Номер 5, страница 228 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 29. Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия. Зелёная химия. Глово 7. Химия в нашей жизни - номер 5, страница 228.

Условие.

5. Рассчитайте массу диоксида азота в $1 \text{ м}^3$ воздуха, если в классе размером $10\times5\times3$ м без соблюдения техники безопасности проведена реакция 10 г меди с избытком концентрированной азотной кислоты (допустите, что выход $NO_2$ составил 100%). Будет ли превышена в результате опыта предельно допустимая концентрация (ПДК) $NO_2$, которая составляет $0,8 \cdot 10^{-4} \text{ г/м}^3$?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Размеры класса = $10 \times 5 \times 3$ м

Масса меди $m(\text{Cu}) = 10$ г

Азотная кислота $\text{HNO}_3$ в избытке

Выход диоксида азота $\eta(\text{NO}_2) = 100\%$

Предельно допустимая концентрация $\text{ПДК}(\text{NO}_2) = 0,8 \cdot 10^{-4}$ г/м³

Найти:

Массовую концентрацию $C(\text{NO}_2)$ в г/м³ - ?

Будет ли превышена ПДК - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции меди с концентрированной азотной кислотой. При этой реакции образуются нитрат меди(II), диоксид азота и вода.

$\text{Cu} + 4\text{HNO}_3 (\text{конц.}) \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2 + 2\text{NO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$

2. Рассчитаем объем воздуха в классе, который будет равен объему помещения. Весь выделившийся газ равномерно распределится по этому объему.

$V_{\text{класса}} = 10 \text{ м} \times 5 \text{ м} \times 3 \text{ м} = 150 \text{ м}^3$

3. Найдем количество вещества (моль) меди, вступившей в реакцию. Молярная масса меди $M(\text{Cu})$ принимается равной 64 г/моль.

$n(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{M(\text{Cu})} = \frac{10 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0,15625 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества диоксида азота $NO_2$, выделившегося в ходе реакции. Соотношение молей $n(\text{Cu}) : n(\text{NO}_2) = 1 : 2$.

$n(\text{NO}_2) = 2 \cdot n(\text{Cu}) = 2 \cdot 0,15625 \text{ моль} = 0,3125 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу выделившегося диоксида азота. Молярная масса $NO_2$ составляет:

$M(\text{NO}_2) = M(\text{N}) + 2 \cdot M(\text{O}) = 14 + 2 \cdot 16 = 46 \text{ г/моль}$

Так как выход реакции составляет 100%, то теоретическая масса равна практической:

$m(\text{NO}_2) = n(\text{NO}_2) \cdot M(\text{NO}_2) = 0,3125 \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} = 14,375 \text{ г}$

6. Рассчитаем массу диоксида азота в 1 м³ воздуха (т.е. его концентрацию в классе).

$C(\text{NO}_2) = \frac{m(\text{NO}_2)}{V_{\text{класса}}} = \frac{14,375 \text{ г}}{150 \text{ м}^3} \approx 0,09583 \text{ г/м}^3$

7. Сравним полученную концентрацию с предельно допустимой концентрацией (ПДК).

ПДК для $NO_2$ составляет $0,8 \cdot 10^{-4}$ г/м³, что равно $0,00008$ г/м³.

Сравним значения: $0,09583 \text{ г/м}^3 > 0,00008 \text{ г/м}^3$.

Определим, во сколько раз концентрация превышает норму:

$\frac{C(\text{NO}_2)}{\text{ПДК}(\text{NO}_2)} = \frac{0,09583}{0,00008} \approx 1198$

Таким образом, концентрация диоксида азота в воздухе класса будет превышать ПДК почти в 1200 раз.

Ответ: Масса диоксида азота в 1 м³ воздуха составит примерно 0,096 г. В результате опыта предельно допустимая концентрация NO₂ будет превышена приблизительно в 1200 раз.