Шпаргалка по "Химии"

Углерод в природе  содержится в различных осадочных  горных породах: меле, известняке. Большое  количество углерода входит в состав растительной биомассы. Содержание в  атмосфере углекислого газа сравнительно невелико – менее 1 % (точнее 0,03 % по объему), но именно этот углерод приковывает  сегодня внимание ученых.

Углекислый газ  необходим растениям для фотосинтеза. В процессе фотосинтеза образуются органические вещества, служащие источником питания для всех живых организмов. В то же время углекислый газ способен вызывать парниковый эффект.

Это связано с  тем, что солнечный свет проходит сквозь атмосферу, нагревает земную поверхность, которая отдает в космос избыток тепла в виде инфракрасных тепловых лучей. Углекислый газ пропускает солнечный свет, но задерживает инфракрасное излучение. В результате повышения концентрации CO₂ может произойти глобальное потепление климата, угрожающее таянием полярных льдов. Это вызовет подъем уровня океана и затопление больших площадей суши.

Фотосинтез –  основной процесс, постоянно изымающий  углекислый газ из атмосферы. В настоящее  время происходит сокращение площади  лесов, что особенно пагубно –  влажных тропических лесов. Загрязнение  поверхности океана нефтепродуктами  препятствует нормальному газообмену и фотосинтезу водорослей.

В то же время неуклонно  растет потребление ископаемого  топлива: природного газа, нефти, каменного  угля, – при сжигании которого в  атмосферу выбрасывается углекислый газ. Углекислый газ выделяется также  при гниении органических веществ, дыхании животных и человека.

В создавшейся ситуации, важную роль в регуляции содержания CO₂ в атмосфере играют донные отложения карбоната кальция, образующиеся при отмирании мелких морских беспозвоночных. При повышении содержания в атмосфере углекислого газа, он растворяется в воде, известняк вступает с ним в реакцию с образованием гидрокарбонатов, что связывает избыток углекислоты:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O Ca(HCO₃)₂

Если в атмосфере  возникает недостаток углекислого  газа, равновесие смещается влево, гидрокарбонаты разлагаются с освобождением CO₂.

Эти процессы можно  представить в виде схемы:

Круговорот  углерода в природе

Если попросят написать уравнения, можно привести суммарное  уравнение образования глюкозы  при фотосинтезе:

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Сжигание метана в составе природного газа:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

Обжиг известняка:

CaCO₃ = CaO + CO₂↑

2.   Задача. Вычисление объема газа, вступившего в реакцию, если известна масса одного из продуктов реакции.

Пример:

2.  Сколько литров водорода сгорело, если образовалось 72 г воды? 
Решение:

1. M (H₂O) = 1 • 2 + 16 = 18 г/моль
2. Находим количество вещества воды по условию задачи: 
   n = m / M = 72 г : 18 г/моль = 4 моль
3. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением – число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом): 
   x моль       4 моль 
   2H₂ + O₂ = 2H₂O 
   2 моль       2 моль
4. Составляем пропорцию: 
   x моль – 4 моль 
   2 моль – 2 моль 
   Находим x: 
   x = 4 моль • 2 моль / 2 моль = 4 моль
5. Находим объем водорода: 
   v = 22,4 л/моль • 4 моль = 89,6 л

Ответ: 89,6 л.

Можно подставлять  над и под уравнением непосредственно  массу и объем веществ: 
x л               72 г 
2H₂ + O₂ = 2H₂O 
44,8 л          36 г

 

 

 

Билет № 24

1. Аммиак: состав  молекулы, химическая связь в  молекуле. Физические и химические  свойства аммиака. 

Молекулярная формула  аммиака   NH₃. Три атома водорода соединены с азотом ковалентными полярными связями (азот более электроотрицателен). В образовании связей принимают участие три неспаренных электрона азота и по одному электрону водорода. Структурная формула: 
H – N – H 
      l 
     H 
Молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды, в вершинах которой находятся атомы азота и водорода. Угол между связями N–H около 107^о

Аммиак – бесцветный газ  с характерным резким запахом. Легче  воздуха, его можно собирать в  перевернутые вверх дном сосуды. Аммиак хорошо растворяется в воде (в 1 литре  воды при комнатной температуре  растворяется около 700 литров аммиака). При повышенном давлении аммиак легко  переходит в жидкое состояние. При  последующем испарении поглощается  много тепла, поэтому его используют в качестве хладагента в холодильных  установках.

Аммиак химически активен. Наличие у атома азота неподелённой электронной пары, не участвующей  в образовании связей, делает возможным  присоединение протона и образования  еще одной, донорно-акцепторной связи, обозначаемой стрелкой: 
       H 
        l 
[H – N → H ]⁺ 
        l 
       H

Ион аммония образуется, например, при растворении аммиака  в воде:

NH₃ + H₂O NH₄⁺ + OH ^–

Поэтому раствор аммиака  обладает щелочными свойствами и  окрашивает индикатор фенолфталеин в малиновый цвет. 
 

Аммиак взаимодействует  с кислотами. Если близко поднести стеклянные палочки, смоченные концентрированным  раствором аммиака и концентрированной  соляной кислотой, образуется «дым»  из кристалликов хлорида аммония:

NH₃ + HCl = NH₄Cl 
 

Аммиак горит в кислороде  с образованием молекулярного азота:

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

В присутствии платины  в качестве катализатора, азот аммиака  окисляется до оксида азота (II):

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

Эта реакция используется в производстве азотной кислоты  и азотных удобрений. 10%-ный раствор  аммиака в воде используется в  медицине под названием «нашатырный  спирт». 
 

