Литература.

1. Коровин Н. В., Общая химия. М, «Высшая школа», 2000г.

2. Браун Т., Лемей Л., Химия в центре наук, Ч.I, Ч.II; М, Мир, 1983г.

3. Самарина В. С., Гаев А. Я., Нестеренко Ю. М. Техногенная метаморфизация природных вод. Л., Гидрометеоиздат, 1993г.

4. Тарасова Н. П., Кузнецов В. А. Кислотно-осадительные равновесия и окислительно-восстановительные процессы в природных водоёмах. М, МХТИ, 1989г.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1.

Какую массу гидрокарбоната кальция можно добавть к 5 литрам воды, чсодержащей 182,25 мг Mg²⁺, чтобы жесткость воды не превышала допускаемой величины?

Решение

Допустимая по ГОСТу величина общей жесткости воды –7. Жесткость по магнию составляет:

;

Следовательно, жесткость по кальцию не должна превышать 4. Единица жесткости по кальцию составляет 20,04 мг экв/л. Отсюда, можно добавить к данному объему воды:

ионов Са.

Са²⁺ - Са(НСО₃)₂

40,08 г/моль - 162,08 г/моль

400,8 мг – m г

Задача № 2

Рассчитайте уменьшение концентрации ионов свинца в сточных водах после Na – катионирования, если концентрация ионов натрия возросла на 69 мг/л.

Решение.

Для удаления ионов Рb²⁺ из сточной воды последнюю подвергают Na – катионированию:

из уравнения реакции следует: n моль Рb²⁺ - 2n моль Na⁺ 0,003 г/моль

Следовательно, уменьшение ионов свинца составляет 0,31 г/л

Задачи.

Раздел I. Загрязнение атмосферы.

1. Почему в самолётах категорически запрещено провозить ртуть и предметы с ртутью?

2. На рис. 1 показано изменение рН атмосферных осадков в одном из районов Европейской части России. Какова тенденция изменения рН во времени? Каким приемом эта тенденция описывается количественно? Каковы причины изменения рН? Предскажите значения рН через 5-10 лет, если ход изменения рН сохранится. К каким последствиям это может привести?

Рис 1.

3. У мрамора нет страшнее врага, чем промышленные дымы и кислотные дожди. Какие меры следует принять для сохранения архитектурных и скульптурных памятников, изготовленных из мрамора?

4. Как Вы считаете, листву с городских газонов нужно вывозить или оставлять? Обоснуйте свой ответ.

5.ПДК (предельно допустимая концентрация) озона в воздухе производственных помещений равна 0,01 мг/м³. В присутствии оксидов азота токсичность озона увеличивается в 20 раз. В чём причина этого явления?

6. Приведите источники и механизм появления серной кислоты в атмосфере.

7. Рассчитайте годовую потребность в Са(ОН)₂ для нейтрализации SO₂ на ТЭС мощностью 1000 МВт, работающей на мазуте. Выброс SО₂ составляет 52,66 тонн/год.

8. В газовых выбросах обнаружены диоксид серы, углеводороды, фенол и пары ртути. Предложите методы очистки газа от этих вредных компонентов.

9. Рассмотрите методы обеззараживания газовых выбросов тепловых электростанций. Напишите уравнения протекающих при этом реакций.

10. Каков объем образовавшегося СО₂ при сжигании 1 м³ природного газа, имеющего состав: 95% СН₄, 3% С₂Н₆, 1% С₃Н₈, 1% N₂ (приведены объемные проценты).

11. Пользуясь данными табл.1, вычислите парциальное давление (в мм рт. ст.) гелия и метана в атмосфере при полном давлении 1,00 атм.

Табл. 1

12. Энергия диссоциации молекулы N₂ равна 941 кДж/моль. Вычислите длину волны фотона с наименьшей энергией, способного вызывать фотодиссоциацию этой молекулы.

13. Запишите для каждой из названных ниже частиц реакцию, которая является наиболее важным источником этих частиц в верхних слоях атмосферы: а) О, б) N, в) NO⁺.

14. Вычислите полную тепловую энергию, поглощаемую или выделяемую в каждом из следующих превращений (энергия диссоциации молекулы NO равна 682 кДж/моль):

а) NO⁺_(Г) + О_2(Г)  О⁺_2(Г) + NO_(Г)

б) N_2(Г) + О⁺_(Г)  N_(Г) + NO⁺_(Г)

в) O⁺_2(Г) + е  О_(Г) + О_(Г)

г) O_2(Г) + N_(Г)  NO_(Г) + О_(Г)

15. Опишите возможные пути образования озона O₃ в стратосфере. Какое значение для биологических процессов, протекающих на поверхности Земли, имеет существование озонового слоя в стратосфере?

16. Каков смысл верхнего индекса «звездочки» в уравнении реакции О^₃ + М  О₃ + М^? Какую функцию выполняет в этой реакции частица М? Какие химические частицы могут образовываться символом М в этой реакции?

