Проблемно-творческие задачи по химии с экологическим содержанием

Проблемно-творческие задачи по химии с экологическим содержанием

Презентация к уроку подготовлена О.Д.-С.Кендиван, А.Н.Саая, Тувинский государственный университет, г. Кызыл, Республика Тыва

«Химия – Первое сентября», октябрь, 2014

Этапы разработки проблемно-творческих задач

Отбор фактов с экологическим содержанием

Разработка системы проблемных вопросов

Разработка системы проблемных ситуаций

Разработка задач с экологическим содержанием

Разработка творческих заданий

Подбор иллюстраций к задачам

1 этап

2 этап

3 этап

4 этап

5 этап

6 этап

Почему возникает парниковый эффект

Накопление углекислого газа в атмосфере - одна из основных причин парникового эффекта. Углекислый газ действует в атмосфере, как стекло в оранжерее: он пропускает солнечную радиацию и не пропускает обратно в космос инфракрасное (тепловое) излучение Земли..

Задание. Cовременный вулканизм в среднем приводит к выделению в атмосферу 2·108 т CO2 в год. Сколько молей CO2 при этом выделится?

Ответ. 5 • 1012 моль CO2.

Почему происходит накопление углекислого газа в атмосфере

Сжигание ископаемых топлив, таких, как уголь, нефть и природный газ, является основной причиной эмиссии антропогенного CO2, вырубка лесов является второй по значимости причиной. В 2008 году в результате сжигания ископаемого топлива в атмосферу было выделено 8,67 млрд тонн углерода (31,8 млрд тонн CO2).

Задание. Составьте уравнения химических реакций образования оксида углерода в результате сжигания топлива.

Ответ. C + O2 ? CO2 (горение угля); CH4 + 2O2 ? CO2 + 2H2O (горение природного газа); 2C8H18 + 25O2 ? 16CO2 + 18H2O (горение бензина).

Почему образуются кислотные дожди

Главная причина кислотных дождей – присутствие в атмосфере диоксида серы и оксидов азота, которые в результате происходящих химических реакций превращаются соответственно в серную и азотную кислоты.

Задание. Составьте уравнения химических реакций, приводящих к образования кислотных дождей на примере оксидов серы.

Ответ. SO2 + Н2O = Н2SO3, 2SO2 + О2 = 2SO3, SO3 + Н2O = Н2SO4, 2Н2SO3 + О2 = 2Н2SO4.

Почему сверхзвуковые военные самолеты опасны для озонового слоя Земли

При сгорании топлива в двигателях самолетов в довольно больших количествах образуются оксиды азота. Оксид азота(II) разрушает озон, а оксид азота(IV) связывает атомарный кислород. Оксиды азота играют роль катализаторов в разложении озона. Поскольку сверхзвуковые самолеты предназначены для полетов в стратосфере, верхний предел которой подходит к «озоновому» слою, то появляется опасность влияния сверхзвуковой техники на этот слой.

Ответ. O3 + NO ? NO2 + O2, NO2 + O ? NO + O2, O3+O?2O2.

Задание. Составьте уравнения химических реакций разрушения озона под действием оксидов азота.

Почему происходит накопление оксидов серы в атмосфере

Ответ. 5,9 • 1011 г SO2.

Задание. Производство цинка в США в среднем составляет 600 тыс. т в год. Какая масса SO2 может быть выброшена с дымовыми газами в атмосферу, если весь этот цинк получают выплавкой из ZnS.

Оксиды серы попадают в окружающую среду как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности. В результате деятельности человека в атмосферу попадают значительные количества соединений серы, главным образом в виде ее диоксида. Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в зданиях и на электростанциях, который дает 70 % антропогенных выбросов. Оксиды также выбрасываются в атмосферу автомобилями, электростанциями, металлургическими заводами.

Почему промышленные центры более подвержены кислотным дождям

Ответ. 233,14 кг.

В районах, где промышленность сильна развита, кислотные осадки вызваны техногенными выбросами оксидов серы и азота (автомобилями, электростанциями, металлургическими заводами). В результате работы металлургического завода в окружающую среду выбрасывается большое количество оксида серы(IV), который, претерпевая в атмосфере некоторые превращения, образует серную кислоту.

