9. Cấu trúc
2.7.3. Hệ thống bài tập thực tiễn có nội dung GDMT
Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã tham khảo một số tài liệu, tự hiệu chỉnh, tự bản thân tổng hợp, sưu tầm và biên soạn được 150 bài tập thực tiễn có nội dung GDMT (50 câu lý thuyết và 100 câu trắc nghiệm khách quan) của một số chương của 3 khối lớp 10, 11, 12; tự biên soạn 20 bài tập thực tiễn. Các câu hỏi chủ yếu là lý
81
thuyết, ít tính toán nhiều, tuy nhiên cũng đã xen vào một số câu hỏi tính toán liên quan đến phát hiện và xử lí các chất thải môi trường, để góp phần cho HS nắm được phần nào cách đo đạt mức độ chất thải.
2.7.3.1. Hệ thống câu hỏi tự luận
Halogen (Chương trình lớp 10)
Câu 1: Khí clo là một khí độc. Khi làm thí nghiệm không may thì một lượng nhỏ khí clo thoát ra và điều này có làm nhiễm bẩn không khí trong phòng thí nghiệm. Hãy tìm cách loại bỏ lượng khí clo đó.
Hướng dẫn:
Để loại bỏ khí clo trong phòng thí nghiệm, người ta phun dung dịch NH3 đặc do tạo NH4Cl
Phương trình hóa học sau:
3Cl2 + 8NH3 N2 + 6NH4Cl
Câu 2: Dùng clo để khử trùng nước sinh hoạt là một phương pháp rẻ tiền và dễ sử dụng. Tuy nhiên cần phải thường xuyên kiểm tra nồng độ clo dư ở trong nước bởi vì lượng clo dư là dùng kali iotua và hồ tinh bột. Hãy nêu hiện tượng của quá trình kiểm tra này và viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra (nếu có).
Hướng dẫn:
Lấy mẫu nước cho vào ống nghiệm sau đó cho dung dịch KI vào và nhỏ 1 giọt hồ tinh bột vào nếu dung dịch chuyển sang màu xanh là lượng clo vẫn còn dư nhiều còn màu xanh nhạt là lượng clo dư rất ít.
Câu 3: Trong chiến tranh thế giới thứ nhất, việc sử dụng hóa chất độc hại làm vũ khí có từ hàng ngàn năm trước. Trong đó, việc sử dụng vũ khí hóa học quy lớn đầu tiên trong Thế chiến thứ nhất. Trong trận chiến tại Ypres lần thứ hai, Đức tung ra 150 tấn khí clo trong phạm vi 6,4 km để tiêu diệt quân đội Pháp và Algeria. Khí độc clo đã gây thiệt hại nặng nề cho quân Pháp. Theo các em, việc sử dụng clo làm vũ khí hóa học trong chiến tranh gây nên tác hại gì?
Hướng dẫn:
Việc sử dụng clo làm vũ khí hóa học trong chiến tranh rất nguy hiểm. Ngoài việc phá hủy đường hô hấp khi hít phải gây ra sức sát thương lớn, nó còn để lại hậu quả về môi trường cho con người. Nó là một trong năm vũ khí giết người hàng loạt đáng sợ nhất.
82
Câu 4: Các chất freon gây ra hiện tượng “lỗ thủng tầng ozon”. Cơ chế phân hủy ozon bởi freon (ví dụ CF2Cl2) được viết như sau
CF2Cl2 Cl + CF2Cl (1) O3 + Cl O2 + ClO (2) O3 + ClO O2 + Cl (3)
Giải thích tại sao một phần tử CF2Cl2 có thể phân hủy hàng chục ngàn phân tử ozon?
