Экологические задачи
учебно-методический материал по экологии (8, 9, 10, 11 класс)

Экологические задачи

Задача 1.

В стратосфере на высоте 20-30 км находится слой озона O3, защищающий Землю от мощного ультрафиолетового излучения Солнца. Если бы не "озоновый экран" атмосферы, то фотоны большой энергии достигли бы поверхности Земли и уничтожили на ней все живое. Подсчитано, что в среднем на каждого жителя Санкт-Петербурга в воздушном пространстве над городом приходится по 150 моль озона. Сколько молекул озона и какая его масса приходится в среднем на одного петербуржца?

Задача 2.

В природе постоянно происходит круговорот биогенных элементов: углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота и др. Человек в процессе своей деятельности вмешивается в круговорот веществ, использую минеральное сырье для своих нужд. Какая масса углерода должна превратиться в CO2, чтобы получить 1 л минеральной газированной воды с концентрацией углекислоты 2%, ρ = 1 г/см3.

Задача 3.

При сгорании в карбюраторе автомобиля 1кг горючего в воздух выбрасывается до 800 г оксида углерода (II). Вычислите массу и объем (н. у.) оксида углерода (II), образующегося при сгорании 100 кг горючего.

При решении подобных задач учащиеся узнают о веществах, загрязняющих атмосферу: выхлопных газах автотранспорта, продуктах сгорания органического топлива, выбросах промышленных предприятий.

Задача 4.

Установлено, что за вегетационный период дерево, имеющее 10 кг листьев, может обезвредить без ущерба для него свыше 500 г сернистого газа и 250 г хлора. Рассчитайте, какое количество указанных газов может обезвредить одно такое дерево.

Решая эту задачу, учащиеся узнают о роли растений в обезвреживании ядовитых газов. Подобные факты еще раз убеждают их в необходимости сохранения каждого дерева и мобилизуют на активное участие в озеленении своего города.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.

В питьевой воде были обнаружены следы вещества, обладающего общетоксическим и наркотическим действием. На основе качественного и количественного анализов этого вещества было установлено, что это производное фенола и массовые доли элементов в нем равны: 55% С, 4,0% Н, 14,0% О, 27% Cl.

Установите молекулярную формулу вещества. Составьте уравнения реакции его получения, укажите возможные причины попадания этого вещества в среду.

Задача 2.

В основе самоочищения водоемов от органических загрязнителей лежит процесс их окисления. Если органических веществ в воде немного, то они окисляются растворенным в воде кислородом. Этот процесс ускоряется под действием солнечного света. Способствуют окислению и некоторые микроорганизмы (биологические методы).

Существуют и химические методы интенсификации процесса окисления органических загрязнителей в воде. Какой из предложенных ниже реагентов вы выберете для ускорения этого процесса: а) пероксид водорода; б) хлор или его кислородсодержащие производные; в) озоновоздушную смесь? Дайте обоснованный ответ.

Задача 3.

Бензол обладает общетоксическим и мутагенным действием, а также воздействует на репродуктивную функцию женщин. Действует на почки, печень, изменяет формулу крови (уменьшает количество лейкоцитов, тромбоцитов, красных кровяных телец), нарушает структуру хромосом. Нитробензол также обладает общетоксическим действием. Окисляет гемоглобин крови в метгемоглобин (метгемоглобинемия), вызывает желтушное окрашивание белков глаз, физиологические и

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

При изучении темы "Подгруппа кислорода" в 9-м классе мы знакомим учащихся с процессами, обеспечивающими круговорот кислорода в биосфере, рассказываем о значении кислорода и озона в жизни живых организмов и предлагаем для решения и обсуждения следующие задачи:

1. В стратосфере на высоте 20-30 км находится слой озона O3 , защищающий Землю от мощного ультрафиолетового излучения Солнца. Если бы не "озоновый экран" атмосферы, то фотоны большой энергии достигли бы поверхности Земли и уничтожили на ней все живое. Подсчитано, что в среднем на каждого жителя Белгорода в воздушном пространстве над городом приходится по 150 моль озона. Сколько молекул озона и какая его масса приходится в среднем на одного белгородца? (Ответ: 9,03?1025 ; 7,2 кг)

2. Одинаковое ли (и какое именно) число молекул содержится в 1г воды и в 1г кислорода? Какова роль этих веществ в биосфере Земли? (Ответ: 0,33?1023 ; 0,37?1027 )

