114034 (Роль и место самостоятельной работы на уроках и во внеурочное время в формировании научного мировоззрения и экологической культуры учащихся), страница 6

На все виды водопользования тратится 2200 км³ воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных под мира. Расчеты показывают, что даже если очищать все сточные воды, то все ришт и их разбавление потребуется 30-35 тыс. км³ пресной воды. Это означает, что водные ресурсы близки к истощению.

Потребление воды связано с развитием цивилизации: чем выше ее уровень, тем больше потребляется воды (рис. 4). К началу XXI в. среднее потребление воды составило более 200 л в сутки на человека. Все это приводит к недостатку пресной воды.

Р ис. 3. Потребление пресной воды в различных отраслях человеческой деятельности (в процентах)

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли - она незаменима, поэтому человечество должно рационально использовать и беречь воду — основу жизни на Земле.

Р ис. 4. Потребление пресной воды человечеством

Руководитель экспедиции ученых Акватоида. Итак, мы выяснили, что вода может служить основой жизни не только для землян, но и для цивилизации планеты Акватоид. Овладение способами получения этого вещества позволит нам восстановить условия, необходимые для существования жизни на нашей планете.

Учитель химии. Закончим урок словами А. де Сент-Экзюпери: «Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни! Ты сама жизнь! Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились. По твоей милости в нас вновь начинают бурлить высохшие родники нашего сердца. Ты самое большое богатство на свете...»

Учащимся предлагается кроссворд. Лучшие ответы оцениваются. Отметки по физике, биологии, химии и экологии получают школьники, исполнявшие роли ученых, журналистов, а также активно работавшие на уроке.

Кроссворд

1. Химическая система, образованная несколькими веществами, не имеющими поверхности раздела. 2. Процесс обособления цитоплазмы клетки от оболочки вследствие частичной потери воды. 3. Переход молекул растворителя из области с высокой их концентрацией в область с низкой концентрацией через полупроницаемую мембрану. 4. Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить телу, чтобы нагреть его на 1 °С. 5. Самый распространенный химический элемент Вселенной. 6. Потеря воды организмом. 7. Прибор для получения дистиллированной воды. 8. Самый распространенный химический элемент на Земле. 9. Переход вещества из жидкого состояния в твердое. 10. Процесс увеличения объема тела. 11. Твердое состояние воды. 12. Неорганическое вещество, образованное атомами металлов и кислотными остатками.

Ответы. 1. Раствор. 2. Плазмолиз. 3. Осмос. 4. Теплоемкость. 5. Водород. 6. Обезвоживание. 7. Дистиллятор. 8. Кислород. 9. Кристаллизация. 10. Расширение. 11. Лед. 12. Соль. [6-9, 11, 17-18].

3.2 Контрольные задания

3.2.1 Задачи с решением

Бесспорно, что сегодня образованному человеку не обойтись без экологических знаний. В общеобразовательных учреждениях проблема решается через экологизацию школьных дисциплин. На уроках химии учитель поднимает многие экологические проблемы, обсуждает вместе с учащимися возможные пути их решения. При обобщении знаний в конце изучения курса неорганической химии можно предложить следующие задачи.

Задача 1. В сточных водах цеха гальванических покрытий содержится AgNO₃ массой 120 кг. Вычислите массу 30 %-ного раствора пероксида водорода Н₂О₂, необходимого для восстановления ионов серебра до металлического состояния.

Решение:

4AgNO₃ + 2Н₂O₂ = 4Ag + 4HNO₂ + O₂

m(AgNO₃) v(AgNO₃) v(H₂O₂) m(H₂O₂) m₀(H₂O₂)

120 ·10³ г 0,706 · 10³ моль 0,353·10⁵ моль 12,0 · 10³ г 40 ·10³ г

Ответ: m₀(H₂O₂) = 40 кг.

Задача 2. Целлюлозно-бумажный комбинат произвел сброс сточных вод. Вычислите объем хлора при н.у., необходимого для очистки 1000 м³ сточных вод от сероводорода. Концентрация сероводорода в сточных водах - 0,05 мг/л.

Решение:

H₂S + Cl₂ = S + 2НС1

c(H₂S)

0,05 · 10³ г/л

m (H₂S) v (H₂S) v (Cl₂) V(Cl₂)

50 г 1,47 моль 1,47 моль 32,94 л (н.у.)

V₀

1000 · 10³ л

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) (H₂SO₄)

3,2 · 10^-3 г 40 моль 40 моль 3920 г 9,72 · 10^-3

Ответ: (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) v_ост(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 к
ислотного 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, с
одержащейся в 1 т воды. Учитывая, что общее количество ионов водорода равно 0,1 моль, записываем уравнение:

2х + x = 0,1 х = 0,0333 моль.