Hướng dẫn:
Phản ứng phân hủy ozon là phản ứng dây chuyền theo cơ chế gốc. Nguyên tử clo sinh ra ở phản ứng (3) lại tiếp tục tham gia ở phản ứng (2), quá trình đó được lặp đi lặp lại hàng chục hàng chục ngàn lần. Do đó mỗi phân tử CF2Cl2 có thể phân hủy hàng chục ngàn phân tử ozon. Trong khí quyển có một lượng nhỏ metan. Đồng thời với hiện tượng “lỗ thủng ozon” và hiện tượng “mưa axit” do:
CH4 (khí quyển) + Cl HCl + CH3
Câu 5: Đầu thế kỉ XIX người ta sản xuất natri sunfat bằng cách cho dung dịch H2SO4 đặc tác dụng với muối ăn. Khi đó xung quanh các nhà máy sản xuất bằng cách này, dụng cụ của thợ thủ công rất nhanh lỏng và cây cối bị chết rất nhiều. Người ta đã cố gắng cho khí thải thoát ra bằng những ống khói cao tới 300m nhưng tác hại của khí thải vẫn tiếp diễn, đặc biệt là khí hậu ẩm. Giải thích hiện tượng trên.
Hướng dẫn:
Hồi đầu thế kỉ XIX người ta sản xuất natri sunfat bằng cách cho dung dịch H2SO4 đặc tác dụng với muối ăn. Cây cối xung quanh nhà máy bị chết rất nhiều vì trong khí thải có khí HCl. Khí này nặng hơn không khí nên dù xây ống khói cao nhưng nó vẫn bị gió thổi từ từ chìm xuống mặt đất.
Đặc biệt là trong không khí ẩm, HCl biến thành axit HCl ở dạng sol khí như sương mù. Axit làm cháy lá chết cây gây nhiều bệnh nguy hiểm về hô hấp cho dân cư sống xung quanh nhà máy.
Câu 6: Nồng độ cho phép của HCl trong khí thải nhà máy vào không khí là 30,00 mg/m3. Để đánh giá sự nhiễm bẩn ở một vùng đô thị người ta lấy 2 lít không khí cho lội từ từ qua dung dịch AgNO3 dư thì thấy tạo 2,359.10-4 g kết tủa. Xác định nồng độ HCl trong khí thải nhà máy có vượt qua giới hạn cho phép không?
Hướng dẫn:
83
Ta có: mAgCl = 2,359.10-4 g => nAgCl = 1,6438.10-6 (mol) nHCl = nAgCl = 1,6438.10-6 (mol)
CHCl = 1,6438.10
-6 36,5.10-6
2 = 3.10-2 (mg/l) => CHCl = 30 mg/m3 Vậy nồng độ khí HCl nằm trong miền giới hạn cho phép.
Câu 7: Brom rất độc. Khi làm thí nghiệm với brom chẳng may làm đổ brom lòng xuống bàn, hãy tìm cách khử độc brom để bảo vệ môi trường.
Hướng dẫn:
Để khử brom lỏng bị rớt ra ngoài ta đổ nước vôi trong vào chỗ có brom lỏng. Phương trình hóa học:
2Br2 + 2Ca(OH)2 CaBr2 + Ca(BrO)2 + 2H2O
Câu 8: Theo quy định nồng độ brom cho phép trong không khí là 2.10-5 g/l. Trong một phân xưởng sản xuất brom, người ta đo được nồng độ Br2 là 1.10-4 g/l. Tính khối lượng dung dịch amoniac 20% phun khắp xưởng đó (có kích thước 100m, 200m, 6m) để khử độc hoàn toàn lượng brom có trong không khí.
Hướng dẫn:
Thể tích không khí nhà máy là: 100 200 6 = 12.104 m3 = 12.107 lít. Lượng brom có trong không khí của nhà máy là: 1.10-4
12.107 = 12.103g. Lượng brom có thể cho phép trong phòng là: 2.10-5 12.107= 2,4. 103 (g)
3Br2 + 8NH3 N2 + 6NH4Br Lượng brom đã phản ứng: 12.103 - 2,4. 103 = 9,6. 103 (g) Số mol brom đã phản ứng = 60 (mol)
=> Khối lượng NH3 = 8
3 60 17 = 2720 (g)
=> Khối lượng dung dịch NH3 20% cần dùng là: 2720 0,2 = 13600 (g) Vậy khối lượng dung dịch NH3 cần phun khắp xưởng là 13600(g) = 13,6 kg.
