ЗАДАЧИ С ЭКОЛОГИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ НА ЗАНЯТИЯХ ПРИКЛАДНЫХ КУРСОВ ПО ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ
материал по химии

КГКП «Дворец творчества детей и молодежи»  

ГУ «Отдел образования г . Семей ВКО»

Малая инженерно-техническая школа

Дюсенбаева Н.Н. учитель химии, биологии, экологии высшей категории,

методист.

ЗАДАЧИ С ЭКОЛОГИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ

НА ЗАНЯТИЯХ ПРИКЛАДНЫХ КУРСОВ ПО ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ

Современное человечество, вооруженное техникой и использующее огромное количество энергии, представляет очень мощную силу, воздействующую на природу Земли. Если эти воздействия не учитывают природных законов и разрушают установившиеся за миллионы лет связи, возникают катастрофические последствия. Люди уже столкнулись с целым рядом природных катастроф, вызванных их деятельностью. Это возникновение так называемых "озоновых дыр", парниковый эффект, массовое уничтожение лесов на всех континентах, исчезновение тысяч видов растений и животных, накопление промышленных отходов на свалках и многое другое.

Для экологически грамотного хозяйствования на Земле нужно знать очень много: от того, как взаимодействуют со средой обитания отдельные организмы, до понимания общепланетарных связей живой природы и места в них человеческого общества.

Поэтому экология в настоящее время приобретает особое значение, как наука, помогающая найти выход из возникающего кризиса.

Проблема приобретения экологических знаний решается в общеобразовательных учреждениях и ОДО  через введение дисциплины "экология",  а также через экологизацию  учебных дисциплин.

На занятиях по химии и прикладных курсах  педагог поднимает многие экологические проблемы, обсуждает вместе с обучающимися возможные пути их решения.

В условиях экологизации химического образования возрастает роль расчетных и творческих задач с экологическим содержанием. Использование на занятиях по химии таких задач направлено на изучение богатств родного края, способствует пониманию сущности экологических проблем, гуманитарному воспитанию.

Предлагаю задачи, которые можно решать в соответствующих разделах курса химии, дополнительном образовании а также отдельным блоком на итоговыхзанятиях , зачетах  при закреплении и обобщении знаний в конце изучения курсов неорганической и органической химии, формировании функциональной грамотности  и  химической компетентности  воспитанников ДО.

При изучении темы " Кислород" в 9-м классе мы знакомим  воспитанников  с процессами, обеспечивающими круговорот кислорода в биосфере, рассказываем о значении кислорода и озона в жизни живых организмов и предлагаем для решения и обсуждения следующие задачи:

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 Белгорода в воздушном пространстве над городом приходится по 150 моль озона. Сколько молекул озона и какая его масса приходится в среднем на одного белгородца? (Ответ: 9,03?1025; 7,2 кг)
2. Одинаковое ли (и какое именно) число молекул содержится в 1г воды и в 1г кислорода? Какова роль этих веществ в биосфере Земли? (Ответ: 0,33?1023; 0,37?1027)
3. 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. (Ответ: 75,8?1023; 84,2?1023)
4. 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?

(Ответ: 347 суток 14 часов 52 минуты)

5. Основной компонент природного газа – метан. Некоторые крупные месторождения природного газа, например, Каспийское, Атыраусское  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.

При изучении свойств и применения углерода и его соединений обращаем внимание обучающихся на одну из современных экологических проблем – возникновение "парникового эффекта", приводящего к потеплению климата. Предлагаем для обсуждения и обсуждения такие задачи:

1. Мел, добываемый в ВКО РК содержит карбонат кальция и карбонат магния в пересчете на CaO и MgO соответственно 54 и 0,5 %.

1. Сколько примеси содержит данный мел?
2. Какой объем CO2 выделится в атмосферу при обжиге образца такого мела массой 1 кг?

