Задачи с экологическим содержанием

Решение задач с экологическим содержанием

Карточка 1

1Задача. 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)?

2Задача. В солнечный день листья растений общей площадью 1м³ за 3,3 часа поглощают 5г оксида углерода (IV) Рассчитайте, площадь листьев, необходимых для поглощения оксида углерода (IV), который выделится при сжигании 1м³ природного газа, содержащего 95% метана, 4% этана и бутан.

Решение задач с экологическим содержанием

Карточка 2

3. Задача. 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 10000т. Токсическая концентрация нефтепродуктов для рыб составляет 0,05 мг/л.

4.Задача. В промышленности винилхлорид получают пиролизом дихлорэтана (1-я стадия):

В настоящее время осуществлен сбалансированный (безотходный) синтез винилхлорида. Для этого выделяющийся при пиролизе HCl смешивают с этиленом и кислородом, а затем эту смесь подвергают окислительному хлорированию в присутствии катализатора хлорида меди(II) CuCl₂ на носителе (2-я стадия):

Рассчитайте объем НСl (н. у.), выделившегося при пиролизе 19,8 кг дихлорэтана, и массу винилхлорида, полученного при сбалансированном синтезе. Какой объем займет этилен (н. у.), необходимый для второй стадии процесса? Оцените новую технологию получения винилхлорида с позиции защиты окружающей среды от загрязнения.

Решение задач с экологическим содержанием

Карточка 3

5Задача. Рассчитайте объем СО₂, возвращенного в круговорот углерода в результате деятельности метанокисляющих бактерий, если ими было утилизировано из воздуха 4,8 т СН₄. Процесс биологического окисления метана идет ступенчато: СН₄ -СН₃ОН -НСНО - НСООН - СО₂.

6Задача. Котельная сжигает 2т каменного угля в сутки. Состав угля: С -84%,Н - 5%, Н₂О - 5%, S -3,5%, негорючие примеси - 2,5% по массе. Учитывая, что 1 га леса дает в сутки 10кг кислорода, вычислите, с какой площади будет восполняться расходуемый на сжигание кислород

Ответы.

1.1 Решение:

С₂ Н₄ +3О₂ = 2С О₂ + 2Н₂О

М( С₂ Н₄ ) =28 г/моль;

Составляем пропорцию: из 100г ---------- х л

28г ------------ 44,8 л;

Ответ: х = 160 л

2.2Решение. Уравнения реакций сгорания смеси газов:

СН₄ +2О₂ = CO₂ +2Н₂О

2С₂ Н₆ +7О₂ = 4С О₂ + 6Н₂О

2С₄Н₁₀ +13О₂ = 8С О₂ + 10Н₂О

1м³ составляет 100%, значит, в смеси содержится 0,95 м³ метана, 0,04 м³ этана и 0,01 м³ бутана.

По уравнениям реакций рассчитываем объем углекислого газа.

0,95 м³ ------ х м³

1 м³ -------- 2 м³ х =1,9 м³

0,04 м³ ---------- yм³

2 м³ --------- 4 м³ y =0,08м³

100% -99% =1%

0,01 м³ ---------- zм³

2 м³ --------- 8 м³ z= 0,04 м³

Объем углекислого газа : 1,9 +0,08+0,04=2,02 м³

1 м³ -1000л х=2020

2,02м³ - х л

Находим количество вещества углекислого газа: 2020/22,4=90,17 моль

Массу углекислого газа находим по формуле: m=90,17 х 44 =3367,5г

Если листья растений общей площадью 1м³ за 3,3 часа поглощают 5г оксида углерода (IV) , то 3367,5/5 =733,5 м³

Ответ: площадь листьев, необходимых для

3.3 Решение

1 тонна - 1000кг

10 000 тонн - 10 000 000 кг (10 000 000л)

В 1кг -1000г, в 1г -1000мг,

500кг - 500 000 000мг,

500 000 000/10 000 000 =50мг/л

Ответ: Токсическая концентрация нефтепродуктов для рыб в 1000 раз превышает допустимые нормы.

4.4 Решение: Найдем молярную массу винилхлорида и дихлорэтана.

М (С₂ Н₄Cl₂ ) =99г/моль; М (С₂ Н₃Cl ) =62,5г/моль

Количество вещества дихлорэтана 19800/99=200 моль

Количество вещества НCl также равно 200моль, объем: 200х 22,4 =4480л.

При сбалансированном синтезе количество вещества винилхлорида и этилена равно количеству вещества хлорводорода и составляет 200моль каждый из них. Этилен займет объем 200х 22,4 =4480л. Масса винилхлорида 62,5х 200=12500г, 12,5кг. Получения винилхлорида сбалансированным (безотходным) синтезом винилхлорида выгодно с позиции защиты окружающей среды от загрязнения, потому что происходит его утилизация.

5.5 Решение : 4,8т =48х10⁵ г

М(СН₄) =16г/моль;

Составим пропорцию: 48х10⁵ --------- хл х=6,72х10⁵ л

16 ----------- 22,4л

Ответ: объем СО₂, возвращенного в круговорот углерода равен 6,72х10⁵ л

6.6 Решение:

2т = 2000кг, 2000кг- 100%

х кг С - 84% х=4480кг С в составе угля.

Таким же образом рассчитываем массу Н, S

2000кг- 100%

х кг Н - 5% х= 100кг Н

2000кг- 100%

х кг S - 3,5% х =70кг

запишем уравнения реакции горения: С + О₂ =СО₂

найдем количество вещества углерода: 4480/12 =373,3 моль, тогда масса кислорода, идущего на взаимодействие с углеродом равна: 373,3 х 32=11946,6 кг;

также высчитываем массы кислорода, идущие на взаимодействие с водородом и с серой.

2Н₂ +О₂ = 2Н₂О 100/2=50моль, кислорода необходимо в два раза меньше, -25 моль, 25х32=800кг.

S + О₂ = SО₂ Молярные массы серы и кислорода равны, следовательно, кислорода для реакции необходимо 70кг. Найдем общую массу кислорода: 11946,6 +800 + 70=1281,6кг.

Составим пропорцию: 1га леса дает в сутки 10кг

х га - 1281,6 кг; х =128.16га

Ответ: будет восполняться расходуемый на сжигание кислород с 128.16га леса.

поглощения оксида углерода (IV), равна733,5 м³