Задание. Агрегат по производству серной кислоты выбрасывает в течение часа в атмосферу 17 м3 газов (SO3 = 16 %). Определите массу SO3, выбрасываемого в атмосферу за сутки.

Почему в 70-х гг

прошлого века в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба?

При повышении кислотности воды (порог выживания для моллюсков составляет рН = 6, для окуней – рН = 4,5) в ней быстро нарастает содержание алюминия за счет взаимодействия гидроксида алюминия придонных пород с кислотой. Даже небольшая концентрация ионов алюминия (0,2 мг/л) смертельна для рыб.

Задание. Составьте уравнение химической реакции образования ионов алюминия.

Ответ. А1(ОН)3 + 3Н+ = А13+ + 3Н2О.

Почему в 70-х гг

прошлого века листва с деревьев раньше времени устлала землю скандинавских стран?

При поглощении почвами кислотный дождь выщелачивает основные природные минералы калия, кальция, магния и, унося их ионы в подпочвенный слой, лишает деревья и растения питательных веществ. Кроме того, кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для корней, и это приводит у лиственных деревьев к изменению окраски листьев, к преждевременному опадению листьев.

Задание. Составьте уравнение химической реакции, которая приводит к увеличению подвижности алюминия.

Ответ: А1(ОН)3+ЗН+=А13++ЗН2О.

Ответ. А1(ОН)3 + 3Н+ = А13+ + 3Н2О.

Почему в Европе леса стали высыхать

Огромный вред наносят кислотные дожди в Европе лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей.

Задание. Составьте уравнение химической реакции , которая приводит к увеличению подвижности алюминия.

Ответ: А1(ОН)3+ЗН+=А13++ЗН2О.

Ответ. А1(ОН)3 + 3Н+ = А13+ + 3Н2О.

Почему несколько лет назад из Летнего сада были убраны все подлинные

статуи?

Несколько лет назад из Летнего сада в Санкт-Петербурге были убраны все подлинные статуи, являющиеся бесценными произведениями искусства, и заменены копиями. Разрушение мраморных памятников может происходить под действием кислотных дождей.

Задание. Составьте уравнения химических реакций, которые являются причиной разрушения мраморных памятников под действием кислотных дождей.

Ответ. CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O, CaCO3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + CO2 + H2O.

Почему в Голландии статуи на соборе Святого Иоанна тают, как леденцы

Ответ. СаСО3 + Н2SО4 = СаSO4 + CO2 + H2O. СаСО3 + 2НNО3 = Са(NO3)2 + CO2 + H2O.

Известняк, мел, мрамор, туф, содержащие карбонат кальция, разрушаются под действием кислотных дождей. В Голландии статуи на соборе Святого Иоанна тают, как леденцы, в результате разрушающей реакции компонентов кислотных дождей с мрамором.

Задание. Составьте уравнения химических реакций, приводящих к разрушению мрамора.

Почему Дворцу дожей в Венеции грозит разрушение

Известняк, мел, мрамор, туф, содержащие карбонат кальция, разрушаются под действием кислотных дождей. Многие скульптуры и здания в Риме, Венеции и других городах, памятники зодчества, такие, как Акрополь в Афинах, Кёльнский собор и другие, за несколько последних десятилетии получили значительно большие повреждения, чем за все предыдущее время.

Задание. Составьте уравнения химических реакций, приводящих к разрушению зданий из туфа.

Ответ: СаСО3 + Н2SО4 = СаSO4 + CO2 + H2O. СаСО3 + 2НNО3 = Са(NO3)2 + CO2 + H2O.

Почему разрушаются металлические конструкции под действием кислотных

дождей?

Металлы под действием кислотных дождей разрушаются еще быстрее, чем строительные материалы и стекло. Корка образующегося на поверхности железных изделий гигроскопичного сульфата железа(II) окисляется кислородом воздуха, при этом образуется основная соль сульфата железа(III), являющаяся составной частью ржавчины.

Задание. Составьте уравнения химических реакций, приводящих к разрушению металлических конструкций.

Ответ. Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2, 2FеSО4 + Н2О + 0,5О2 = 2Fе(ОН)SО4.

Почему памятник Кузьме Минину разрушается

Ответ. 3Сu + 8HNO3 = = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O, Sn + H2SO4 = SnSO4 + H2; объем газов составляет около 30 000 л.

