Новоселов Є.Ф, Войтко І.І. Екологічна хімія. Лабораторний практикум - файл n1.doc

Новоселов Є.Ф, Войтко І.І. Екологічна хімія. Лабораторний практикум
скачать (1841 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1841kb.03.12.2012 23:47скачать

n1.doc

  1   2   3   4


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний авіаційний університет

Є.Ф. Новоселов, С.В. Іванов, Е.А. Спаська, І.Ф.Войтко
ЕКОЛОГІЧНА ХІМІЯ

Лабораторний практикум

для студентів спеціальності

8.070801 "Екологія та захист довкілля"

КИІВ 2006

УДК 504.054: 543:662.75(076.5)

ББК E 20 081 я7

E20

Автори: Є.Ф. Новоселов, С.В. Іванов, Е.А. Спаська, І.Ф.Войтко

Рецензент: к.х.н. доц. Трачевский В.В.

Затверджено на засіданні методічно-редакційної ради Інституту міського господарства НАУ 30 травня 2006 р.

Екологічна хімія: Лабораторний практикум для студентів спеціальності 8.070801 "Екологія та захист довкілля" (модулі 1,2,3/ Авт. : Є.Ф. Новоселов, С.В. Іванов, Е.А. Спаська, І.Ф.Войтко

- К. : НАУ, 2006, 72 с

Лабораторний практикум з дисципліни «Екологічна хімія” складено на основі робочого навчального плану №РБ-5-801/01 спеціальності 6.070800 “Екологія та охорона навколишнього середовища” та навчальної програми дисципліни «Екологічна хімія”, індекс Н-5-8.070801-52, затвердженої 01.09.2004р., “Тимчасового Положення про організацію навчального процесу за кредитно-модульною системою (в умовах педагогічного експерименту)” та “Тимчасового Положення про рейтингову систему оцінювання”, затверджених наказом ректора НАУ від 15.06.2004, №122/од.
Містить опис лабораторних методів вимірювання хімічних

параметрів забруднення атмосфери, гідросфери, літосфери.

Призначений для студентів спеціальності 8.070801 “Екологія та

охорона навколишнього середовища”, що вивчають предмет

"Екологічна хімія" на четвертому курсі , а також може бути

корисний персоналу організацій захисту довкілля.

ВСТУП
Захисту навколишнього середовища від зростаючої антропогенного навантаження в даний час приділяється все більша увага в усьому світі. Розвиток промисловості, у тому числі і хімічної, збільшення видобутку викопної сировини, розширення використання транспорту супроводжується надходженням у навколишнє середовище великих кількостей різних забруднюючих речовин.

Забруднення навколишнього середовища (води, повітря, ґрунту) приводять до виникнення несприятливих наслідків: порушенню нормальної життєдіяльності біосфери, зміні клімату, зникненню багатьох видів рослин і тварин, погіршенню здоров'я населення.

Для запобігання зниження забруднення в нашій країні і за кордоном видаються природоохоронні закони і проводяться різні заходи - технологічні, санітарно-технічні, технічні, правові, медичні і т.п. В основі всіх заходів лежить контроль за змістом шкідливих речовин, що регламентується санітарно-гігієнічними нормативами – насамперед ГДК. Контроль необхідний для одержання інформації про рівень забруднення, а також про джерела викидів, причинах і факторах, що визначають забруднення.

В даний час відзначається швидкий розвиток нових методів визначення токсичних речовин у навколишнім середовищі, що дозволило більш детально вивчити процеси забруднення біосфери і фізико-хімічних процесів трансформації речовин. До якості контролю пред'являються вимоги надійності і точності. Крім того, застосовувані методи повинні бути досить чуттєві і виборчі. Незалежно від техніки виконання надійність результатів аналізу залежить від обліку можливих хімічних, фотохімічних і біохімічних перетворень забруднюючих речовин у різних середовищах, а також можливості міграції їхній з одного середовища в іншу. Дані про забруднення одного середовища повинні погоджуватися з даними про забруднення іншого середовища.

