Чистая вода – для всех: методическое пособие //г.Томск, Печатная мануфактура, 2005г.
23. Мартыненко Б.В., Михалева М.В. Задачи о природных объектах // Химия в школе №6 1995 г.
24. Дьяченко Л.А. Задачи 36,37,38,39,40.

Интернет – ресурсы:

5. http://city-atmosphere.ru/tomsk-ecology/kolichestvo-avto-v-tomske 
6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Томская_область#cite_note-Perepis_2010-1 
7. http://www.erudition.ru/referat/ref/id.31475_1.html 
8. http://www.greenstand.ru/news/view/790.html