3. Чтобы приготовить бордосскую смесь (препарат против фитофторы – грибкового заболевания огородных растений), используют медный купорос CuSO4 *5H2 O. Рассчитайте число атомов кислорода и водорода, которые содержатся в 350 г этого вещества. (Ответ: 75,8*1023 ; 84,2*1023 )

4. В сутки человек вдыхает приблизительно 25 кг воздуха. На каждые 100 км пути автомобиль расходует 1825 кг кислорода. Сколько суток сможет дышать человек воздухом, если одна из машин проедет на 100 км меньше? Используя приведенные факты и результаты ваших расчетов, подготовьте:

а) рекламный проспект автомобилей;

б) текст обращения к президенту России о защите природы.

(Ответ: 347 суток 14 часов 52 минуты)

5. Основной компонент природного газа – метан. Некоторые крупные месторождения природного газа, например Астраханское, Оренбургское, помимо углеводородных газов содержат значительное количество сероводорода. Эта примесь, с одной стороны опасна, так как вызывает сильную коррозию трубопроводов и перекачивающей аппаратуры. Кроме того, при сгорании такого газа получается оксид серы (IV), что вызывает загрязнение атмосферы. С другой стороны сероводород является ценным химическим сырьем, из которого можно получить, например, серную кислоту. Предложите рациональные, по вашему мнению, способы очистки природного газа от сероводорода.

При изучении свойств и применения углерода и его соединений обращаем внимание учащихся на одну из современных экологических проблем – возникновение "парникового эффекта", приводящего к потеплению климата. Предлагаем для обсуждения и обсуждения такие задачи:

1. Белгородский мел содержит карбонат кальция и карбонат магния в пересчете на CaO и MgO соответственно 54 и 0,5 %.

1) Сколько примеси содержит белгородский мел?

2) Какой объем CO2 выделится в атмосферу при обжиге образца такого мела массой 1 кг?

(Ответ: 2,5%)

2. В природе постоянно происходит круговорот биогенных элементов: углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота и др. Человек в процессе своей деятельности вмешивается в круговорот веществ, использую минеральное сырье для своих нужд. Какая масса углерода должна превратиться в CO2 , чтобы получить 1 л минеральной газированной воды с концентрацией углекислоты 2%, ρ=1г/см3 . (Ответ: 3,84 г.)

При рассмотрении вопросов применения азота и аммиака в теме "Подгруппа азота" в 9-м классе для закрепления знаний используем такие задачи:

1. Азот – незаменимый биогенный элемент, поскольку входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера – неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений. Существуют азотфиксирующие бактерии, способные фиксировать азот воздуха и превращать его в доступную для растений форму. С помощью таких бактерий при хорошем урожае клевер может накапливать за сезон 150-160 кг/га азота. Какой объем воздуха в м3 содержит такую массу азота? Какую массу 10 % раствора аммиачной воды (используемой в качестве удобрений) может заменить 1 га клевера, накопивший за сезон 100 кг/га азота? (Ответ: 120 м3 , 2100 кг)

2. Большой ущерб водным организмам наносят соединения мышьяка. Особенно ядовиты соединения мышьяка (III) Предложите способ очистки сточных вод от арсенатов и арсенитов, принимая во внимание, что мышьяк является аналогом фосфора.

При обобщении знаний учащихся по органической химии в 10-м классе для более глубокого понимания природных процессов предлагаем учащимся следующие задачи:

1. 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)?

2. Растения поглощают минеральные вещества и углекислый газ и под действием ультрафиолета синтезируют глюкозу, выделяя кислород.

Какой объем CO2 усвоили зеленые листья сахарной свеклы для получения 100 г сахарозы, из которой можно изготовить 10 конфет (одна конфета содержит примерно 10 г сахара)?

(Ответ: 26 л СО2 ).

3. Листья растения махорки содержат лимонную кислоту, примерно 3%. Какая масса зеленых листьев этого растения потребуется для получения 1 кг лимонной кислоты, если потери при производстве составляют 15 %? (Ответ: 39,1 кг).

4. Поскольку нефтепродукты горючи, очистку от них водной поверхности можно было бы проводить путем сжигания нефтяной пленки. Такой способ, конечно, не экономичен, он связан с потерей топлива, но охрана природы, сохранение морской и прибрежной фауны и флоры важнее, чем экономия нефти. Трудность сжигания нефтяной пленки заключается в том, что поджечь можно только относительно толстый слой плавающей на поверхности воды нефти. Если же пленка тонкая (так бывает в большинстве случаев), поджечь ее не удается. Предложите способ сжигания тонких пленок нефтепродуктов на поверхности воды.

