Сборник ситуационных задач по химии. Методические рекомендации по применению ситуационных задач на уроках химии

• Название: Методические рекомендации по применению ситуационных задач на уроках химии
• Анкор: Сборник ситуационных задач по химии
• Дата: 06.04.2022
• Размер: 268.5 Kb.
• Имя файла: sbornik_dlya_uch__1421007589_88519.doc
• Тип: Методические рекомендации; #449283
• страница: 3 из 6

Ответы:

1. 
   В качестве хлорсодержащего отбеливающего средства чаще всего используют водные растворы гипохлоритов – солей хлорноватистой кислоты, которые пропускают пропусканием хлора через раствор щелочи:
   

Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O

Образующийся при этом раствор, содержащий NaCl и NaClO, под названием «жавелевая вода» используют для отбеливания тканей очень давно. Отбеливание происходит за счет окисления загрязняющих веществ хдорноватистой кислотой, которая из растворов гипохлоритов вытесняется угольной кислотой и легко разлагается:

NaClO+H₂O+CO₂=NaHCO₃+HClO

2HClO=2HCl+O₂

Таким образом, в отбеливающем растворе присутствуют хлорноватистая и соляная кислоты.

Если налить такой отбеливатель в ведро из оцинкованной жести, то присутствующие в нем кислоты сначала будут растворять оксидную пленку цинка, а затем взаимодействовать непосредственно с цинком. Если использовать эмалированную емкость с поврежденной эмалью, эти кислоты будут взаимодействовать с железом (эмалированная посуда изготовлена из сплавов железа).

Выделяющийся при разложении HClO атомарный кислород также окисляет цинк и железо. Кроме того, все отбеливающие средства на основе соединений хлора могут содержать и некоторое количество соединений хлора, который также будет окислять металлы:

Zn+Cl₂=ZnCl₂

2Fe+3Cl₂=2FeCl₃

Для отбеливания белья следует выбрать пластмассовый таз, так как все остальные материалы будут вступать в химическое взаимодействие с отбеливателем. Но, следует учесть, что, если полимерные материалы длительное время подвергаются воздействию сильных окислителей, они становятся хрупкими и постепенно разрушаются.

2. 
   Нет, уравнение реакции написать нельзя, так как пятно исчезло в результате физического процесса – постепенной сублимации йода, адсорбированного тканью. Хлорная известь Ca(ClO)₂ и персоль Na₂CO₃^. 1,5H₂O₂ . H₂O обладают окислительными свойствами, поэтому они не обесцвечивают пятно йода, так как йод тоже является окислителем. Можно попытаться вывести такое пятно с помощью восстановителей, например водного раствора сульфита натрия Na₂SO₃
   

I₂+Na₂SO₃+2NaOH=2NaI+Na₂SO₄+H₂O

3.В 75 граммах пасты содержится (75 . 0,15) : 100 = 0,11 г активного фтора. По норме необходимо израсходовать 1,5:0,11 = 13,6 тюбиков зубной пасты за год, т.е. примерно по одному тюбику в месяц.

4. Куртуа нарушил следующие правила:

1. В химических лабораториях запрещается хранить концентрированные кислоты на лабораторном столе, их нужно хранить под вытяжкой.

2. Строго запрещается принимать пищу в химической лаборатории

3. Запрещается нахождение животных. Нельзя держать рядом вещества с окислительными и восстановительными свойствами.

Морские водоросли содержат много иода в виде иона I- При взаимодействии раствора, содержащего эти ионы, с серной кислотой произошло окисление ионов иода с образованием молекулярного иода:

2NaI+H₂SO₄=Na₂SO₄+I₂+SO₂+2H₂O

Это окислительно-восстановительная реакция.

Процесс образования кристаллов из паров называется кристаллизацией, а обратный процесс – возгонкой. Налет иода можно легко удалить с помощью органических растворителей.

5. Эффективность зубных паст в профилактике кариеса можно сравнить по содержанию в них активного фтора, т.е. фторид-иона, способного взаимодействовать с зубной эмалью. В 100 г пасты №1 содержится 0,172 г фтора, а в 100 г пасты №2 – 0,104 г. Следовательно, зубная паста №1 будет более эффективна в профилактике кариеса, т.к. она содержит больше активного фтора. Также следует учитывать и антибактериальное действие солей олова.

6. Ответ: 535 га

7. В состав кератина входит значительное количество серы, поэтому нередко дефицит этого элемента и становится причиной плохого роста волос и их выпадения.

8.Уравнения реакций:

SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + H₂O

Na₂SO₃ + I₂ + H₂O = Na₂SO₄ + 2HI

BaCl₂ + Na₂SO₄ = 2NaCl + BaSO₄

ПДКпревышенапочтивдвое. Воздух санитарным нормам не соответствует.