При нагревании аммиак разлагается (реакция обратная синтезу):

2NH₃ N₂ + 3H₂

2.   Опыт.  Распознавание раствора соли серной кислоты среди трех предложенных растворов солей.

Для распознавания соли серной кислоты капаем в каждую пробирку раствор хлорида бария. Там, где  находится сульфат, выпадет белый  кристаллический осадок, нерастворимый  в концентрированной азотной  кислоте:

Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2NaCl

или в ионном виде:

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓

Если среди растворов  будет карбонат (тоже выпадает в  осадок с Ba²⁺):

1. Делим каждый раствор на две порции и капаем в первую тройку соляную кислоту. В пробирке с карбонатом выделится газ.
2. Оставшиеся два раствора испытываем на сульфат.

 

Билет № 25

1. Источники химического  загрязнения воздуха. Пагубные  последствия химического загрязнения  воздуха. Меры предупреждения  химических загрязнений воздуха. 

1) С промышленными выбросами в атмосферу ежегодно поступает более 600 млн тонн различных химических соединений. Основным источником химического загрязнения воздуха считается металлургия, в первую очередь, коксохимическое производство. В атмосферу выбрасывается большое количество дыма, содержащего сажу и газы, вызывающие у людей астму, хронический бронхит и др.

Для уменьшения выбросов необходимо устанавливать очистные сооружения. Снижать потребление  металлов за счет производства изделий  с меньшими затратами материалов, защиты металлических конструкций  от коррозии, переработки металлолома. Металлургические цеха не должны располагаться  на территории населенных пунктов.

Перспективным направлением считается разработка способов получения  металлов с использованием биотехнологии.

2) Во многих регионах основным источником загрязнений является транспорт, главным образом, автомобильный. Выхлопы содержат оксиды азота, угарный газ CO, продукты неполного сгорания топлива. В городах это приводит к образованию смога, вызывает у людей заболевания дыхательных путей. Плоды, растущие около автомобильных дорог, нельзя употреблять в пищу.

Для уменьшения загрязнения  воздуха вводятся новые экологические  стандарты для двигателей, они  оснащаются каталитическими дожигателями выхлопных газов. Запрещено производство этилúрованного бензина, содержащего  свинец, который выбрасывается в  атмосферу.

Очистке воздуха  растениями от вредных газов способствует озеленение городов.

3) Значительное количество сернúстого газа SO₂ в атмосферу выбрасывают тепловые электростанции и котельные, работающие на каменном угле, который обычно содержит примеси серы. Оксид серы (IV) взаимодействует с водяными парами с образованием сернúстой кислоты. Выпадают кислотные дожди, разрушающие постройки из мрамора и известняка, ускоряющие коррозию металлов. Гибнут леса, в первую очередь хвойные. 

Для сокращения выбросов необходимо производить очистку  дымовых газов, а улавливаемые соединения серы могут быть использованы для  производства серной кислоты.

4) Сжигание ископаемого топлива повышает содержание в атмосфере углекислого газа CO₂, вызывающего парниковый эффект, что может привести к глобальному потеплению климата.

Так как зеленые  растения связывают углекислый газ  в процессе фотосинтеза, необходимо сохранять существующие леса и засаживать деревьями новые площади.

5) Загрязнение воздуха происходит в результате утечек и аварий на предприятиях химической промышленности (производство аммиака, кислот, полимеров и пр.).

Необходимо добиваться снижения аварийности и установки  современных очистных сооружений.

6) Серьезную проблему в последние годы представляют свалки и сжигание мусора. При этом в атмосферу попадают продукты неполного сгорания полимеров (пластмасс), способные разрушать озоновый слой в атмосфере.

Необходимо производить  сортировку бытовых отходов с  последующим сжиганием в специальных  печах, где за счет более высокой  температуры достигается полное сгорание. Категорически запрещается  сжигание бытового мусора на территории населенных пунктов. Особенно опасна резина и пластмассы, дым от сжигания которых  является канцерогеном (вызывает развитие злокачественных опухолей). Дым от сжигания опавшей листвы содержит соединения тяжелых металлов, поглощенных зелеными насаждениями, поэтому листья не должны сжигаться в городе.

Из растительных остатков, ботвы на приусадебных участках целесообразно готовить компост, что  уменьшает задымление территории и  повышает плодородие почвы.

Состав воздуха: 
 
Азот N₂ - 78% (по объему)  
 
Кислород O₂ - 21%

Углекислый газ CO2 (0,03%),   инертные газы: аргон, неон и др. (0,94%)   пыль, водяной пар

- около 1 %

2.   Задача.  Вычисление объема газа,  необходимого для реакции с определенным количеством вещества другого вещества.

Пример:

2.  Сколько литров кислорода потребуется для сгорания 10 моль водорода? 
Решение:

1. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением – число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом): 
   10 моль x моль 
       2H₂ + O₂ = 2H₂O 
   2 моль  1 моль
2. Составляем пропорцию: 
   10 моль – x моль 
   2 моль – 1 моль 
   Находим x: 
   x = 10 моль • 1 моль / 2 моль = 5 моль
3. Находим требуемый объем: 
   v = 22,4 л/моль • 5 моль = 112 л (где 22,4 – молярный объем газов)

Ответ: 112 л.

Внимание!!! Кто скачивал билеты до 23 апреля 2011: внесены изменения и дополнения в билеты № 6, 12, 20, 24

Кто скачивал билет №6 до 20 февраля 2011, пожалуйста, удалите примечание о строении молекулы кислорода.