У даному посібнику представлені три розділи, присвячені методам визначення деяких нормованих компонентів атмосферного повітря, води і ґрунти, що можливо здійснити в умовах навчальних лабораторій.

Контрольні питання і задачі по екологічній хімії навколишнього середовища призначені для кращого засвоєння навчального матеріалу й узагальнення отриманих знань по кожному з розділів.

У додатку до посібника наведено короткий перелік ГДК основних забруднюючих речовин у повітрі населених міст і водяних об'єктів.

Модуль № 1 „Екологічна хімія атмосфери.”

Лабораторна робота 1.1.

Складання та підготовка до роботи приладів хімічного аналізу атмосферних газів
1.1.1.Теми та завдання для домашньої підготовки


  1. Основні поняття та терміни екологічної хімії. Класифікація небезпечних хімічних речовин. Типи реакцій хімічних речовин при її природному та техногенному кругообігу.

  2. Перетворення кисню та озону в тропосфері - цикл Чепмена. Навести схеми реакцій, фізичні чинникі, назви сполук та вільних радікалів циклу.

  3. Дати визначення: процентна концентрація по масі, процентна концентрація по обьему, молярна концентрація, молярна частка, моляльність, міліонна частка або млн-1 (або ppm ) та що таке ppm по масі та по обєму?

  4. Вільні радикали в атмосфері та тропосфері.

  5. Хімія озону в атмосфері. Хімія аерозолів атмосфери. Хімічні реакції в тропосфері і стратосфері. Хімізм аерозольних забруднювачів що безпосередньо впливають на здоров’я людини. Технічні методи пилоочистки.


1.1.2. Теоретичні відомості

Відповідальним етапом санітарно-хімічного аналізу повітря є добір проби. Від правильного добору залежить одержуваний результат. Правильність добору проби визначається не тільки старанністю технічного виконання операції, але й обліком ряду важливих факторів, наприклад, агрегатного стану речовини в момент добору проби, фізико-хімічних властивостей суміші, що уловлюється, відповідності швидкості й об’єму повітря, що відбирається, сполуці поглинального розчину і чутливості застосовуваної реакції.

Для атмосферного повітря встановлено, що найбільш достовірні дані, що відбивають забруднення повітря газами і пилом, досягаються при нетривалому доборі проби (Е. В. Ріхтер, 1973). У цьому випадку фіксуються з достатньою точністю максимальні концентрації, що представляють найбільший інтерес з екологічної точки зору.

При дослідженні атмосферного повітря на відстані до 3 км від джерела забруднення, пробу рекомендується відбирати рідинним поглиначем Ріхтера моделі 7Р в період 4-5 хвилин, зі швидкістю аспірації 20 л/хв. На відстані до 10 км - протягом 2-3 хвилин поглинальним приладом 10Р, зі швидкістю аспірації 50 л/хв.

Санітарно-хімічний контроль атмосферного повітря наразі передбачає добір разових і середньодобових проб, що знаходить висвітлення, як у способах добору, так і в застосовуваній для цієї мети апаратурі.

Для широкого діапазону швидкостей аспірації повітря до дійсного часу розроблені різноманітні моделі поглинального приладу Ріхтера (табл. 1.1):

Таблиця 1.1.

Швидкість аспірації повітря різними типами моделей приладу Ріхтера.

Тип моделі

Межі швидкості аспірації повітря, л/хв



0,5 – 5



1-15



2-20

10Р

2-50

12Р

3-100


Модернізовано поглинальний прилад Зайцева, широко застосовуваний в аналізі повітряного середовища з метою підвищення швидкості аспірації до 3 л/хв змінена конструкція приладу.

