Задачи межпредметного содержания по химии.

ЗАДАЧИ МЕЖПРЕДМЕТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ПО ТЕМЕ «СЕРА И ЕЕ СОЕДИНЕНИЯ»

1. Приведите уравнения химических реакций, в которых сера проявляет свойства окислителя и восстановителя. Объяснения дайте сточки зрения электронной теории.

2. Какая масса серы содержится в железном колчедане массой 50 г, если массовая доля примесей в нём составляет 12%?

3. Вулканизация заключается в нагревании смеси каучука с серой. В мягкой резине массовая доля серы 2%, а в эбоните 32%. Какое количество вещества серы содержится: а) в мягкой резине; б) эбоните массой 3 кг?

4. Сера в больших количествах получается из сероводорода, содержащего в виде примеси в природных, нефтяных и промышленных газах. Из какого объёма природного газа, объёмная доля сероводорода в котором 2%, можно получить серу массой 3,5т?

5. Для дезинфекции помещений овощехранилищ от плесени, домового грибка и различных насекомых используют оксид серы (IV), который получается при сжижении серы. Какую массу серы, массовая доля примесей в которой 5%, необходимо взять для дезинфекции помещения объёмом 75 м3, если по норме требуется взять оксид серы (IV) массой 1,6 г на 1 м³?

6. При сжигании угля в котельных установках примесь серы в угле превращается в оксид серы (IV). В настоящее время проводятся исследования для разработки экономически выгодного способа получения серной кислоты (IV), находящегося в топочных газах. Какой объём топочных газов потребуется для производства серной кислоты массой 70 т, если массовая доля кислоты 75%, а объёмная доля оксида серы (IV)в топочных газах равна 0,4%?

7. Рассчитайте годовое производство раствора серной кислоты с массовой долей 68%, если использовать оксид серы (IV) печей завода, в которых ежегодно сжигается уголь массой 150 т с массовой долей серы 1,8.

8. Для зарядки аккумулятора требуется серная кислота объёмом 5 л с массовой долей кислоты 20%. Какая масса серной кислоты с массовой долей кислоты 95% потребуется для приготовления такого объёма кислоты плотностью 1,142 г/мл?

9. Для предотвращения разрушения стенок котла растворенный в воде кислород удаляют добавлением сульфита натрия

2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄

Какая масса сульфита натрия расходуется на удаление кислорода, содержащегося в воде объёмом 1500 л, если в 100 объёмах воды при 20 градусах растворяется 3,1 объёма кислорода?

1. Для предупреждения малокровия поросятам с первых дней жизни дают раствор, приготовленный растворением в кипячённой воде объёмом 1 л железного купороса массой 2,5 г и медного купороса массой 1 г. Какая масса железа и меди содержится в таком растворе объёмом 10 мл?

2. Какой объём оксида серы (IV) образуется при взаимодействии меди массой 12,8 г с раствором массой 80 г, массовая доля серной кислоты в котором 60%?

3. С какими из перечисленных веществ будет реагировать оксид серы (IV): KOH, HCl, H₂O, Na₂O, CuSO₄, Ba(OH)₂? Составьте уравнения реакций и назовите полученные вещества.

4. Какой объём оксида серы (IV) прореагирует с кислородом объёмом 6,72 м3?

5. Какая масса сульфата меди (II) образуется при взаимодействии меди массой 19,2 г с концентрированной серной кислотой массой 60 г?

6. При кипячении концентрированная серная кислота окисляет неметаллы до оксидов, а сама восстанавливается до оксида серы (IV). Какой объём оксидов образуется при окислении углерода массой 7,2 г?

7. В концентрированной серной кислоте при кипячении растворяются металлы, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов правее водорода, но водород при этом не выделяется, а образуется сульфат и оксид серы (IV) и вода. Составьте уравнения реакций взаимодействия концентрированной серной кислоты с медью, ртутью, серебром.

8. Какая масса серы образуется при взаимодействии разбавленной азотной кислоты и сероводорода, если при этом образовался оксид азота (II) объёмом 3,36 мл? Определите объём окислившегося сероводорода.