5. Большие неприятности доставляет наличие в сточных водах карбоновых кислот и их солей. Предложите физико-химический способ очистки воды от этих загрязнений.

При изучении темы "Металлы" в 11-м классе знакомим учащихся с общими способами получения металлов, а также с проблемами утилизации отходов при переработке металлов.

1. Для нейтрализации промышленных стоков гальванического участка завода "Энергомаш" города Белгорода потребовалось 60 кг негашеной извести CaO с массовой долей примесей 7%. Какая масса иона никеля Ni2+ , содержащегося в стоках была нейтрализована?

(Ответ: 58,7 кг).

2. При нейтрализации промышленных стоков белгородского завода "Ритм" было получено 300 кг осадка Cr(OH)3 . Какую массу металлического хрома можно получить из осадка, если производственные потери составляют 10 %

В Белгородской области питьевая вода содержит растворимые соли ионов Ca2+ и Mg2+ - сульфаты и карбонаты, обуславливающие ее жесткость. Повседневное употребление такой воды может привести к ряду заболеваний пищеварительного тракта.

3. Какие из перечисленных ниже веществ могут быть применены для снижения жесткости белгородской воды:

a) а) карбонат калия;

b) б) поваренная соль;

c) в) фосфат натрия.

Дайте обоснованный ответ, приведя уравнения соответствующих реакций.

Мы попытались взглянуть на экологические вопросы и проблемы сквозь призму химических знаний, так как для глубокого понимания современной экологической ситуации (как на всей планете, так и в региональном, местном масштабе) человеку совершенно необходимо знание химических основ или причин этой ситуации [8].

2.2 Нетрадиционные задачи по органической химии 

Обучение любому предмету в школе должно быть организовано таким образом, чтобы ученикам было интересно на уроках, чтобы они стремились получать новые знания. Чтобы ученики продуктивно и деятельно работали на уроках органической химии, мы предлагаем систематически использовать в учебном процессе в биолого-химических классах нетрадиционные задачи - интегрированные познавательные. В таких задачах интеграция знаний осуществляется за счет комплексного использования материала различных областей знаний (медицины, биологии, экологии, истории) и активного поиска новой информации. Задачи интеграции - не только вооружение учащихся целостной совокупностью знаний об окружающем мире, но и воспитание адекватного и грамотного отношения к действительности, развитие умений самостоятельно решать возникающие проблемы и научно объяснять происходящие явления. При использовании познавательных задач в ряде случаев, обучение осуществляется через опору на уже имеющиеся знания и жизненный опыт (через объяснение обыденного с позиции науки) обучаемых. На начальном этапе интегрированные задачи используются в большей степени с целью привлечения внимания и стимулирования любопытства или развития любознательности. В этот период задачи имеют преимущественно иллюстрированный характер. На последующих этапах обучения используются интегрированные познавательные задачи проблемного характера.

1. УГЛЕВОДОРОДЫ

Задание 1.

Общение между людьми основано на зрительных и слуховых контактах. Однако для некоторых других животных основным способом общения является выделение химических веществ. Для того, чтобы привлечь внимание самки домашняя муха выделяет алкена - мускалюра. Установите его структурную формулу, если известны следующие его свойства:

а) взаимодействует с бромом, образуя бесцветный продукт состава С23 Н46 Вr2 .

б) при озонировании и разложении озонида водой получаются вещества состава С8 Н17 СОН и С13 Н27 СОН.

Задание 2.

В состав феромона тревоги у муравьев - древоточцев входит углеводород. Каково строение углеводорода, если при его крекинге образуются пентан и пентен, а при его горении - 10 моль углекислого газа.

(Отв.: декан)

Задание 3.

Самцы шмелей во время утреннего полета оставляют на растениях и предметах капельки пахучего вещества, которое помогает остальным членам их семьи легче отыскивать пищу. Это вещество - фарнезол - С15 Н26 О. Установите его структуру, если известно, что при его пропускании над оксидом алюминия при 300 ?С образуется углеводород состава

СН3 - С = СН - СН2 - СН2 - С = СН2 ,

| |

СН3 2 СН3 

реагирует с металлическим натрием с выделением водорода, а при осторожном окислении образует альдегид.