Как известно, памятник Кузьме Минину в Нижнем Новгороде выполнен из бронзы (75 % Cu, 25 % Sn), поэтому он постепенно разрушается под действием кислотных дождей. Масса памятника принимается равной 2750 кг.

Задание. Напишите реакции коррозии памятника. Какой объем газа выделится при 5%-м разрушении памятника? Какие меры принимаются для предотвращения коррозии?

Почему после запуска ракеты «Шаттл» концентрация кислот в дождевой

воде увеличивается?

Определенный вклад в формирование кислотных осадков вносят твердотопливные ракеты «Шаттл», «Протон» и «Энергия». Из продуктов сгорания ракетного топлива формируются кислотные следы, состоящие из частиц хлористого водорода, оксидов азота, оксида алюминия и т.д. Так, при одном пуске ракетного комплекса «Шаттл» в атмосферу попадает 225 т хлористого водорода, около 88 т оксидов азота, 310 т оксида алюминия..

Задание. Составьте уравнение химической реакции, в результате которой увеличивается содержание кислот в воздухе.

Ответ. 2NH4ClO4 + 2Al = = 2NO + 3H2O + Al2O3 + 2HCl.

Почему с самолета проводят распыление доломита над лесами

Для защиты лесов от кислотных дождей проводят известкование, используя распыление с самолетов свежего молотого доломита (СаСО3 • МgСО3), который реагирует с кислотами с образованием безвредных веществ.

Задание. Составьте уравнения химических реакций обезвреживания кислотных дождей.

Ответ. СаMg(СО3)2 + 2Н2SО3 = = СаSО3 + MgSО3 + 2СО2 + 2Н2О, СаMg(СO3)2 + 4НNО3 = = Са(NО3)2 + Мg(NО3)2 + 2СО2 + 2Н2О.

Почему нельзя есть фрукты с деревьев

растущих в городе возле трасс?

С начала 30-х гг. прошлого века в качестве антидетонатора к подавляющему большинству бензинов добавляют тетраэтилсвинец. Свинец аккумулируется в почве и растительности вдоль автострад.

Ответ. 40 г свинца.

Задание. В бензине А-76 содержится около 0,4 г/л тетраэтилсвинца. Сколько свинца попадет в окружающую среду в результате 1000 км пробега автомобиля, если средний расход бензина – 10 л на 100 км?

Почему стал не вкусным подмосковный картофель

Подмосковный картофель стал невкусным из-за высоких доз хлористого калия, вносимого на поле. Там, где на полях много хлора, в клубнях картофеля падает содержание крахмала, картошка ставится водянистой.

Задание. Установите молекулярную формулу хлористого калия, если в нем – 52,7 % К, 47,3 % Cl.

Ответ. KCl.

Почему в районе медеплавильных заводов растут черные розы

очему в районе медеплавильных заводов растут черные розы?

Под влиянием избытка некоторых элементов в природной среде изменяется окраска листьев, цветков. Розовые лепестки роз при избытке некоторого элемента становятся голубыми и даже черными. Растут эти розы недалеко от среднеуральского медеплавильного завода.

Задание. Определите, что это за элемент, положение его в периодической системе элементов (период, группа, подгруппа) по электронной формуле: 1s22s22p63s23p63d104s1.

Ответ. Медь. 4 период, I группа, побочная подгруппа.

Почему на Южном Урале распространены болезни глаз у скота

Избыток некоторого элемента в почвах является причиной болезни.

Задание. По электронной формуле внешнего и предвнешнего электронных слоев определите этот элемент: … 3s23p23d24s2. Напишите его название, символ и порядковый номер.

Ответ. Никель, Ni, порядковый номер – 28.

Почему стены кухни лучше побелить известью

При сгорании природного газа образуются главным образом углекислый газ и пары воды. Кроме того природный газ в качестве примеси может содержать сероводород и сернистый газ. Продуктами сгорания сероводорода являются сернистый газ и вода. Побелка гашеной известью, способствует химической очистке воздухе, так как гидроксид кальция вступает во взаимодействие с вредными веществами.

Ответ. Са(ОН)2 + CO2 ? СаСО3 + H2O, Са(ОН)2 + 2SО2 ? Са(HSО3)2.

Задание. Напишите уравнения реакций, которые протекают при химической очистке воздуха в результате взаимодействия извести с вредными веществами.

Спасибо за работу