Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
6.18. Что выражают глобальные биогенные циклы кругооборота веществ в окружающей среде? Покажите на примере цикла углерода, какие обратимые и необратимые переходы соединений углерода существуют между разными природными сферами. Проанализируйте цикл углерода в условиях, когда отсутствует влияние антропогенных факторов, и изменения в нем происходят под влиянием антропогенных нагрузок. Как усиление «тепличного» эффекта, вызванного накоплением CO2, CH4 и некоторых других веществ в тропосфере, может проявляться в каждой природной сфере и в целом в биогеосистеме?
6.19. Охарактеризуйте массу и формы состояния азота в разных природных сферах и его кругооборот в природе? Как поддерживается баланс азота в биохимической системе в естественных условиях? Известно, что существует большой запас азота в атмосфере. Почему же в таком случае возникает недостаток азота в почве, несмотря на ее постоянный контакт с атмосферой? Как осуществляется процесс фиксации азота в природных условиях? Какие способы получения «связанного» азота освоены в промышленности? Докажите необходимость и укажите перспективы поиска альтернативных вариантов фиксации азота. Чем объясняется опасность для здоровья человека избыточного содержания NO3" и NO2" в продуктах питания растительного происхождения?
Задачи для самостоятельного решения к главе 6
6.20. Вычислите общую массу CO2 в атмосфере, если его содержание в воздухе составляет 0,035 % по объему.
6.21. Известно, что масса земной атмосферы 5,1•1O15 т. Это значение представляется достаточно большим. Антропогенная нагрузка на атмосферу выражается значительно меньшими величинами. Так, в атмосферу ежегодно выбрасывается за счет антропогенных источников около 30•1O7 т соединений серы (в пересчете на элементарную серу). Объясните, почему такие, казалось бы, относительно небольшие количества выбрасываемого вещества наносят существенный ущерб окружающей среде. Дополнительная информация: общее содержание соединений серы в атмосфере составляет примерно 9•1O6 т (в пересчете на элементарную серу).
6.22. При сжигании всех видов топлива на Земле ежегодно образуется примерно 0,23-1011 т CO2. На окисление углерода расходуется атмосферный кислород. Вычислите количество кислорода, расходуемое на окисление углерода, и определите, какую долю оно составляет от общей массы кислорода в атмосфере. При выполнении расчета недостающие данные примите согласно примеру 6.1. Дайте оценку, насколько существенна для окружающей среды эта потеря кислорода.
6.23. Концентрация SO2 в атмосфере в естественных условиях составляет примерно 8-10"8 % по объему. Вычислите pH воды, которая находится в равновесии с SO2(P)5 содержащимся в атмосфере. При выполнении расчетов руководствуйтесь следующими условиями: а) концентрация SO2 в атмосфере соответствует естественному уровню; б) концентрация SO2 в атмосфере над некоторой терри
Химия окружающей среды
321
торией возросла в 100 раз за счет выбросов в атмосферу промышленных отходящих газов. Необходимые справочные данные: Кг (SO2, 250Q = = 1,25 моль /(дмъ-атм), #Ki(H2S03) = 1,3-10"2.
6.24. Реакция 2NO(r) + 02(г) -> 2N02(r) протекает по следующему механизму:
NO 4- O2 5F=fc NO3 (быстрая стадия), NO3 + NO -» 2NO2 (медленная стадия).
Выведите кинетическое уравнение реакции.
6.25. Разложение органических остатков в аэробных условиях можно выразить упрощенно уравнением реакции
C6H12O6(K) + 6O2(D -> 6С02(Г) + 6Н20(Ж).
Вычислите AG0 этой реакции. Сравните ее с величиной AG0 для реакции фотосинтеза глюкозы (см. уравнение (6.25)). Примечание: небольшое расхождение расчетных данных возможно.
6.26. Возвратимся к решению примера 6.6. Из уравнения Нернста для полуреакции Fe2+(P, + ЗН20(Ж) Fe (0Н)3(К) + ЗН+(р) + е
следует, что с уменьшением концентрации ионов Fe21 в воде восстановительный потенциал полуреакции будет возрастать. Это может произойти, если ионы Fe2+ связаны в комплекс. Вычислите концентрацию свободных ионов Fe2' в воде, ниже которых окисление железа кислородом воздуха происходить не будет.
6.27. При окислении пирита кислородом в водной среде происходят две последовательные реакции:
2FeS2(K) + 702(г) + 2H2O010 -» 2Fe2+(p) + 4S042~(p, + 4Н+(р), 4Fe2+(p) + 02(г) + 10H2O00 -» 4Fe(OH)300 + 8Н+(р,
Составьте уравнение суммарной реакции и вычислите для нее значения AG0 и E0. Дополнительная информация: AG°/FeS2) = -160, 2 кДж/моль;
AG0XFe(OH)3) = - 699 кДж/моль.
6.28. Фосфор присутствует в почве обычно в форме малорастворимых соединений: FeP04-2H20 и А1Р04-2Н20. Оцените равновесные концентрации ионов PO43" (без учета гидролиза) в почвенном растворе, если известны значения произведений растворимости при 25 0C nP(FeP04-2H20) = 1,0-10"26 и ПР (А1Р04-2Н20) = = 1,0•I О"21. Сравните полученные значения концентраций фосфат-ионов в почвенном растворе с теми, которые могут быть достигнуты при растворении FeP04-2H20 в окислительно-восстановительной системе (см. пример 6.8).
6.29. Возвратимся к решению примера 6.9. Еще раз обратим внимание на реакции
Cd2+(P) + ЭДТА2"(р) *=fc Cd3?TA(p), К{ = 1016,5.