Швидким і ефективним способом добору проб є аспірація повітря через « киплячий» псевдоожиженний шар сорбенту, невеликий опір якого дозволяє доводити швидкість аспірації до 20 л/хв.

Точність хімічного аналізу атмосферних забруднень у значній мірі залежить від правильності виміру витрати повітря, що проходить через поглинальний прилад.

Найбільш розповсюдженими витратомірами при аналізі атмосферного повітря є ротаметри з різною формою поплавця. Перевірка градуировки ротаметрів для зниження систематичних і випадкових погрішностей при доборі проб повітря, виробляється в такий спосіб. Газову піпетку на 0,5-1 л попередньо калібрують ваговим чи способом з використанням мірної колби. Оцінки ставлять на рівнях: 0; 0,5; 1 л. При вимірі витрат менш 1 л/хв замість піпетки застосовують мірну бюретку на 100-200 мл. Гумову грушу на 10-25 мл заповнюють 5-10 % розчином будь-якого миючого засобу. У поглинальний прилад наливають 6 мл дистильованої води, приєднують його до трійника, включають електроаспіратор і, стискаючи грушу, видавлюють небагато розчину до рівня розгалуження трійника. Мильні плівки, що утворяться, захоплюються потоком повітря в піпетку.

Встановлюють на ротаметрі задану швидкість і по секундоміру відзначають час проходження мильною плівкою відстані від мітки до мітки. Витрати на інших ротаметрах у цей час повинні відповідати приблизно двом третинам їхніх шкал. На підставі отриманих даних обчислюють дійсні витрата повітря.

Основні інтервали, що перевіряються, для різних ротаметрів приведені в таблиці 1.2:

Таблиця 1.2.

Інтервали ротаметрів, що перевіряються.

Шкала ротаметра, л/хв

Інтервали, що перевіряються, //хв.

0-1

0,25; 0,5; 1,0

0-2

0,25; 0,5; 1,0; 2,0

0-3

0,5; 1,0; 2,0; 3,0

0-5

1,0; 2,0; 3,0; 4,0


Для добору проб на газоподібні домішки запропоновано чимало моделей приладів аспирационного типу - апарат Мигунова (модель 822), В.Н-2, В.Л-П, Маля -1, Маля -2, ПРУ-4-150. Ці прилади мають загальний недолік - малу продуктивність.

У це ж цілях пропонується використання мікрокомпресор МК-1. Незначні конструктивні зміни включення в систему ротаметра РС-3А і перемикачі, дозволили використовувати мікрокомпресор для просмоктування повітря через рідинні поглиначі (Петри, Полежаєва, Ріхтера й ін.)

Для добору проб повітря в приміщеннях вибухо і пожаронебезпечних категорій можуть використовуватися лише такі типи аспіраторів, при роботі яких виключається искрообразование. Найбільш зробленим для цієї мети приладом є АЕРА, що забезпечує добір проб повітря на запиленность, вміст газоподібних речовин, пар і високодисперсних аерозолей з перемінною швидкістю від 0,1 до 20 л/хв.

1.1.3. Розрахунок оптимального об’єму повітря при доборі проб і результатів аналізу.

Добір проб припускає повне уловлювання аналізованої речовини з повітря, причому кількість цієї речовини повинне бути достатнім для його надійного визначення прийнятим методом аналізу. Мінімальна концентрація речовини, що піддається чіткому і надійному визначенню, залежить від кількості повітря, пропущеного при доборі проб через поглинальну систему. Аспірація зайвих об’ємів повітря приводить до невиправданого усереднення результатів, при недостатньому обємі повітря знижується точність аналізів.

Оптимальний об’єм повітря, необхідний для визначення токсичної домішки, можна розрахувати по наступній формулі

V0 = aV/ C0  V1 , де V0 - об’єм повітря при 0 С і атмосферному тиску, м3; a - чутливість визначення, мкг речовини в аналізованому обємі проби (звичайно відповідає вмісту речовини в першій пробірці стандартної шкали); V - загальний об’єм проби, мл; V1 - об’єм проби, узятий на аналіз, мл; C0 - гранично припустима концентрація аналізованого речовини, мг/ м3.