Câu 10: Sau bão lũ, ngập lụt các nguồn nước sinh hoạt của người dân (nước giếng, ao,…) bị ô nhiễm nặng. Để có nước sạch sử dụng người ta thường dùng cloramin để khử nguồn nước thiên nhiên (sống, hồ,..). Vậy cơ chế sát trùng nguồn nước cloramin xảy ra như thế nào?
84
Cloramin (NH2Cl) là hợp chất hóa học hữu cơ có chứa ion Cl- gọi là clo hoạt động. Khi hòa tan cloramin vào nước sẽ giải phóng ra clo. Clo tác dụng với nước tạo ra HClO có tính sát trùng.
Câu 11: Flo là một chất khí độc. Ngay cả ở nồng độ rất bé flo cũng có thể phá hủy các loại thực vật, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động vật. Để loại bỏ khí thải từ nhà máy, người ta có thể dùng lại hóa chất nào?
Hướng dẫn:
Để loại bỏ khí flo phải dùng NaOH 5-10% vì nếu dung dịch kiềm có nồng độ nhỏ hơn 2% thì phản ứng sẽ tạo ra F2O là một chất độc. Phương trình phản ứng:
2F2 + 2NaOH5-10% 2NaF + O2 + H2O F2 + 2NaOHnhỏ hơn 2% 2NaF + F2O + H2O
Oxi – Lưu huỳnh (Chương trình lớp 10)
Câu 12: Trong tự nhiên khí oxi có vai trò quyết định đến sự sống của con người và động vật. Oxi trong tự nhiên được sinh ra như thế nào?
Hướng dẫn:
Oxi trong không khí là sản phẩm của quá trình quang hợp. Cây xanh là nhà sản xuất cacbohydrat và oxi từ cacbon đioxit và nước dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Nhờ sự quang hợp của cây xanh mà lượng oxi trong không khí hầu như không đổi:
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Câu 13: Nhiệt kế thủy ngân là một dụng cụ không thể thiếu trong mỗi gia đình. Tuy nhiên, dụng cụ này rất dễ nứt vỡ, gây rơi vãi thủy ngân ra bên ngoài. Thủy ngân là một kim loại nặng rất độc. Người bị nhiễm thủy ngân bị run chân tay, rung mí mắt, mất ngủ, giảm trí nhớ, rối loạn thần kinh…. Thậm chí có thể bị tử vong khi bị nhiễm thủy ngân với nồng độ lớn. Vậy ta cần xử lí như thế nào khi thu hồi thủy ngân rơi vãi?
Hướng dẫn:
Khi nhiệt kế thủy ngân rơi và cách thu hồi thủy ngân rơi vãi là dùng bột lưu huỳnh (bột diêm sinh) rắc vào nơi rơi vãi thủy ngân. Sau đó, dọn chất mà màu đen tạo thành.
Thủy ngân tác dụng với lưu huỳnh ngay ở nhiệt độ thường theo phương trình hóa học:
85
Câu 14: Hiđrosunfua là khí độc hại gây ô nhiễm môi trường. Trong công nghiệp không điều chế khí này nhưng trong tự nhiên có nhiều nguồn sinh ra hiđrosunfua. Hãy cho biết vì sao trong công nghiệp không điều chế hiđrosunfua? Các nguồn sinh ra H2S nguồn nào là chủ yếu?
Hướng dẫn:
Trong công nghiệp không điều chế hiđrosunfua vì hàm lượng của khi H2S tương đối thấp (10ppm) cũng có thể gây ăn mòn nhanh chóng các loại thiết bị máy móc và các đường ống dẫn.
Các nguồn sinh ra H2S chủ yếu là từ khí núi lửa, một số nước suối, phân hủy từ xác chết của người và động vật,…
Câu 15: Hiđrosunfua nặng hơn không khí và trong tự nhiên có nhiều nguồn phát sinh nó như núi lửa, xác động vật bị phân hủy, nhưng tại sao trên mặt đất khí này không tích tụ lại?
Hướng dẫn:
Khí H2S trong không khí sẽ bị oxi hóa dần bởi oxi tạo ra các phân tử lưu huỳnh đioxit hoặc lưu huỳnh, do đó khí này không có sự tích tụ dày đặc trong không khí mà chỉ tồn tại ở nồng độ thấp.
Câu 16: Tại Việt Nam, từ năm 2002 trở lại đây liên tục phát hiện nhiều trận mưa axit ở Lào Cai (2002), Quảng Nam (2007), Hà Nội, Bắc Giang (2014).. và nhiều địa phương khác. Đặc biệt, tại trận mưa axit ở Bắc Giang (2014) đã làm cho mắt người bị cay xè, da mặt và cổ họng đau rát, rất đông người đi đường buộc phải tìm cách trú vào nhà dân bên đường. Hay cơn mưa axit tại Quảng Nam (2007) kéo dài nhiều ngày gây thiệt hại nghiêm trọng, ít nhất gần 250 ha đậu và gần 350 ha bông vải vừa xuống giống đã bị mất trắng. Lưu huỳnh đioxit là chất khí chủ yếu gây ra hiện tượng mưa axit. Mưa axit gây tổn thất nghiêm trọng cho các công trình bằng thép, đá vôi. Hãy giải thích quá trình tạo mưa axit và sự phá hủy các công trình bằng thép, đá vôi do hiện tượng mưa axit. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.
Hướng dẫn:
Quá trình đốt cháy lưu huỳnh trong khí oxi sẽ sinh ra lưu huỳnh đioxit: S + O2 SO2
Phản ứng hóa hợp giữa lưu huỳnh đioxit và các hợp chất gốc hidroxy: SO2 + OH- HOSO2-
86
Phản ứng giữa hợp chất HOSO2- và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2- và SO3: HOSO2- + O2 HO2- + SO3
Lưu huỳnh trioxit SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra axit sunfuric H2SO4. Đây chính là phần chủ yếu của mưa axit.
SO3(k) + H2O (l) H2SO4 (l)
Mưa axit phá hủy các công trình xây dựng, các tượng đài làm từ đá cẩm thạch, đá vôi, đá phiến (các loại đá này chủ yếu có thành phần là CaCO3). Những vật liệu có chứa CaCO3 bị thủng lỗ và yếu đi về mặt cơ học do CaCO3 tan trong nước mưa có axit.
CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO2 + H2O
Nitơ – Photpho (Chương trình lớp 11)
Câu 17: Vào những ngày hè nắng nóng, khi đi gần các sông, hồ bẩn thì người ta ngửi thấy mùi khai. Hãy giải thích hiện tượng trên.
Hướng dẫn:
Khi nước sông, hồ bị nhiễm nặng bởi các chất hữu cơ… thì lượng ure trong các hữu cơ này sinh ra nhiều. Dưới tác dụng của men ureaza của các vi sinh vật, ure bị phân hủy thành cacbon đioxit và amonia NH3 theo phản ứng:
(NH2)2CO + H2O CO2 + NH3
NH3 sinh ra hòa tan hòa tan trong nước sông, hồ dưới dạng một cân bằng động: NH3+ + H2O NH4+ + OH- (pH <7, nhiệt độ thấp)
NH4+ + OH- NH3+ + H2O (pH >7, nhiệt độ cao)
Câu 18: Giải thích câu tục ngữ
“Lúa chiêm lấp ló đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên”
Hướng dẫn:
Khi vụ chiêm đang trổ bông mà có trận mưa rào kèm theo, sấm chớp thì rất tốt và cho năng suất cao. Do trong không khí có khoảng 80% nitơ và 20% oxi. Khi có sấm chớp (tia lửa điện) thì:
2N2 + O2tia lửa điện→ 2NO Sau đó:
2NO + O2 2NO2 Khi NO2 tác dụng với nước mưa tạo ra HNO3
87
4NO2 + O2 + H2O 4HNO3 HNO3 H+ + NO3- (đạm)
Câu 19: Tại sao Friedrich Engels lại nói: “Ở đâu có nitơ, ở đó có sự sống”?