(Ответ: 2,5%)

2. В природе постоянно происходит круговорот биогенных элементов: углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота и др. Человек в процессе своей деятельности вмешивается в круговорот веществ, использую 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. (Ответ: 3,84 г.)

При рассмотрении вопросов применения азота и аммиака для закрепления знаний используем такие задачи:

1. Азот – незаменимый биогенный элемент, поскольку входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера – неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений. Существуют азотфиксирующие бактерии, способные фиксировать азот воздуха и превращать его в доступную для растений форму. С помощью таких бактерий при хорошем урожае клевер может накапливать за сезон 150-160 кг/га азота. Какой объем воздуха в м3 содержит такую массу азота? Какую массу 10 % раствора аммиачной воды (используемой в качестве удобрений) может заменить 1 га клевера, накопивший за сезон 100 кг/га азота? (Ответ: 120 м3, 2100 кг)
2. Большой ущерб водным организмам наносят соединения мышьяка. Особенно ядовиты соединения мышьяка (III) Предложите способ очистки сточных вод от арсенатов и арсенитов, принимая во внимание, что мышьяк является аналогом фосфора.

При обобщении знаний воспитанников по органической химии  для более глубокого понимания природных процессов предлагаем воспитанникам следующие задачи:

1. 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)?
2. Растения поглощают минеральные вещества и углекислый газ и под действием ультрафиолета синтезируют глюкозу, выделяя кислород.

Какой объем CO2 усвоили зеленые листья сахарной свеклы для получения 100 г сахарозы, из которой можно изготовить 10 конфет (одна конфета содержит примерно 10 г сахара)?

(Ответ: 26 л СО2).

3. 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 %? (Ответ: 39,1 кг).
4. Поскольку нефтепродукты горючи, очистку от них водной поверхности можно было бы проводить путем сжигания нефтяной пленки. Такой способ, конечно, не экономичен, он связан с потерей топлива, но охрана природы, сохранение морской и прибрежной фауны и флоры важнее, чем экономия нефти. Трудность сжигания нефтяной пленки заключается в том, что поджечь можно только относительно толстый слой плавающей на поверхности воды нефти. Если же пленка тонкая (так бывает в большинстве случаев), поджечь ее не удается. Предложите способ сжигания тонких пленок нефтепродуктов на поверхности воды.
5. Большие неприятности доставляет наличие в сточных водах карбоновых кислот и их солей. Предложите физико-химический способ очистки воды от этих загрязнений.

При изучении темы "Металлы" знакомлю воспитанников с общими способами получения металлов, а также с проблемами утилизации отходов при переработке металлов.

1. Для нейтрализации промышленных стоков гальванического участка завода "Кацинк" города Усть-Каменогорска ВКО РК потребовалось 60 кг негашеной извести CaO с массовой долей примесей 7%. Какая масса иона никеля Ni2+, содержащегося в стоках была нейтрализована?

(Ответ: 58,7 кг).

2. При нейтрализации промышленных стоков Усть-Каменогорского завода "Никель" было получено 300 кг осадка Cr(OH)3. Какую массу металлического хрома можно получить из осадка, если производственные потери составляют 10 %

В Восточном Казахстане питьевая вода содержит растворимые соли ионов Ca2+ и Mg2+ - сульфаты и карбонаты, обуславливающие ее жесткость. Повседневное употребление такой воды может привести к ряду заболеваний пищеварительного тракта.

3. Какие из перечисленных ниже веществ могут быть применены для снижения жесткости воды:

1. а) карбонат калия;
2. б) поваренная соль;
3. в) фосфат натрия.

Дайте обоснованный ответ, приведя уравнения соответствующих реакций.

Я  попытались взглянуть на экологические вопросы и проблемы сквозь призму химических знаний, так как для глубокого понимания современной экологической ситуации (как на всей планете, так и в региональном, местном масштабе) человеку совершенно необходимо знание химических основ или причин этой ситуации.