Оскільки проби повітря для аналізу відбирають при різних температурах і барометричному тиску, те необхідно узяте повітря привести до нормальних умов (0 С і атмосферної тиск).

Приведення об’єму повітря до нормальних умов засновано на законах Бойля-Мариотта і Гей-Люссака і виробляється по формулі

V0 = V1 273P / (273 + t) 760, де V1 - об’єм досліджуваного повітря, л; P - барометричний тиск під час добору проби, мм рт. ст.; t - температура повітря під час добору проби,  С.

Розрахунок результатів аналізу.

Гранично припустимі концентрації токсичних речовин у повітрі виражають у міліграмах на 1 м3. Тому результати аналізу обчислюють по наступним формулах:

Х = ab/cV0 (1)

де a - загальний об’єм досліджуваного розчину, мл; b - кількість речовини, знайдена в аналізованому обємі розчину, мкг; c - об’єм досліджуваного розчину, узятий для аналізу, мл; V0 - об’єм досліджуваного повітря, приведеного до нормальних умов, л.

Х = ab  1000 /cV0 (2)

де a - загальний об’єм досліджуваного розчину, мл; b - кількість речовини, знайдена в аналізованому обємі, мг; c - об’єм досліджуваного розчину, узятий для аналізу, мл; V0 - об’єм досліджуваного повітря, приведений до нормальних умов, л.

Х = a/V0 (3)

де a - кількість речовини, знайдена у всьому обємі досліджуваного розчину, мкг; V0 - об’єм досліджуваного повітря, приведеного до нормальних умов, л.

Х = a1000 / V0 (4),

де a - кількість речовини, знайдена у всьому обємі досліджуваного розчину, мг; V0 - об’єм досліджуваного повітря, приведеного до нормальних умов, л.

Лабораторна робота 1.2.

Визначення летких вуглеводнів у повітрі методом газорідинної хроматографії.

1.2.1. Теми та завдання для домашньої підготовки

  1. Парниковий ефект та фізико-хімічний кругообіг CO2.

  2. Хімія викидних газів головних забруднювачів атмосфери. Моноксид вуглецю, двооксид вуглецю, двооксид сірки в атмосфері. Оксиди азоту. Кругообіг сполук азоту в тропосфері.

  3. Навести загальну формулу фреонів. В чому їх небезпека? Фреони якого хімічного складу є найбільш небезпечними? За наданою назвою, не користуючись довідниками, розрахувати та написати брутто-формули: фреонів 11 та 112.

  4. Розкрити принципи хроматографії та мас- спектроскопії: дати загальний опис принципів, навести принципові блок-схеми компоновки приладів та, схематично, малюнки мас-спектрів та хроматограм,тощо.

  5. Як проводять аналіз летких вуглеводнів, що входять до складу палива або до компонентів розливу нафти – забруднювачів газо-адсорбційним та газо-рідинним методами. Ідентифікація хроматографічних піків. Кількісна інтерпретація хроматограм.

  6. рН трьох проб води, що були вилучені відповідно з 3 дощомерів встановлених на значної (>100 км) відстані в промислово розвиненому регіоні склали відповідно 4,1, 6,1 та 7,9. Навести математичній вираз визначення рН. Розрахувати молярні концентрації іонів гідрогену в 3 зразках відповідно. Прокоментувати чи викликає занепокоєння чи настороженість сітуація з параметрами дощової води в ціх 3 точках регіону. Відомо, що в регіоні працюють комбінат по випуску сірчаної кислоти та функціонує аміакопровід. Чи можуть ці підприємства мати відношення до виміряних значень рН. Якщо так, то яке саме? Проілюструвати рівняннями відповідних реакцій.