17. Вычислите полное изменение энтальпии на каждой стадии следующего каталитического цикла, приводящего к превращению О₃ в О₂ по уравнениям

NO_(Г) + О_3(Г)  NO_2(Г) + О_2(Г)

NO_2(Г) + О_(Г)  О_2(Г) + NO_(Г)

О_3(Г) + О_(Г) = 2О_2(Г)

18. Вычислите полное изменение энтальпии на каждой стадии следующего каталитического цикла:

SO_2(Г) + О₃  SO_3(Г) + О_2(Г)

SO_3(Г) + О_(Г)  SO_2(Г) +О_2(Г)

19. Запишите уравнения, описывающие каталитический процесс разложения озона в стратосфере при наличии в ней СF₂Cl₂.

20. Недавно выяснилось, что массовое использование азотосодержащих соединений в составе минеральных удобрений могло привести к повышению содержания NO в тропосфере. Исходя из того, что NO способен в конечном счете диффундировать в стратосферу, укажите, как это могло бы повлиять на изменение условий жизни на Земле. Ответ обоснуйте.

21. Установлено, что в атмосфере какого-либо большого города содержание озона составляет 0,26%. Каким должно быть парциальное давление озона и сколько молекул О₃ приходится на кубический метр такой атмосферы при н. у.?

22.Установлено, что в атмосфере какого-либо большого города концентрация NO 0,92 млн. д. Каким должно быть парциальное давление NO и сколько молекул NO содержится в кубическом метре такой атмосферы при температуре 30^оС и давлении 710 мм рт. ст.?

23. Сравните типичные концентрации СО, SO₂ и NO в незагрязнённом воздухе (см. табл.2) и в воздухе большого города (см. табл.3) и укажите по крайней мере по одному источнику загрязнения атмосферы каждым из перечисленных соединений.

Табл. 2.

Примесь	Типичная концентрация
Диоксид углерода СО2	320 млн. д. во всей тропосфере
Моноксид углерода СО	0,05 млн. д. в незагрязненном воздухе; 1-50 млн. д. на городских магистралях
Метан СН4	1-2 млн. д. во всей тропосфере
Моноскид азота NO	0,01 млн. д. в незагрязненном воздухе; 0,2 млн. д. в фотохими-ческом смоге
Озон O3	0-0,01 млн. д. в незагрязненном воздухе; 0,5 млн. д. в фотохими-ческом смоге
Диоксид серы SO2	0-0,01 млн. д. в незагрязненном воздухе; 0,1-2 млн. д. в загрязнен-ной городской атмосфере

Табл. 3.

24. Производство цинка в среднем составляет 600 000 т в год. Если предположить, что весь этот цинк получают выплавкой из ZnS, сколько всего SO₂ (в граммах) при этом образуется?

25. В процессе выплавки меди из руды Cu₂S высвобождается газообразный SO_2. Если предположить, что таким образом получают все 1,6 млн. тонн меди, производимые ежегодно, то сколько SO₂ (в граммах) выделяется при этом?

26. Опишите все способы окисления находящегося в атмосфере SO₂ до SO₃. Как влияет на окружающую среду это окисление?

27. Перечислите все возможные источники, включая естественные, появление в атмосфере следующих газов: а) СО, б) SO₂, в) СН₄, г) NO.

28. Сколько карбоната кальция потребуется для удаления SO₂, образующегося при сгорании одной тонны нефти, если содержание в ней серы составляет 1,7%. Предположим, что эффективность этого способа удаления SO₂ составляет 22%.

29. Предположим, что в атмосфере промышленного центра площадью 580 км² концентрация SO₂ равна 0,087 млн. д. и что SO₂ равномерно распределен в атмосфере до высоты 1200 м. Какая суммарная масса SO₂ находится в атмосфере при атмосферном давлении 740 мм рт. ст. и температуре 24^оС.

30. Из рис.2 видно, что концентрация NO₂ в атмосфере большого города достигает максимального значения в довольно ранние часы суток, после чего уменьшается до некоторого значения. Как объяснить эту закономерность?

Рис. 2

31. Укажите основную причину (или основные причины) повышения концентрации моноксида углерода.

32. Почему продолжительное пребывание в атмосфере даже небольшой концентрации моноксида углерода опасно для здоровья?

33. Способность монооксида углерода связываться с гемоглобином приблизительно в 210 раз выше, чем у О₂. Допустим, что человек вдыхает воздух, содержащий 120 млн. д. СО. Исходя из того, что весь гемоглобин, покидающий лёгкие, несет либо кислород, либо монооксид углерода, вычислите, какая доля гемоглобина приходится на карбоксигемоглобин.

34. Предположим, что все проблемы, связанные с выбросом в атмосферу частиц пыли, диоксида углерода, решены. Тем не менее интенсивное сжигание во всём мире запасов ископаемых топлив может привести к серьёзным нежелательным изменениям в окружающей среде. Что это за изменения и как они возникают?