9.Ответ: 294 т

10. Ответ: 4 кг

11.Ответ: 527 г

12.Na₂SO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + H₂O

Чтобы обработать таким способом погреб, нужно сульфит натрия в 2-3 кислотоустойчивых неглубоких емкостях поместить в верхней части погреба и добавить 10% серной кислоты. Очень важно, чтобы емкости находились в верхней части погреба, так как сернистый газ тяжелее воздуха. Конечно, надо предварительно рассчитать, сколько потребуется сульфита натрия и серной кислоты.

13. В навозе часть азота содержится в виде мочевины (NH₂)₂CO₃, которая разлагается по уравнению:

(NH₂)₂CO₃ = 2NH₃ + CO₂ + H₂O

Выделяющийся аммиак связывается суперфосфатом в более прочное соединение:

2NH₃ + Ca(H₂PO₄)₂ = (NH₄)₂HPO₄ + CaHPO₄

14.Если овощи отваривали без соли, то этой водой можно полить цветы.

15. суперфосфат поглощает аммиак за счет реакции, уравнение которой:

Ca(H₂PO₄)₂ + 2NH₃ = (NH₄)₂HPO₄ + CaHPO₄

При этом образуется более устойчивая соль (NH₄)₂HPO₄

16.Одним из основных элементов штукатурных растворов является гашеная известь Са(ОН)₂. Затвердевание штукатурки происходит за счет взаимодействия Са(ОН)₂ с СО₂ воздуха:

Са(ОН)₂ + СО₂= СаСО₃ + Н₂О

Этот процесс можно ускорить за счет повышения концентрации в воздухе СО₂. Сжигание угля в помещении позволяет не только поднять температуру воздуха, но и повысить концентрацию СО₂ за счет реакции, уравнение которой:

С+О₂=СО₂

Электронагреватели дают только тепло и не влияют на состав воздуха.

Однако нельзя считать, что прогревание помещения электронагревателями не оказывает никакого влияния на процесс. Поскольку скорость большинства химических реакций возрастает с повышением температуры, процесс «схватывания» тоже несколько ускоряется. Кроме того, при взаимодействии Са(ОН)₂ с СО₂ выделяется вода, испарение которой ускорится при повышении температуры в помещении.

17. Сначала воду надо прокипятить на костре, затем собрать золу от костра и добавить в воду. Профильтровать через ткань или просто осторожно слить верхний слой после отстаивания. Зола содержит значительное количество карбоната калия, который осаждает соли кальция и магния.

18. 16,2 г кристаллической соды надо внести для смягчения 10 л воды.

19. Ответ: 2 млн. 100 тыс. рублей.

20. Углекислый газ нужен для фотосинтеза и может использоваться только на свету.

21. Зола состоит из неорганических соединений, главным образом карбонатов калия, магния, кальция. Основным действующим веществом является К₂СО₃, так что полученный препарат относится к неорганическим.

22. В зоне работы доярок, так как углекислый газ тяжелее воздуха.

23. Скорлупа яиц состоит в основном из карбоната кальция. Для образования скорлупы необходимо наличие в организме достаточного количества кальция и углекислого газа. У кур, в отличии от млекопитающих, нет потовых желез, поэтому в жаркую погоду теплообмен регулируется за счет повышения интенсивности дыхания, при этом из организма выделяется значительно больше углекислого газа, чем в прохладную погоду. Концентрация углекислого газа в крови снижается, а это сказывается на прочности скорлупы. Поение кур газированной водой позволяет повысить содержание СО₂ в организме птицы и таким образом повлиять на прочность скорлупы.

24. Сажа – это чистый углерод, который является химически инертным при обычных условиях. Отбеливатели обесцвечивают загрязнения за счет их окисления, но окислить чистый углерод с помощью кислородсодержащих отбеливателей невозможно даже при нагревании. Удалить частицы углерода, адсорбированные волокнами ткани можно только, постирав полотенце несколько раз в стиральной машине. Это физический способ.

26.Силикатный клей – это раствор соли силиката натрия Na₂SiO₃ в воде. Данная соль подвергается гидролизу по аниону:

2Na⁺+SiO₃^2-+2H₂O ->2Na⁺+2OH^-+H₂SiO₃

За счет этого раствор имеет щелочную реакцию. Образующаяся в результате гидролиза щелочь эмульгирует и частично омыляет жиры. Таким образом, действие силикатного клея аналогично действию соды и мыла.

27. Каолин – природный минерал, достаточно устойчивый к действию влаги. Но для изготовления пудры его размалывают в мелкий порошок, и в таком состоянии он очень гигроскопичен, что и приводит к слеживаемости пудры и образованию неровного покрытия на коже.

Углеводороды.

1. 
   Вы решили обработать дихлорэтаном пустой склад для овощей площадью 100 м² и высотой 2,5м. сколько потребуется препарата при норме 300 г/м³ и где надо расположить мешковины, пропитанные дихлорэтаном, - на полу или в верхней части помещения?
   
2. 
   Для обработки складских помещений, а также зерна, овощей и фруктов в складах и трюмах раньше применяли фумигацию парами некоторых хлорорганических и броморганических соединений, например дихлорэтана и бромистого метила. При этом дихлорэтан обычно использовали для обработки пустых складов, а бромистым метилом обрабатывали фрукты и зерно. Объясните, в чем преимущество бромистого метила.
   
3. 
   Этилен является природным стимулятором созревания плодов: его накопление в плодах ускоряет их созревание, и чем раньше начинается накопление этилена, тем раньше созревают плоды. Поэтому этилен используют для искусственного ускорения созревания плодов. Опытным путем доказано, что для дозревания помидоров необходима концентрация этилена 1: 2000, т.е. один объем этилена на 2000 объемов воздуха. Этилен можно получить из этилового спирта и серной кислоты (реакция дегидратации). В условиях школьного кабинета химии в качестве камеры дозревания можно использовать герметический ящик. В камеру помещают зеленые томаты. Раз в сутки в нее подают этилен, предварительно проветрив. Под действием этилена томаты созреют за 5-6 дней, в контрольном опыте – за 10-12. Рассчитайте, сколько надо взять этилового спирта, чтобы получить нужное для опыта количество этилена.
   
4. 
   Во многих странах Востока бытовала легенда, согласно которой один властелин приказал своему садовнику заставить зеленые груши вызревать за одну ночь. Если же садовник посмеет ослушаться, не сносить ему головы. Садовник поставил корзину с грушами в угол своей каморки, зажег ладан и стал молиться. И произошло чудо! К утру груши созрели! Можно ли это чудо объяснить с точки зрения химии и физиологии растений? (Ладан – смолистое вещество растительного происхождения)
   
5. 
   У сельскохозяйственных животных при недостатке каких-либо компонентов питания в рационе появляются отклонения в поведении: они пытаются поедать несъедобные предметы. Так животные инстинктивно пытаются восполнить недостающие им элементы питания. Например, животноводы замечают, что дефицит серы в организме крупного рогатого скота проявляется не только в уменьшении прочности копыт, выпадении шерсти, но и в том, что животные пытаются жевать резиновые сапоги работников фермы. Почему именно в резине ищут животные источник недостающего элемента?
   
6. 
   Автомобилисты на практике нередко добавляют к более дешевым низкооктановым бензинам различные вещества, повышающие их устойчивость к детонации. Этим свойством обладают, прежде всего, ароматические углеводороды, например, толуол. В предыдущие годы, когда в быту широко использовался нафталин как средство от моли, в бензобаки добавляли именно его. Действительно, эта уловка позволяла заправлять автомобиль более дешевым бензином. Но при этом у автомобилистов появлялись другие проблемы. Чем они могли быть обусловлены?
   

Ответы:

1.Объем помещения 250 м³, расход препарата составит 75000г, мешковину надо расположить под потолком, так как дихлорэтан намного тяжелее воздуха.

2. Бромистый метил полностью улетучивается и не оседает на поверхности продуктов, а пары дихлорэтана могут конденсироваться на продуктах и попасть в организм человека. Поэтому его лучше использовать для обработки пустых складов и трюмов.

3.Сначала нужно рассчитать объем камеры. Предположим, он равен 1 м3, или 10000 л. Для создания концентрации этилена 1:2000 в камере такого объема необходимо 10000 : 2000 = 5 л этилена ежедневно, на 6 дней – 30л.

По уравнению реакции из одной молекулы этанола образуется 22,4 л этилена, значит, на образование 30 л потребуется 60 г.

Ответ: 60 г спирта

4. при горении смол природного происхождения образуется много различных газообразных веществ, в том числе и некоторое количество этилена, который ускоряет созревание плодов. В естественных условиях его выднляют созревающие плоды. Этилен и продукты, высвобождающие его, широко применяют для ускорения созревания всех экзотических фруктов, которые снимают и везут в Европу недозрелыми, а затем они «созревают» в специальных камерах под воздействием этилена.

5.Резину получают вулканизацией каучука – нагреванием его с серой, в результате атомы серы присоединяются по месту некоторых двойных связей и как бы сшивают молекулы друг с другом. Поэтому резина содержит значительное количество серы.

6. При нагревании и неполном сгорании ароматических углеводородов происходит образование полициклических соединений, нелетучих и термически устойчивых. Эти соединения образуют нагар на головке блока цилиндров, на свечах и на поршне.

Кислородсодержащие органические соединения.

Спирты и фенолы

1. Представьте, что вы решили заняться производством губной помады. Основу губных помад составляют природные воски или их синтетические аналоги. Воски относятся к классу липидов и являются сложными эфирами высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов. Имеющееся у вас сырье позволяет изготовить помаду одного из двух составов. В основе первого – пчелиный воск – природная смесь, основной компонент которой – эфир пальмитиновой кислоты С₁₅Н₃₁СООН и миристинового спирта СН₃(СН₂)₁₂СН₂ОН, второго – синтетические эфиры пальмитиновой кислоты и цетилового С₁₆Н₃₃ОН и стеарилового С₁₇Н₃₅ОН спиртов. Себестоимость производства помады по каждой из рецептур примерно одинакова. Какой рецепт вы выберете, если предполагается основной объем продукции реализовывать в южных районах?

2. Лосьоны для очистки кожи лица – один из самых распространенных косметических препаратов. Производители, рекламируя свой товар, уверяют, что он содержит уникальные вещества, обладающие особыми очищающими свойствами. На самом деле, основной компонент любого лосьона – спирт, и приготовить лосьоны можно самим. Состав простого лосьона для жирной кожи (в массовых долях): спирта – 20%, лимонной кислоты – 2%, ацетата алюминия – 0,3%, несколько капель духов и кипяченой воды до 100%. Спирт можно заменить водкой. Рассчитайте, сколько вам потребуется водки и других компонентов для приготовления 0,2 л такого лосьона (плотность раствора примите равной единице).

3. Сейчас на рынке есть большой выбор антифризов – жидкостей для охлаждения двигателя, которые устойчивы к замерзанию. Но если вы оказались в такой ситуации, что антифриз приобрести негде, а вам необходимо залить систему охлаждения, можно приготовить самодельный солевой антифриз, замерзающий при -45 градусов – раствор, содержащий 32% CaCl₂, 7%NaCl, 61% воды. Рассчитайте, сколько солей и воды надо взять чтобы залить систему охлаждения автомобиля, у которого объем системы охлаждения составляет примерно 6 литров

4. Многие из вас знают, что в состав жидкостей, предотвращающих замерзание воды в радиаторе – антифризов – входят многоатомные спирты, чаще всего этиленгликоль. Какие из жидкостей, нередко имеющихся в доме, можно залить в радиатор в безвыходной ситуации?

5. Низкозамерзающая жидкость тосол изготовлена на основе этиленгликоля. В инструкциях для автомобилистов сказано, что перед ее заливкой систему охлаждения необходимо очистить от накипи. Почему это так важно?

6.Заполнение радиатора охлаждающей жидкостью на первый взгляд кажется очень простым делом, но и в нем есть очень много тонкостей. Например, тосолом нельзя заполнять радиатор доверху, а только на 2-3 см ниже горловины. В радиатор необходимо периодически добавлять дистиллированную воду. Какими свойствами этиленгликоля можно объяснить эти правила? Каким простым способом можно контролировать содержание воды в антифризе при добавлении воды в радиатор и при покупке тосола? И если содержание этиленгликоля в тосоле соответствует норме, значит ли это, что тосол отвечает всем требованиям?

7. При выполнении практической работы «Получение этилена» лопнула пробирка со смесью этилового спирта и концентрированной серной кислоты. Опишите ваши действия.

8. Во время практической работы при неосторожном обращении опрокинулась спиртовка, горящий спирт разлился по столу. Предложите способы тушения огня.

9. даже людям, которые не имеют отношения к сельскому хозяйству, известно, что наиболее ценными являются пшеницы твердых сортов. Над созданием и усовершенствованием именно таких сортов упорно трудятся селекционеры. Из пшениц твердых сортов изготавливают самые лучшие сорта макаронных изделий, самые дорогие сорта муки. Но есть одно производство, где особенно ценятся пшеницы мягких сортов. Это производство пищевого спирта. Как вы думаете, почему?

10. В состав красителей для волос, помимо n-фенилдиамина, включают обычно следующие вещества:

• 1,3-диоксибензол, придающий красителю светоустойчивость;

• n-аминофенол, который придает волосам серые оттенки

• n-диоксибензол (гидрохинон) – хорошо закрашивает седые волосы.

Что общего в химической природе всех этих соединений?

11. В текущем году АО «Нефтеперерабатывающий завод» получил разрешение на предельно допустимый выброс (ПДВ) фенола в количестве 65,472 т. однако выброс фенола в атмосферу города составил 159,472 т. Норматив платы за загрязнение в пределах ПДВ – 66 рублей за тонну, сверх ПДВ – 33 тысячи рублей за тонну. Какую сумму выплатит предприятие за загрязнение атмосферы города фенолом в этом году?

12. Нитрафен – пестицид широкого спектра действия – получают нитрованием каменноугольной фенолов. В продажу он поступает в виде 60%-ной пасты, из которой готовят 2% - ный рабочий раствор. Можете ли вы написать химическую формулу нитрафена?