1.2.2. Експериментальна частина

Матеріали та обладнання

Вуглеводнева рідина (гексан), хроматографічна установка.

Хроматограф Цвет-108, капіллярна колонка завдовжки 150 мм,

Газ-носій гелій при швидкості м3/с. Апіезон 100 на Хромосорбі 230. Детектор – катарометр.

Визначення вмісту гексану в повітрі методом хроматографії

Мета роботи полягає у експериментальному кількісному визначенні вуглеводневих рідин (гексану) в повітрі газо-адсорбційним методом. Зміст роботи полягає у вимірюванні об`єму парів гексану, що знаходиться у повітрі.

Рис.1.1. Схема експериментальної установки

1- балон з гелієм, 2- редуктор, 3- регулятор потоку газу, 4- шестиходовий кран-дозатор, 5- дозуючий об`єм, 6- хроматографічна колонка, 7- детектор-катарометр, 8- реометр (вимірювач швидкості потоку), 9- компресор, 10- маностат, 11- комірка для дослідження процесу випарювання, 12- шар ПАР, 13- вуглеводнева рідина, 14- термостат
Шар гексану 13 висотою 40 мм розміщують в комірці 11 і досліджують його випаровування при постійній температурі (інтервал досліджуваних температур 0–40оС). Задану температуру підтримують термостатом 14. Дослідна комірка виготовлена зі скляної трубки діаметром 50 мм та висотою 100 мм. Для того щоб в системі досягти насичення повітря парою гексану, швидкість повітря, що проходило через комірку 11 підтримують рівним 0,5 мл/хв. Повітря подають компресором 9 під постійним тиском, який регулюють маностатом 10. Утворена суміш повітря-гексан проходить через термостатований об`єм, під`єднаний до крана дозатора 4. Швидкість потоку повітря, що проходить через дослідну комірку вимірююється реометром 8. Газ-носій гелій з балона 1 подається через кран дозатора 4 на хроматографічну колонку 6, на якій проходить розділення суміші повітря-гексан і в подальшому іде на детектор за теплопровідністю – катарометр 7. При переключенні крана-дозатора 4, як зображено пунктиром, потік газу-носія проходить через дозуючий об`єм 5 і виштовхує з нього суміш повітря та гексану на хроматографічну колонку 6, де відбувається їх розділення з подальшим визначенням кількості речовини на детекторі за теплопровідністю – катарометрі 7.

Масову концентрацiю пари вуглеводневих рідин, яка дорівнює концентрацiї насиченої пари знаходить за формулою:

cm = М рн / Vt p0 Cm=М'Рн (2)

де М - молекулярна маса вуглеводневої рідини, кг/моль;

Vt - молярний об'єм пари вуглеводневої ріди-ни, мЗ/моль;

рн - тиск насиченої пари вуглеводню, Па;

p0 - тиск в резервуарi, Па.
Лабораторна робота 1.3.

Визначення ацетону у повітрі.

1.Теми та завдання для домашньої підготовки

  1. Навести дані про кількісний та якісний склад головних забруднювачів атмосфери

  2. Хімічні та фізичні методи моніторингу хімічного забруднення довколишнього середовища. Граничні концентрації та методи вимірювання малих концентрацій. Принципи роботи, можливості та переваги фізичних методів хімічного аналізу.

  3. В чому полягає принцип визначення забруднювачів у повітрі при використанні поглиначів та стандартних шкал. Навести алгорітм (послідовність) визначення ацетону у повітрі згідно Лаб. роботи 1.3. у вигляді блок схеми та відповідних малюнків.

  4. Аналіз проб повітря на вміст флуору було проведено за допомогою реакції з метиловим червоним. Проба атмосферного повітря протягалася через поглинальний прилад із швидкістю 10 л/годину. Регламентоване ослаблення кольору поглинального розчину відбулося через 5 хвилин. Вміст флуору в пробі склав 3,8 мкг. ПДК флуору в повітрі 0,15 мг/м3. Визначити чи вважається повітря забрудненим, якщо добір проб проводився при температурі 20С та тиску 98,5 Кпа.