9. При взаимодействии сульфида мышьяка (III) с раствором азотной кислоты образуется ортомышьяковая и серная кислоты и выделяется оксид азота (II). Какой объём азота (II) получается при окислении сульфида мышьяка (III) массой 2,12 г?

10. Какой объём сероводорода образуется при взаимодействии сульфида железа (II) массой 17,6 г с раствором соляной кислоты массой 130 г с массовой долей HCl 20%?

11. Определите объём оксида серы (IV), который образуется при окислении сероводорода объёмом 5,6 л. Какой объем кислорода при этом расходуется?

12. Сероводород в больших количествах содержится в виде примесей в природных, нефтяных и промышленных газах. Из какого объёма природного газа, объёмная доля сероводорода в котором 3%, можно получить серную кислоту массой 120 т с массовой долей кислоты 68%?

13. Вокруг химического завода в радиусе до 5 км ощущается слабый запах сероводорода. Анализ показал, что газ проникает на высоту до 2 км и среднее его содержание в районе завода составляет предельно допустимого (ПДК=0,01 г/мл). Какую массу серной кислоты, считая на безводную, можно получить если бы удалось уловить весь сероводород в ближайшем к заводу пространстве? Для вычисления воспользуйтесь формулой вычисления объёма полусферы: V=4/6ПR³.

14. В трёх пронумерованных пробирках находятся твёрдые соединения натрия: сульфат, сульфит и сульфид. Каким реактивом можно распознать эти вещества?

15. Как, имея железо, серу и соляную кислоту, получить в лаборатории сероводород? Составьте уравнения реакций.

16. Какой объём сероводорода (н.у.) расходуется на взаимодействие с раствором гидроксида натрия объёмом 40 мл с массовой долей NaOH 6% (р=1,044 г/мл)?

17. Перечислите виды сырья, используемого в производстве чугуна, стали, серной кислоты, и объясните причины выбора этого сырья для данных производств.

18. В чём сущность каталитических реакций: а) окисления оксида серы (IV); б) синтеза аммиака; в) крекинга нефтепродуктов?

19. Запишите уравнения реакций, раскрывающих химизм производства серной кислоты. Назовите научные принципы, лежащие в основе производства серной кислоты. Какие природоохранные мероприятия предусмотрены в сернокислотном производстве?

20. Сырьём для производства серной кислоты служит сера первого сорта с массовой долей серы 99,6%. Производительность завода в сутки 900 т 100%-ной серной кислоты. Какой объём воздуха расходуется на производство этой массы серной кислоты?

21. Печное отделение сернокислотного завода состоит из двух печей с кипящим слоем, каждая из которых перерабатывает в сутки колчедан массой 300 т. На обжиг поступает колчедан с массовой долей серы 45%. Какую массу 100%-ной серной кислоты можно получить на заводе, если массовая доля выхода кислоты составляет 96%. Какие мероприятия природоохранного характера предусматриваются на сернокислотном производстве?

22. Какая масса железного колчедана с массовой долей FeS2 95% расходуется на сернокислотном заводе, выпускающем в сутки серную кислоту массой 550 т с массовой долей H2SO4 75%.

23. При производстве серной кислоты контактным способом из колчедана массой 14 т получили 100%-ную серную кислоту массой 18 т. Вычислите массовую долю выхода серной кислоты по отношение к теоретическому, если массовая доля серы в колчедане составляет 43%.

24. Какой объём сухого воздуха расходуется на обжиг колчедана массой 30 т, если массовая доля серы в колчедане составляет 41%. Какую массу серной кислоты с массовой долей кислоты 80% можно получить при этом? Какие вещества утилизируются в сернокислотном производстве как отходы? Что это даёт народному хозяйству?

25. Какое количество теплоты выделится при обжиге железного колчедана массой 2 т, массовая доля серы в котором 38%, если массовая доля серы в чистом колчедане составляет 53,35%, а тепловой эффект реакции горения колчедана равен 3413,2 кДж?

26. Какая масса серного колчедана с массовой долей примесей 15% потребуется для производства серной кислоты массой 200 т с массовой долей кислоты 98%, если массовая доля потерь серы составляет 3%?