(Отв.: СН3 - (С(СН3 ) = СН - СН - СИ2 )2 - С(СН3 ) = СН - СН2 ОН)

2. СПИРТЫ

Задание 1.

Чтобы привлечь внимание самка шелкопряда выделяет химическое вещество - бомбикол. Улавливая его запах усиками, самцы шелкопряда начинают “танец ухаживания”. Бомбикол является алкадиенолом состава С16 Н29 ОН. Установите его структуру, если известно, что при дегидратации он образует углеводород С16 Н28 , который при озонировании и последующем гидролизе образует

О О О О О О

СН3 - (СН2 )2 - С С - С С - (СН2 )7 - С НС

Н Н Н Н Н Н .

Его насыщенный спирт при взаимодействии с натрием образует

СН3 - (СН2 )14 СН2 О Nа.

(Отв.: гексодекадиен - 10, 12, - ол - 1)

Задание 2.

Для разметки территории пчелы рода Trigona используют вещество состава С7 Н16 О. Установите его структурную формулу, если:

а) оно реагирует с металлическим натрием с выделением водорода

б) при дегидратации переходит в углеводород С7 Н14 , который при озонолизе дает смесь уксусного и валерианового альдегидов.

(Отв.: гептан - 2 - ол)

Задание 3.

Привлекающим феромоном рабочей пчелы является гераниол, привлекающий других рабочих пчел. Установите строение молекул гераниола, если известны следующие его свойства:

а) состав молекулы С10 Н18 О

б) при бромировании образует вещество

2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3, 7 - диметилоктанол - 1.

(Отв.: 3, 7 - диметилоктадиен - 2, 6 - ол - 1)

3. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Задание 1.

При помощи химической сигнализации и химической информации происходит своеобразный “обмен мнениями” у животных. Муравьи для подачи сигнала тревоги выделяют вещество состава С7 Н14 О. Определите строения этого вещества, если оно взаимодействует с гидроксиламином, с синильной кислотой дает вещество состава С7 Н15 ОN, при каталитическом гидрировании образует 4 - метилгексанол - 3.

(Отв.: 4 - метилгексанон - 3)

Задание 2.

Чтобы привлечь внимание самки ручейник выделяет вещество С8 Н16 О. Установите структурную формулу этого вещества, если оно реагирует с гидроксиламином, но не дает реакции серебряного зеркала, а при каталитическом гидрировании образует нонан - 2 - ол.

(Отв.: нонан - 2 - ОН)

Задание 3.

Половым феромоном у некоторых ручейников служит вещество состава С7 Н14 О. Установите его структурную формулу, если при гидрировании образует соединение С7 Н16 О, которое при дегидратации и последующем озонолизе дает смесь уксусного и валерианового альдегидов.

(Отв.: гептан - он - 2)

Задание 4.

У красноклопов роль феромона тревоги играет вещество состава С6 Н10 О. Установите его строения на основании следующих свойств: а) реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, б) при озонолизе дает смесь масляного альдегида и диальдегида состава СОН-СОН.

(Отв.: гексен - 2 - аль)

Задание 5.

Феромоном тревоги у медоносных пчел является вещество состава С8 Н16 О. Установите его строение, если известно, что оно при действии синильной кислоты дает оксинитрил, а при восстановлении образует нонан - 2 - ол.

(Отв.: нонан - 2 - он)

Задание 6.

Феромоном тревоги у муравьев-листорезов является цитраль. Это вещество вызывает агрессивную реакцию у муравьев: они уничтожают все живое в том месте, откуда этот запах исходит (цитраль пахнет лимонами). Установите структурную формулу цитраля, если при взавимодействии его с бромной водой образуется 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3,7 - диметилоктаналь - 1.

(Отв.: 3, 7 - диметилоктадиен - 2,6 - аль - 1)

Задание 7.

В состав феромонов тревоги пчел входит вещество состава С7 Н14 О. Определите строение этого вещества, если известно, что оно не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, а при каталитическом гидрировании образует гептанол - 2.

(Отв.: гептан - 2 - он)

Задание 8.

У насекомых, образующих семьи, имеются особые химические вещества, предназначенные для оповещения членов группы об опасности (феромоны тревоги). Таким веществом у некоторых муравьев является цитраль С10 Н16 О, которое обладает следующими свойствами: а) даетреакцию серебряного зеркала; б) при взаимодействии с бромом образует 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3, 7- диметилоктаналь - 1. Какое заключение можно сделать о строении соединения?