Теоретичні відомості

Метод визначення вмісту ацетону засновано на взаємодії ацетону з йодом у лужному середовищі з утворенням йодоформу який важко розчинюється у воді.

CH3-CO-CH3 + 3J2 + 3NaOH = CH3COCJ3 + 3NaJ + 3H2O;

CH3COCJ3 + NaOH = CHJ3 ? + CH3COONa.

Вміст ацетону визначають турбідіметрично, по ступені помутніння розчину. Чутливість методу 1 мкг в аналізованому об’ємі розчину. Оцтовий альдегід і етиловий спирт до 5 мг у пробі не заважають визначенню ацетону.

1.3.2. Експериментальна частина

Добір проб і підготовка до аналізу.

Через два послідовно з'єднаних поглиначі з пористою пластинкою з 3 мл дистильовані води в кожному пропускають 1 -2 л досліджуваного повітря з об'ємною витратою 0,2 л/хв.

Апаратура і реактиви.

Для визначення вмісту ацетону використовують мікропоглиначі з пористою пластинкою об'ємом 2-5 мл; Колориметричні пробірки; аспіратор; стандартний об'єм ацетону; 50 % розчин їдкого натру; йод, 0,1 н розчин (у 12-15 мл води розчиняють 12,7 г сублімованого йоду і 15 г йодистого калію і доводять до 1 л дистильованою водою).

Для готування стандартного розчину ацетону в мірну колбу об'ємом 25 мл наливають 10 - 15 мл дистильованої води і зважують. Потім вносять 2-3 краплі ацетону (хімічно чистого перегнаного) і колбу знову зважують, визначаючи наважку речовини. Додають воду до мітки, розбавляючи основний розчин водою, готують стандартні розчини з концентрацією ацетону 0,1 і 0,01 мг/мл. Розчини стійкі протягом 10 доби.

Проведення аналізу і розрахунок.

З кожного поглинального приладу по 2 мл розчини переносять у колориметричні пробірки. Одночасно готують розчини стандартної шкали:

Номер стан-дарту

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Роб.

станд. р-н, мл

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Діст. вода, мл

2,0

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

1,0

Аце-тон, мкг

0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10


У пробірки шкали і проби додають по 1,5 мл 50 % розчину їдкого натру і по 1 мл 0,1 н розчину йоду. Розчини струшують і через 5 хвилин порівнюють ступінь помутніння проби зі шкалою на темному тлі.

Вміст ацетону можна визначити фотометрично, використовуючи фотоелектроколориметр. Для цього проводять визначення оптичної щільності розчинів у кюветі з товщиною шару 10 мм при довжині хвилі 440 нм. Вміст ацетону в аналізованому об’ємі визначають по градуировочному графіку, побудованому відповідно стандартній шкалі.
Лабораторна робота 1.4.

Визначення чадного газу в повітрі.
1.Теми та завдання для домашньої підготовки

Навести реакцію визначення оксиду вуглецю при відновленні аміачних розчинів нітрату срібла

Вміст чадного газу в зразку забрудненого повітря склав 56 м.ч. ( англ. ррм, “parts per million”). Перерахуйте цю концентрацию на мг/л та мг/м. куб.

Хімізм утворення фотохімічного смогу в атмосфері великих міст.

Теоретичні відомості

Метод заснований на відновленні окисом вуглецю аміачних розчинів нітрату срібла і наступному колориметричному визначенні забарвлених розчинів. Чутливість 0,1 мг в аналізованому об’ємі.

Експериментальна частина.

Реактиви й апаратура.

Нітрат срібла, 0,05 % розчин. Аміак, 25 % розчин. Їдкий натр, 0,5 % розчин. Силікагель.