27. Вычислите массовую долю выхода серной кислоты по отношению к теоретическому, если из серного колчедана массой 400 т с массовой долей серы 45% получена серная кислота массой 500 т.

28. Рассчитаёте объём сухого воздуха, необходимого для сжигания колчедана массой 100 кг, и объём полученного обжигового газа, если массовая доля серы в колчедане 43%; массовая доля влаги в колчедане 6,8%, объёмная доля оксида серы (IV) в обжиговом газе 11%. Коэффициент избытка воздуха 1,5.

29. Определите массу огарка, удаляемого за час из печи «кипящего слоя» производительностью 200 т колчедана в сутки. Массовая доля серы в колчедане 41%.

30. В смесителе перемешивают серную кислоту с массовой долей кислоты 95 и 65% в соотношении 2:1. Определите массовую долю кислоты в полученном растворе массой 1 т.

31. В производстве фосфорных удобрений используется серная кислота с массовой долей 685. Какую массу воды следует добавить к кислоте с массовой долей 75%, чтобы получить кислоту массой 2 т с массовой долей 68%?

32. Какой объём оксида серы (IV) нужно пропустить через контактный аппарат, чтобы получить серную кислоту массой 210 т с массовой долей кислоты 98%, если степень контактирования 98% ?

33. Какая масса серной кислоты с массовой долей 68% расходуется на переработку природного фосфорита массой 375 т в простой суперфосфат, если массовая доля фосфата кальция в фосфорите после флотационного обогащения составляет 93%?

34. Определите массу серной кислоты с массовой долей 40% и объём коксового газа, расходуемых на получение сульфата аммония массой 30 т, если объёмная доля аммиака в коксовом газе составляет 1,02%.

35. Статистка утверждает, что ежегодно в атмосферу выбрасывается оксид серы (IV) массой 100 млн. т. Какую массу серной кислоты можно получить из этого оксида серы? Какую массу сульфата натрия можно получить из серной кислоты? Какой вред окружающей среде наносят заводские выбросы оксида серы?

36. Наиболее перспективными химическими методами очистки газообразных веществ от оксида серы (IV) являются поглощение его известняком, щелочным раствором алюмината натрия и каталитическое окисление в присутствии оксида ванадия. Составьте соответствующие уравнения реакций.

37. Для очистки газовыбросов, объёмная доля оксида серы (IV) в которых 0,1-0,15%, экономически целесообразно применение известнякового способа. Какая масса гидросульфита кальция образуется вследствие очистки газового выброса объёмом 8000м3, если степень очистки газа составляет 85%?

38. Широкое распространение для удаления сероводорода из газовых выбросов получил метод, в котором водную суспензию оксида железа (III) и газ, содержащей сероводород, пропускают по принципу противотока через колонну с насадкой:

6H₂S+2Fe₂O₃=2Fe₂S₃+6H₂O

Образующийся сульфид извлекают продуванием атмосферного воздуха через раствор

2Fe₂S₃+6O₂=2Fe₂O₃+3SO₂

Определите массу оксида железа, расходуемую на очистку газового выброса объёмом 500 м³, если объёмная доля сероводорода в газе 0,15%. Какой объём воздуха расходуется при этом?

45

ЗАДАЧИ МЕЖПРЕДМЕТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ПО ТЕМЕ «АЗОТ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ»

1. Составьте схему строения и электронную формулу атомов азота и фосфора. Запишите уравнения реакций взаимодействия азота, серы, кислорода, хлора: а) с металлом; б) с водородом. Сравните состав продуктов реакций и сделайте вывод об окислительно-восстановительных свойствах этих элементов.

2. Объёмная доля азота в сухом воздухе 78,1%. Какую массу синтетического нитрата аммония можно получить из воздуха объёмом 5 м³?

3. При пропускании аммиака объёмом 15 л через раствор азотной кислоты массой 31,5г получен нитрат аммония массой 38 г. Определите массовую долю выхода нитрата аммония от теоретического.

4. Первую подкормку сахарной свеклы производят из расчёта на 1 га: азота 20 кг, оксида фосфора (V) 25 кг, оксида калия 20 кг. Какая масса аммиачной селитры с массовой долей нитрата натрия 98,3%, двойного суперфосфата с массовой долей дигидрофосфата 89%, сильвинита с массовой долей хлорида кальция 37% потребуется для подкормки сахарной свеклы на площади 15 га?

5. Для улавливания оксида азота (IV) из газовых выбросов используют щелочные растворы гидроксидов кальция и натрия. Наибольший эффект- 95%- достигается, когда газы пропускают через волнообразную насадку, орошаемую жидкостью. Определите массу образующихся при этом солей, если очистке подвергают газовые выбросы объёмом 3000 м3 с объёмной долей оксида азота 0,02%.

6. В азотную кислоту массой 20 т пропускают газообразный аммиак до полного насыщения и прекращения реакции между аммиаком и азотной кислотой. Вычислите массу полученной аммиачной селитры, и её массовую долю в растворе.

7. Нитрат аммония в промышленности получают действием аммиака на разбавленную азотную кислоту. Определите массу нитрата аммония, образующуюся при взаимодействии избытка аммиака с раствором азотной кислоты с массовой долей 55%.

8. Определите объём аммиака и массу азотной кислоты с массовой долей HNO₃ 55%, которые расходуются на получение стандартной аммиачной селитры массой 25 т, если массовая доля нитрата аммония в селитре составляет 97,8%.

9. На получение нитрата аммония массой 18,7 т расходовали азотную кислоту с массовой долей HNO₃ 57% объёмом 19,724 м³ (пл.1351 кг/м³). Вычислите массовую долю выхода (в %) аммиачной селитры по отношению к теоретическому.

10. Производительность колонны синтеза аммиака 200 т аммиака в сутки. Какой объём воздуха и метана расходуется для получения такой массы аммиака?

11. В цехе установлено восемь колонн синтеза аммиака. Средняя производительность колонны 140 т аммиака в сутки. Определите массу аммиака, получаемую в цехе за сутки, объём водорода и азота, расходуемый на синтез такой массы аммиака.

12. Какова должна быть производительность аммиачного завода в сутки, если водородный цех при нём имеет 20 генераторов, каждый из которых вырабатывает водород объёмом 350 м³ в час, если объёмная доля производственных потерь водорода составляет 3%?

13. Какой объём азота и водорода расходуется в сутки заводом синтетического аммиака, на котором работают восемь колонн, каждая производительностью 1360 т аммиака в сутки, если массовая доля выхода аммиака составляет 96% от теоретического?

14. На завод синтетического аммиака производительностью 450 т аммиака в сутки поступает азот, объёмная доля кислорода в котором 8%. Какой объём чистого воздуха, объёмная доля азота в котором 79%, а кислорода 21%, расходуется на получение такой массы аммиака?

15. На заводе колонна синтеза даёт в сутки аммиак массой 120 т. Какой объём водорода и азота потребуется заводу, на котором установлено 12 колонн?

69

ЗАДАЧИ МЕЖПРЕДМЕТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ПО ТЕМЕ «КРЕМНИЙ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ»

1. Стекловолокно используется как строительный тепло- и звукоизоляционный материал. В стекловолокне массовая доля оксида кремния- 62,4%, оксида кальция- 8,3, оксида натрия- 20,07, оксида бора 8,6%. Определите массу песка, известняка с массовой долей карбоната кальция 97%, кальцинированной соды, борной кислоты, необходимого для получения такого стекла массой 3500 кг.

2. Суточная производительность цементной печи 3000 т. Определите массу песка, известняка и глины с массовой долей оксида алюминия 20%, требуемого в сутки для получения цемента. Массовая доля в цементном клинкере оксида кремния 21%, оксида кальция 66%, оксида алюминия 13%.

3. В строительстве при кладке кирпичных зданий как связующее вещество используют смесь, состоящую из глины, песка и извести. Составьте уравнения реакций, происходящих при затвердевании этого раствора.

4. При сплавлении кварцевого песка массой 34 г с гидроксидом натрия получили силикат натрия массой 61 г. Какая масса гидроксида натрия вступила в реакцию? Какой вещество и какой массы взяли в избытке?

5. Какую массу кварцевого песка и кальцинированной соды, массовая доля примесей в которой 5%, нужно взять для получения растворимого стекла массой 24,4 кг? Какой объём оксида углерода ( IV)выделится при этом?

6. Карборунд получают прокаливанием песка углём

SiO₂+3C=SiC+2CO

Какая масса песка и угля, массовая доля углерода в котором 95%, потребуется для получения карборунда массой 200 кг?

1. Какая масса оксида кремния (IV) прореагирует с раствором плавиковой кислоты массой 120 г с массовой долей HF 40%?

2. Состав хрустального песка выражается упрощённой формулой Na₂O ∙ 3PbO ∙ 6SiO₂. Определите массу кальцинированной соды с массовой долей примесей 12%, песка и оксида свинца (II), расходуемого на получение хрусталя массой 218,2 кг?

3. Для выработки стекловолокна применяется стекло с массовой долей оксида кремния 54%, оксида алюминия- 14, оксида бора- 10, оксида натрия 2%. Определите массу этих соединений, необходимую для выработки стекловолокна массой 15 т.

4. В качестве электроизоляционных и строительных материалов применяют ситаллы (стеклокристаллические материалы). Их получают путём кристаллизации некоторых стекол, содержащих социальные добавки. Ситаллы имеют состав Li₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂. Определите массу глины с массовой долей оксида алюминия 20%, песка с массовой долей оксида кремния (IV) 93% и хлорида лития, необходимую для получения ситаллов массой 25 т.

5. Цементный завод имеет три вращающиеся печи, каждая из которых вырабатывает цемент массой 236 000 т в год. Определите массу известняка с массовой долей карбоната кальция 93%, глины с массовой долей оксида кремния (IV) 47%, необходимую для производства такой массы цемента, если анализом установлено, что массовая доля оксида кальция в нём 65,1%, а оксида кремния 34,9%.

6. Для получения шлакоситаллов используется шихта с массовой долей доменного шлака 60%, кварцевого песка- 20, глины- 6, сульфата натрия- 4, каталитических добавок 10%. Какая масса этих веществ расходуется на получение шлакоситаллов массой 20 т?

91

ЗАДАЧИ МЕЖПРЕДМЕТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ПО ТЕМЕ «УГЛЕРОД И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ»

1. Какая масса угля расходуется на получение карбида кальция массой 12,8 кг, если массовая доля выхода карбида кальция составляет 89,7%?

2. Какой объём оксида углерода (IV) получают в известково-обжиговой печи из известняка массой 4 т, если массовая доля карбоната кальция в нём 96%?

3. При нагревании смеси карбоната кальция и карбоната магния массой 18,4 г образовался оксид углерода объёмом 4,48 л. Определите массу каждого карбоната в смеси.

4. При прокаливании смеси карбонатов магния и кальция массой 14,2 г выделился газ объёмом 3,36 л (н.у.). Определите массовую долю солей в исходной смеси.

5. Карборунд получают прокаливанием песка углём

SiO₂+3C=SiC+2CO

Какая масса песка и угля, массовая доля углерода в котором 95%, потребуется для получения карборунда массой 200 кг?

1. Какая масса соляной кислоты с массовой долей 10% расходуется на нейтрализацию раствора массой 210 г с массовой долей карбоната натрия 40%? Какой объём оксида углерода выделится при этом?

2. Определите массовую долю углерода в стали, если её образец массой 10 г при сгорании в токе кислорода образует оксид углерода объёмом 1,53л.

3. Какая масса известняка, массовая доля карбоната кальция в котором 95%, расходуется на нейтрализацию разбавленной азотной кислоты для производства кальциевой селитры массой 15 т, если массовая доля выхода нитрата кальция составляет 87% от теоретического?

4. Хлорную известь получают двумя способами: поглощением хлора раствором извести или сухой известью. Составьте уравнения реакций получения белильной извести указанными методами. Составьте уравнения реакций, подтверждающие отбеливающие свойства белильной (хлорной извести).

5. Пищевую соду широко используют в быту. Составьте уравнения реакций, подтверждающее разнообразное применение пищевой соды в быту.