(Отв.: 3, 7 - диметилоктадиен - 2, 6 - аль - 1)

Задание 9.

В эвкалиптовом масле содержится альдегид состава С7 Н14 О, обладающий запахом лимона. Вещество С7 Н14 О образует оксим, при окислении перманганатом калия в кислой фазе превращается в смесь кислот и кетонов, при взаимодействии с бромом образует 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3, 7 - диметилоктаналь - 1.

(Отв.: 3, 7 - диметилоктадиен - 2, 6 - аль - 1)

Задание 10.

Запах фиалок обусловлен веществом состава С9 Н14 О. Какова структурная формула этого вещества, если при бромировании образуется 2, 3, 6. 7 - тетрабром нонаналь - 1?

(Отв.: нонадиен - 2, 6 - аль - 1)

Задание 11.

Запах гвоздики обусловлен эвгенолом и веществом состава С7 Н14 О. Определите строение этого вещества, если известно, что оно не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, а при каталитическом гидрировании образует гептанол - 2.

(Отв.: метилпентилкетон)

4. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Задание 1.

Рыжие лесные муравьи обладают феромоном тревоги - кислотой, которая одновременно служит оружием. Установите его структурную формулу, если вещество разлагается при нагревании, дает реакцию серебряного зеркала.

Задание 2.

Кисловатый вкус ягод барбариса обусловлен высоким содержанием вещества состава С4 Н5 О5 . Каково строение этого вещества, если при его дегидратации образуется непредельная дикарбоновая кислота состава С4 Н4 О4 ?

(Отв.: яблочная кислота)

Задание 3.

2) В состав облепихового масла входят ненасыщенные соединения. У них низкие температуры плавления - поэтому на морозе ягоды облепихи остаются мягкими, а клюква, рябина, брусника превращаются в твердые замороженные комочки. Одним из основных компонентов является вещество состава С17 Н33 СООН, которое обесцвечивает бромную воду, при этерификации образует с глицерином твердый жир.

(Отв: олеиновая кислота)

Задание 4.

В состав облепихового масла входят ненасыщенные соединения. У них низкие температуры плавления - поэтому на морозе ягоды облепихи остаются мягкими (а клюква, рябина, брусника превращаются в твердые замороженные комочки). Одним из основным компонентом масла является вещество состава С17 Н33 СООН, которое обесцвечивает бромную воду, при этерификации с глицерином образует твердый жир. Какова структурная формула вещества?

(Отв.: олеиновая кислота)

Задание 5.

Лавровый лист - высушенный лист лавра благородного. Аромат обусловлен эфиром. Установите его структурную формулу, если известно, что при его гидролизе образуется лауриловый спирт СН3 - (СН2 )10 - СН2 ОН и лауриновая кислота СН3 - (СН2 )10 - СООН.

(Отв.: лауриловый эфир лауриновой кислоты)

Решение задач формирует определенный стиль мышления и развивает интеллектуальные умения учащихся. Успешность развития учебной деятельности зависит от активности обучающегося. Важно, чтобы задача создавала положительную установку на дальнейшую активную деятельность Само решение задач - это активный познавательный процесс. Интегрированные задачи способствуют формированию познавательных мотивов (ставить учащихся перед необходимостью творческого использования имеющихся у них знаний и приобретения недостающей информации) [10,11].

ГЛАВА III. УРОК «ПРАКТИКУМ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ КУРСА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ С ЭКОЛОГИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ» 

Цель. Описывать и объяснять задачи с экологическим содержанием. Оптимальное использование в учебном процессе таких задач позволяет приблизить теоретический материал к жизни, сделать его менее академичным. В поисках ответа на вопрос задачи ученик невольно соприкасается с проблемами защиты природы и получает реальные возможности использовать приобретенные знания на практике.

Задачи, которые дают возможность раскрыть сущность функционирования природных систем и выявить экологические проблемы

1. 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  СН→3  СО→ НСООН → НСНО →ОН 2 .

Масса СН4 в атмосфере равна 4,3•108 т, а общая масса СО2 – 2,3•1012 т.

2. ПДК фенола у мест водопользования составляет 0,001 мг/л. Рассчитайте, во сколько раз концентрация фенола будет превышать ПДК, если в водоем вместимостью 104 м3 со сточными водами коксохимического предприятия было сброшено 47 кг фенола.

3. В лабораторных спиртовках этиловый спирт сгорает с выделением СО2 и Н2 О. Вычислите объем СО2 , который накопился в химическом кабинете объемом 288 м3 , если на каждом из 18 столов за время работы учеников сгорает 2,3 г спирта.

Рассчитайте объемную долю СО2 и поясните, окажет ли он влияние на самочувствие учащихся, работающих в кабинете, если учесть, что объемная доля СО2 в атмосферном воздухе составляет 0,03%. Если же его содержание превышает 4%, то происходит раздражение дыхательных путей, возникают шум в ушах и головная боль.

4. В питьевой воде были обнаружены следы вещества, обладающего общетоксическим и наркотическим действием. На основе качественного и количественного анализов этого вещества было установлено, что это производное фенола и массовые доли элементов в нем равны: 55% С, 4,0% Н, 14,0% О, 27% Cl.

Установите молекулярную формулу вещества. Составьте уравнения реакции его получения, укажите возможные причины попадания этого вещества в среду.

Задачи, в которых отражены вопросы регулирования состояния природной среды, разработки мер по предотвращению негативных последствий антропогенного воздействия

5. Из 1 м3 древесных отходов можно получить 60 л метанола. Рассчитайте массу формалина (40%-го раствора формальдегида), который можно получить при ρокислении указанного объема спирта (CH3OH = 0,791 г/см3 ).

6. Один из способов очистки коксового газа от оксидов азота(II) – использование метана:

Какой объем СН4 расходуется в час на взаимодействие с NO на установке по очистке коксового газа производительностью 130 тыс. м3 /ч, если в 1 м3 коксового газа содержится 6 см3 NO?

6. 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.

Задачи, способствующие формированию личностных качеств учащихся

8. В основе самоочищения водоемов от органических загрязнителей лежит процесс их окисления. Если органических веществ в воде немного, то они окисляются растворенным в воде кислородом. Этот процесс ускоряется под действием солнечного света. Способствуют окислению и некоторые микроорганизмы (биологические методы).

Существуют и химические методы интенсификации процесса окисления органических загрязнителей в воде. Какой из предложенных ниже реагентов вы выберете для ускорения этого процесса: а) пероксид водорода; б) хлор или его кислородсодержащие производные; в) озоновоздушную смесь? Дайте обоснованный ответ.

9. Соберите непищевые отходы, накопленные вами за один день. Проанализируйте их состав. Составьте прогноз о превращениях этих веществ при попадании в окружающую среду. Опишите, как вы поступили с собранным вами мусором после проведенного анализа.

Ароматические углеводороды, их физиологическое действие

Бензол обладает общетоксическим и мутагенным действием, а также воздействует на репродуктивную функцию женщин. Действует на почки, печень, изменяет формулу крови (уменьшает количество лейкоцитов, тромбоцитов, красных кровяных телец), нарушает структуру хромосом.

Нитробензол также обладает общетоксическим действием. Окисляет гемоглобин крови в метгемоглобин (метгемоглобинемия), вызывает желтушное окрашивание белков глаз, физиологические и неврологические расстройства.[8-9]

В конце урока учитель делит класс на две группы и дает карточки с описанием ситуации и вопросами, которые проверяет на следующем уроке.

1-я ситуация. В одном из цехов анилинокрасочного завода остановили на планово-предупредительный ремонт сульфуратор (аппарат для сульфирования2 ), представляющий собой вертикальный чугунный аппарат высотой 3 м и объемом 600 л. На крышке имелся люк диаметром 0,4 м для внутреннего осмотра, ремонта и доочистки аппарата. После удаления и нейтрализации кислой среды, пропарки системы, промывки водой, установки заглушек на трубопроводах и слива из сульфуратора при помощи сифона необходимо было вручную удалить остаток. Лаборант провел анализ воздушной среды в сульфураторе, отобрав пробу на глубине 1,5 м. Содержание паров бензола оказалось равным 25 мг/м3 .

Было получено разрешение на проведение работ по очистке аппарата. Рабочий без противогаза и спасательного жилета спустился в сульфуратор и через 5–10 мин потерял сознание. Получив тяжелое отравление, он полгода пролежал в больнице и затем был переведен на инвалидность с тяжелым заболеванием крови (ПДК – предельно допустимая концентрация – в рабочей зоне для бензола 5 мг/м3 ).

После спасения рабочего был сделан анализ воздушной среды в нижней части сульфуратора, который показал содержание бензола 6000 мг/м3 .

Литература