Поглинальний розчин. До 100 мл 0,05 % розчину нітрату срібла додають 0,5 мл 25 % розчину аміаку.

Дозировочна піпетка на 5 мл з ціною розподілу 0,1 мл із кранами. Поглинальні прилади Полежаєва. Піпетки на 1, 2, 5, 10 мл. Колориметричні пробірки. Аспіратор. Прилад для одержання окису вуглецю.

Добір проб.

5 - 6 л досліджуваного повітря зі швидкістю 0,5 л/хв протягають через два послідовно з'єднаних поглинальних прилади Полежаєва, що містять по 10 мл аміачного розчину нітрату срібла. Для очищення повітря від домішок, що заважають - альдегіду і сірководню - перед поглинальними приладами поміщають гофровану трубку із силікагелем і поглинальний прилад з 10 мл 0,5 % розчину NaOH.

Хід визначення.

Досліджуваний розчин з кожного поглинального приладу окремо переливають у колориметричні пробірки і поміщають у киплячу водяну баню на 5 хв із моменту закипання. Після охолодження порівнюють інтенсивність забарвлення проб з одночасно приготовленою стандартною шкалою в колориметричних пробірках.

Для побудови шкали користуються дозировочною піпеткою, у яку відбирають з установки 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 мл, що відповідає 0,125; 0,25; 0,375; 0,5; 0,625; 0,75 мг окису вуглецю. Потім зливають поглинальний розчин у колориметричну пробірку й об'єм доводять до 10 мл поглинальним розчином. Усі пробірки стандартної шкали і проби поміщають у киплячу водяну баню на 5 хвилин з моменту закипання. Стандартна шкала стійка протягом 3 доби.

Розрахунок.

Х = а1000/ V0 де а - кількість речовини, знайдена у всьому об’ємі досліджуваного розчину, мкг; V0 - об'єм досліджуваного повітря, приведеного до нормальних умов, л.

Прилад для одержання окису вуглецю.

У перегінну колбу на 250 мл наливають близько 100 мл сірчаної кислоти, колбу закривають пробкою з отвором, куди щільно вставлена краплинна лійка на 50 мл з відтягнутим і двічі вигнутим кінцем. Колбу з вмістом обережно нагрівають на піщаній бані до 80 – 110 оС, потім у міру охолодження вводять з лійки по краплях мурашину кислоту.

Газ, що виділяється, проходить очисну систему, що складається з промивних склянок на 50 мл і очисного стовпчика. В одну з промивних склянок поміщають 20 мл 30 % розчину їдкого натру, в іншу - 20 мл лужного розчину гідросульфіту натрію (2 г гідросульфіти розчиняють у 10 мл води і додають 10 мл 10 % розчину їдкого натру). Очисний стовпчик наповняють гранульованим хлоридом кальцію. Перші порції газу випускають через третю промивну склянку для поглинання окису вуглецю щоб уникнути забруднення їм повітря лабораторії. Цю склянку заповнюють сумішшю з 10 мл 0,1 н розчину їдкого натру, 10 мл 0,15 н розчину нітрату срібла і 10 мл розчину пірогалолу.

Очисний стовпчик і остання промивна склянка з'єднані між собою двома трійниками так, щоб між обома кінцями кожного трійника мог проходити окис вуглецю по гумовій трубці. Від другого кінця трійника відбирають необхідні кількості окису вуглецю.
1.5. Модульна контрольна робота № 1

Виконується на 6 тижні навчання.

Тести включають нижче наведені обов’язкові задачі

  1. Перелічите всі можливі джерела, включаючи і природні, появи в атмосфері: CO, O2, CH4, NO.

  2. Опишіть усі способи окислювання SO2 і SO3. Як впливає на навколишнє середовище це окислювання?

  3. Утворення в атмосфері сернокислотних дощів можливо фотохімічним шляхом: SO2 + h = SO2; SO2 + O2 = SO3 + O; SO3 + H2O = H2SO4; Поясните можливість зазначених реакцій.