Hướng dẫn:
Friedrich Engels khẳng định như vậy hoàn toàn có lí bởi vì đối với thực vật, nitơ có vai trò như một nguyên tố dinh dưỡng cấu tạo nên tế bào, không phải thực vật nào cũng cố định được đạm từ nitơ không khí (trừ cây thuộc họ Đậu) nên con người phải chuyển hóa nitơ đó thành dạng muối dễ tan như amoni hoặc nitrat để rễ cây hấp thụ và duy trì sự sống. Đối với động vật, nitơ là nguyên tố không thể thiếu để hình thành nên protein từ đơn giản đến phức tạp.
Câu 20: Tại những vùng đất phèn, để phân bón cho cây trồng, người ta thường bón phân ure và hạn chế các loại phân đạm như ammoni nitrate hay amoni sunfat. Dựa vào kiến thức hóa học hãy giải thích hiện tượng trên.
Hướng dẫn:
Đất phèn hay đất chua là nững loại đất có nồng độ H+
cao (pH thấp) những vùng đất này có ảnh hưởng đến việc trồng trọt. Phân đạm amoni nitrat và amoni sunfat chứa ion NH4+ thủy phân trong nước tạo môi trường axit. Do đó, không thể bón những loại phân này ở vùng đất chua vì nó sẽ làm tăng độ chua của đất. Để bón phân đạm ở vùng đất chua người ta thường sử dụng phân ure để khử bớt độ chua của đất.
Câu 21: Tại sao không được trộn với supephotphat để bón cho cây trồng?
Hướng dẫn:
Vôi và supephotphat không thể trộn chung vì Ca(H2PO4)2 và Ca(OH)2 có thể phản ứng với nhau
Ca(H2PO4)2 + 2Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 4H2O
Supephotphat chứa Ca(H2PO4)2 là chất dễ tan nên cây có thể đồng hóa, trong khi trộn supephotphat với vôi tạo thành Ca3(PO4)2 là chất kết tủa nên cây khó có thể hấp thu và phần kết tủa còn làm đất trở nên rắn hơn.
Câu 22: Kẽm photphua (Zn3P2) được dùng để diệt chuột. Chất này dễ bị thủy phân nên khí chuột ăn phải đi tìm nơi nguồn nước để uống và chết. Hãy giải thích hiện tượng trên và viết phương trình hóa học của phản ứng thủy phân của kẽm photphua.
88
Thuốc chuột là Zn3P2. Sau khi ăn Zn3P2 bị thủy phân rất mạnh, lượng nước trong cơ thể chuột giảm, làm cho nó khát và đi tìm nước.
Zn3P2 + 6H2O 3Zn(OH)3 + 2PH3
Chính PH3 đã giết chết chuột. Càng nhiều nước vào PH3 thoát ra càng nhiều và chuột càng nhanh chết. Nếu không có nước chuột chết lâu hơn.
Câu 23: Sau khi buổi thực hành, bạn trực nhật đổ axit nitric ra cống nước. Việc làm này có gây ô nhiễm môi trường không? Theo em phải xử lí thế nào?
Hướng dẫn:
Việc làm này gây ô nhiễm môi trường do axit nitric kém bền nên tự phân hủy trong không khí tạo ra khí NO2 rất độc. Để tránh gây ô nhiễm môi trường bạn đó phải chuyển axit thành muối như cho tác dụng với bazơ (Ca(OH)2 hoặc NaOH, KOH,…)
Câu 24: CFC (freon) được sử dụng chủ yếu trong làm lạnh và điều hòa không khí. Tuy nhiên đến năm 1996, CFC đã bị cấm hoàn toàn ở các nước phát triển. Bắt đầu từ 2010, toàn bộ các chất nhóm CFC bị cấm nhập khẩu vào Việt Nam và người ta đã thay vào đó là khí NH3. Vì sao NH3 được dùng thay thế khí CFC?
Hướng dẫn:
Khi CFC là khí sinh hàn được dùng trong các thiết bị làm lạnh, tuy nhiên khí CFC có thể làm giảm lượng ozon trên khí quyển. Do đó, người ta dùng khí NH3 để thay thế CFC vì khí amoniac có đặc điểm sau:
Khí NH3 không gây hại đến tầng ozon.
Sau khi nén và làm lạnh NH3 sẽ biến thành chất lỏng giống như nhưng nhiệt độ