6. К коровьему молоку, простоявшему всю ночь в тёплом месте, прибавили питьевой соды. При этом выделился газ, который даёт осадок с известковой водой. Составьте уравнения происходящих реакций.

7. Цементный завод имеет три вращающиеся печи, каждая из которых вырабатывает цемент массой 236 000 т в год. Определите массу известняка с массовой долей карбоната кальция 93%, глины с массовой долей оксида кремния (IV) 47%, необходимую для производства такой массы цемента, если анализом установлено, что массовая доля оксида кальция в нём 65,1%, а оксида кремния 34,9%.

8. Для получения шлакоситаллов используется шихта с массовой долей доменного шлака 60%, кварцевого песка- 20, глины- 6, сульфата натрия- 4, каталитических добавок 10%. Какая масса этих веществ расходуется на получение шлакоситаллов массой 20 т?

9. Какой объём оксида углерода (II) (н.у.) вступит в реакцию полного восстановления оксида железа (III) массой 6400 т? Определите массу кокса, необходимую для образования такого объёма газообразного восстановителя, если массовая доля углерода в коксе 92%?

90

ЗАДАЧИ МЕЖПРЕДМЕТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ПО ТЕМЕ «ФОСФОР И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ»

1. Какая масса фосфорита с массовой долей фосфата кальция 65% расходуется на получения фосфора массой 3 т, если массовая доля потерь фосфора в производстве составляет 3,5%?

2. Какая масса гашеной извести с массовой долей гидроксида кальция 90% и фосфорной кислоты с массовой долей 95% потребуется для получения преципитата массой 150 т?

3. Суточная потребность человека в фосфоре составляет по массе 1 г. Массовая доля содержания фосфора в продуктах питания (%): в мясе- 0,204; в яйцах- 0,224, в сыре- 0,701. Какую массу каждого продукта нужно ввести в рацион, чтобы удовлетворить суточную потребность организма в фосфоре?

4. Аммофос получает насыщением аммиаком раствора фосфорной кислоты с массовой долей H₃PO₄ 55%. Какой объём аммиака и какая масса фосфорной кислоты расходуется на получение гидрофосфата аммония массой 18 т, если массовая доля потерь исходных веществ составляет 3%?

5. Массовая доля оксида фосфора (V) в верхнекаменских фосфоритах составляет 25%. Обогащённый хибинский апатит содержит оксида фосфора (V) в 1,6 раз больше. Какая масса такого апатита потребуется для получения фосфорной кислоты массой 284 т?

6. Какая масса двойного суперфосфата, калийной соли с массовой долей хлорида калия 92% и аммиачной селитры с массовой доле6й нитрата аммония 98% потребуется в год для совхоза, в котором посевная площадь под озимую пшеницу составляет 6000 га, под сахарную свеклу- 40 000, под картофель- 3000 га?

Нормы внесения удобрений с подкормкой (в кг на 1 га):

1. Какую массу фосфорита и апатита, массовая доля примесей, в которых по 12%, необходимо взять для получения двойного суперфосфата массой 468 т?

2. Монокристаллы дигидрофосфата калия используют в промышленности для изготовления миниатюрной радиоаппаратуры. Определите массу гидроксида калия и фосфорной кислоты, необходимую для получения дигидрофосфата калия массой 40,8 кг.

3. Исходя из электронной теории строения атома, объясните, почему фосфин PH₃ более устойчив, чем аммиак.

4. Какую массу оксида фосфора (V) и раствора фосфорной кислоты, массовая доля кислоты в котором 20%, нужно взять, чтобы приготовить раствор массой 200 г с массовой долей кислоты 40%?

5. Первую подкормку сахарной свеклы производят из расчёта на 1 га: азота 20 кг, оксида фосфора (V) 25 кг, оксида калия 20 кг. Какая масса аммиачной селитры с массовой долей нитрата натрия 98,3%, двойного суперфосфата с массовой долей дигидрофосфата 89%, сильвинита с массовой долей хлорида кальция 37% потребуется для подкормки сахарной свеклы на площади 15 га?

70