  4. Для зменшення вмісту NO у вихлопних газах застосовують каталізатори, що сприяють реакції NO з Н2 чи з О2. Складіть рівняння реакцій.

  5. Під дією атмосферного SO2 мармур перетворюється в гіпс. Складіть рівняння реакції, що приводить до руйнування мармуру.

  6. Агрегат по виробництву сірчаної кислоти викидає протягом години в атмосферу 17 м3 газів ( (SO2)= 16 %). Визначите масу оксиду сірки (VI), що викидається в атмосферу за добу, і масу аміачного поглинача (у виді NH3  H2O), необхідного для поглинання цього оксиду сірки. Відповідь: 186,5 кг; 102 кг.

  7. За рік у біосфері в результаті біологічної фіксації утвориться 92 млн. т зв'язаного азоту, утрати його внаслідок денитирификации складають 82 млн. т. Розрахуйте, скільки заводів із продуктивністю 1500 т аміаку в добу фактично підмінюють біосинтез. Відповідь: 22 заводу.

  8. Дерево при максимальній інтенсивності фотосинтезу здатно перетворити у вуглеводи приблизно 50 г вуглекислого газу за добу. Який об'єм кисню (н.у.) виділяє гай з 500 дерев за цей час? Відповідь: 12,7 м3.

  9. Аерокосмічні кораблі багаторазового використання типу «Спейс Шаттл» небезпечні для озонового шару. При запуску одного такого корабля ракетні прискорювачі на висотах до 50 км викидають в атмосферу 187 тонн хлору. 1 молекула хлору здатна знищити 1105 молекул озону. Взаємодія протікає по реакціях: Cl2 + 2 O3 = 2 Cl + 2 O2; 2 Cl + 2 O = Cl2 + 2 O2. Розрахуйте, скільки тонн озону знищить такий викид хлору, якщо врахувати, що в реакціях бере участь весь хлор. Відповідь: 12643200 тонн озону.

  10. Газові викиди хімічних виробництв (нефтепереработка) можуть містити значні кількості сірководню. Для запобігання забруднення навколишнього середовища викиди втягують у Клаус-процес: їх змішують з чи повітрям (киснем) і пропускають через нагрітий каталізатор Fe2O3/Al2O3. Після охолодження гази можна безпечно випускати в атмосферу. Вважаючи, що спочатку в газових викидах був тільки єдиний отрутний компонент – сірководень, приведіть схему Клаус-процесу ( у формі хімічної реакції). Розрахуйте витрату кисню (м3/сек), необхідного для проведення процесу, якщо викидається 1,5 м3/сек газів з 10 % об'ємним вмістом сірководню. Визначите, яке кількість тепла може бути додатково вироблене на комбінаті протягом доби за рахунок Клаус - процесу, якщо в результаті реакції виділяється 23,65 кдж на 1 л витраченого кисню. Визначите масу твердих продуктів Клаус - процесу, що утворяться за добу безупинної роботи комбінату. На яких хімічних виробництвах їх можна було б використовувати? Відповідь: 0,075 м3/сек, 1,53 108 кдж, 18,5 тонн сірки.

  11. Внесений в лабораторію папір, просочений ацетатом свинцю («свинцевий папір»), через якийсь час чорніє. Про наявність якого газу в лабораторії це свідчить? Чому срібні і мідні предмети на повітрі чорніють? Напишіть відповідні рівняння реакцій.

  12. Гранично припустима концентрація сірководню в атмосфері промислових будинків складає 10 мг H2S на 1 м3 повітря при 20С. Який спосіб вираження сполуки газового розчину заданий цим значенням? Розрахуйте гранично припустиму масову частку (%) сірководню в повітрі (М = 29,08 г/моль) при нормальному атмосферному тиску.

  1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации