Задачи, отражающие связь химии с проблемами экологии
1. Кислотные осадки во многих районах мира настолько повысил кислотность озер, что жизнь их обитателей оказалась под угрозой. Борьба с этим явлением до сих пор сводилась к внесению в воду негашеной извести. Однако её применение имеет ряд недостатков. Чтобы их избежать, предлагаются другие способы борьбы с повышенной кислотностью воды в озерах. Один из них - применение некоторых отходов пищевой промышленности. Этот способ позволяет решить одновременно две проблемы: утилизации отходов и понижения кислотности природных вод. Другой способ разработан группой специалистов из канадской компании "Диборн Кемикал", возглавляемой химиками Дж. Кейнсом и Д. Янгом. Они предложили вместо негашеной извести вносить в озера некий строительный материал, обладающий такой же эффективностью в понижении кислотности. Его отличие заключается в том, что он существенно медленнее реагирует с кислотой и не вызывает нежелательных последствий.
Какие вы видите негативные последствия использования негашеной извести для понижения кислотности воды в водоемах? В чем суть двух новых предлагаемых способов понижения кислотности воды? Подтвердите свои предположения экспериментально.
2. Чтобы выявить присутствие в атмосферном воздухе тех или иных веществ, часто используют так называемые индикаторные трубки длиною 5 - 10 см и диаметром 3 - 5 мм, наполненные порошком твердого сорбента. В качестве сорбента чаще всего применяется пористый оксид кремния ( IV) - селикагель, пропитанный химическим реагентом, способным давать цветную реакцию с вредной примесью. При продувании анализируемого воздуха через индикаторную трубку реагент взаимодействует с примесью, и сорбент окрашивается. Чем больше содержится обнаруживаемой примеси в воздухе, тем ярче окраска. По степени окраски сорбента можно довольно точно определить концентрацию примеси.
Каким веществом следует пропитать селикагель, чтобы обнаружить в воздухе примесь оксидов серы ( IV; VI)?
Проверьте ваши предположения на опыте. Оцените избирательность испытываемого метода.
3. По мере расширения масштабов химического производства, к сожалению, возрастает и число аварий, связанных с выбросами вредных веществ. Одна из таких аварий произошла в 1989 году в Уфе, когда большой количество фенола попало в близлежащие водоемы, а из них - в водопроводную сеть.
Жители города начали жаловаться на характерный запах карболки, исходящий от воды ( порог восприятия запаха довольно близок к его ПДК ( предельно допустимой концентрации), а затем и на симптомы отравления - рвоту и боли в подложечной области.
Способы очистки воды, применяемые на водоочистных станциях, оказались малоэффективны, фенол не задерживался фильтрами, окисление кислородом воздуха шло слишком медленно, а хлорирование порождало образование еще более токсичных продуктов.
Предложите способ очистки воды от фенола, который можно было бы применить на станции водоочистки.
Проверьте ваши предложения на опыте, докажите его эффективность.
4. Загрязнение атмосферы токсичными соединениями опасно не только для здоровья животных и человека, оно грозит разрушением и произведениям искусства. Например, темнеет поверхность картин, написанных масляными красками, белым пигментом в которых служат свинцовые белила. Причина этого явления - реакция основного карбоната свинца ( II ) c атмосферным сероводородом, приводящая к образованию сульфида свинца ( II ) - соединения черного цвета.
Предложите способ возвращения картинам старых мастеров их первоначального вида.
5. Выпадение кислотных дождей стало в наше время широко распространенным явлением и привело к существенному изменению экологии целых регионов.
Дождевая вода в естественных условиях нейтральна или имеет слабокислый характер ( слабоминерализованные осадки, находящиеся в равновесии с углекислым газом при его средних концентрациях в атмосфере, имеют рН 5,6). В последние годы среднегодовые значения рН осадков достигли значения 4,1 - 4,3. В промышленных районах кислотность дождевой воды еще выше.
В результате выпадения кислых дождей ухудшаются питательные свойства почв и продуктивность сельскохозяйственных растений, разрушаются не только металлические конструкции и сооружения ( усиливается коррозия), но и многие исторические памятники.
Чтобы сохранить памятники культуры для будущих поколений, необходимо повысить их стойкость к кислотным осадкам. С этой целью их покрывают пастой из смеси гидроксида бария и карбамида.
Проверьте эффективность защитной пасты на опыте. Какие химические реакции обусловливают защитный эффект? Почему в состав пасты входит смесь, а не одно вещество? Экспериментально подтвердите свои предположения.
