1. По одной из версий причина смерти Наполеона Бонапарта — отравление мышьяком. Источником мышьяка, по мнению ученых, служили обои в спальне его дома на острове Святой Елены. В те времена в качестве пигмента при производстве обоев часто использовали зелень Шееле — гидроарсенит меди — CuHAsO3. В резиденции Наполеона 0,3 г такого пигмента содержалось на 1 м2 обоев. В условиях теплого влажного климата острова обои поражались плесневыми грибками, которые переводили мышьяк, содержащийся в краске, в летучее соединение — триметиларсин As(CH3). Рассчитайте максимально возможную массу образующегося триметиларсина, предположив, что в него перешел весь мышьяк, содержащийся в краске обоев спальни, высота потолка 3 м (размером окон и дверей пренебречь). Если принять, что весь триметиларсин равномерно выделялся в течение 5 лет, рассчитайте, за какое время без проветривания в спальне Бонапарта концентрация токсичного вещества достигала предельно допустимого значения (ПДК — предельно допустимая концентрация — составляет 0,1 мг мышьяка на 1 м3 воздуха).
Решение:
1. Находим площадь обоев: S = (3 + 5) · 2 · 3 = 48 м2
2. Находим массу гидроарсенита меди в краске на 48 м2 обоев:
m(CuHAsO3) = 48 · 0,3 = 14,4 г
3. Находим количество гидроарсенита меди:
nCuHAsO3 = 14,4 г / 188 г/моль ≈ 0,077 моль
4. Находим количество и массу триметиларсина:
n(As(CH3)3) = n(CuHAsO3) = 0,077 моль
m(As(CH3)3) = 0,077 моль · 120 г/моль ≈ 9,2 г
5. Находим массу мышьяка:
m(As) = 0,077 моль · 75 г/моль ≈ 5,78 г
6.Принимая равномерность выделения триметиларсина в течение 5 лет, рассчитаем массу
мышьяка, который попадал в воздух спальни каждые сутки:
m(As) = 5,78 г / 5 · 365 суток ≈ 3 мг/сутки
7. Находим объем воздуха в спальне:
V = 5 · 3 · 3 = 45 м3
8. Рассчитаем концентрацию мышьяка, накапливающегося в воздухе за 1 сутки:
3 мг/сутки / 45 м3 ≈ 0,067 мг/сутки·м3
9. Учитывая, что ПДК составляет 0,1 мг мышьяка на 1 м3 воздуха, рассчитаем время:
t = 0,1 мг/м3 / 0,067 мг/сутки·м3 ≈ 1,5 суток. Таким образом, если не проветривать (или плохо проветривать) помещение спальни более 1,5 суток, концентрация токсичных соединений мышьяка в воздухе превысит предельно допустимое значение.
2. В названии одного из «Уральских сказов» русского писателя П.П. Бажова упоминается известный минерал зеленого цвета. Вспомните название этого поделочного камня и установите его химическую формулу, зная, что при нагревании 1 моль вещества, из которого он состоит, образуется 2 моль оксида меди (II), 1 моль углекислого газа и 1 моль воды.
Решение:
Варианты записи могут быть любыми, например:
СuxCyHzOk → 2CuO + CO2 + H2O
Сu2CH2O5 → 2CuO + CO2 + H2O
(CuOH)2CO3 — малахит
3. Морская вода содержит большое количество солей, что делает ее непригодной для утоления жажды. Как добыть пресную воду из морской выжившему в кораблекрушении и попавшему на необитаемый остров моряку (считайте, что простейшая утварь была выброшена на этот же остров)? Опишите порядок действий и современное название каждого действия.
Решение:
Как возможный вариант, морскую воду можно длительное время кипятить, поглощать пары воды пористым материалом (тканью или морскими губками), затем пропитанный пресной водой материал отжать. Современное название действий: выпаривание, адсорбция, десорбция.
4.Какую массу 5% раствора сульфата натрия и какую массу кристаллогидрата сульфата натрия (Na2SO4·10H2O) следует взять для приготовления 14 г раствора с массовой долей сульфата натрия 11%?
Решение
Составим уравнение баланса сульфата натрия
m(Na2SO4)в 1p + m(Na2SO4)в кр. = m(Na2SO4)в 2р
Преобразуем уравнение
m1p · w(Na2SO4)в 1p + mкр. · w(Na2SO4)в кр. = m2p · w(Na2SO4)в 2p
Рассчитаем массовую долю сульфата натрия в кристаллогидрате
w(Na2SO4)в кр. = 142 / 322 = 0,44
Обозначим массу первого раствора за х. Тогда масса кристаллогидрата будет равна mкр. = 14 – х
Приведенное выше уравнение будет выглядеть следующим образом:
х · 0,05 + (14 – х) 0,44 = 14 · 0,11
Из уравнения следует:
х = 11,85; 14 – х = 2,15
Ответ: m1p = 11,85 г; mкр. = 2,15 г.
5. Каждый из трех одинаковых (по массе и по объёму) сосудов наполнен одним из газов: водород, гелий и неизвестный газ X. Массы этих сосудов, заполненных указанными газами: 45,7 г, 45,9 г и 48,7 г. Какой будет масса такого сосуда, заполненного воздухом? Что представляет собой газ X? Как экспериментально можно проверить Ваше решение в отношении X?
Решение
1. Сосуды имеют одинаковый объем, следовательно, содержат одинаковые количества газов. Пусть количество газообразных веществ равно x.
2. Наименьшая масса (45,7 г) соответствует сосуду, заполненному водородом, масса 45,9 г — гелием.
3. Пусть масса сосуда m г,
4. Масса сосуда без газа — 45,5 г
5. Количество газа в сосуде — 0,1 моль
6. Масса сосуда, заполненного воздухом:
45,5 + 29 · 0,1 = 48,4 г
7. Масса газа X:
48,7 – 45,5 = 3,2 г
8. Молярная масса газа X:
M(X) = 3,2 / 0,1 = 32 г/моль
9. Очевидно, газ X — кислород
10. Для экспериментальной проверки следует провести качественную на кислород — внести в сосуд с газом тлеющую лучинку. Если газ X — кислород, лучинка вспыхивает.
Комментариев нет:
Отправить комментарий