НОХ 2017, II кръг (областен), 8. клас — Задача 22. За да не ни изненада зимата
МОН, XLIX Национална олимпиада по химия и опазване на околната среда — Областен кръг, 12 февруари 2017 г., Учебно съдържание VIII клас · 12 февруари 2017 г. · 20 т.
Указания
Уважаеми ученици, предстои Ви да решите тест от две части.
Първата част съдържа 20 задачи с по 4 отговора, само един от които е верен. Отбележете буквите на верните отговори в бланката за отговори на Първа част. Всеки верен отговор се оценява с 2 точки. Задача без отговор, с повече от един отговор или с поправен отговор се оценява с 0 точки!
Втората част се състои от три задачи със свободен отговор, които трябва да разработите на отделни листове. Всеки елемент от задачите се оценява с определен брой точки. Максималният брой точки за втората част е 60.
Общият максимален брой точки за всички задачи е 100.
Времето за работа е 4 астрономически часа.
Успешна работа!
Условие
През зимата се използват различни соли и смеси за предотвратяване на замръзването по пътищата или за разтапяне на вече образуван лед. Една от солите, които са ефикасни за тази цел, е калциевият дихлорид.
А) Запишете с химични уравнения три химични реакции, при които се получава калциев дихлорид. Оценете дали тези химични процеси са подходящи за производство на калциев дихлорид, като имате предвид, че при промишлените производства е важно суровините да са достъпни и евтини, а процесът да не замърсява околната среда и да изразходва минимално количество енергия. [8 т.]
Калциев дихлорид за промишлени цели може да се получи по различни начини. Два от най-често използваните са:
концентриране и пречистване на солни води от естествени водоизточници – солени езера, водоеми със солни отлагания и др.
метод на Солвей за производство на калцинирана сода – калциевият дихлорид се получава като страничен продукт.
Първият от тези методи (метод 1) има предимствата, че използва евтини суровини и не замърсява околната среда. Недостатъкът му е, че в природните солни води, освен калциеви и хлоридни йони, се съдържат и примеси от други йони, главно магнезиеви и натриеви. Магнезиевите йони се отстраняват чрез добавяне към солните води на веществото А, което е сравнително евтино. Големи количества от А се използват в строителството.
Б) Запишете взаимодействието на веществото А с магнезиев дихлорид, което води до отстраняване на магнезиевите йони, съпътстващи калциевия дихлорид в солния разтвор. [3 т.]
В практиката е доказано, че смес от калциев дихлорид и натриев хлорид е по-ефикасна за разтапяне на лед и предотвратяване на заледяване, отколкото двете соли, използвани поотделно. Такава смес, под името Айсмелт, се предлага от фирмата Z и представлява смес от натриев хлорид и калциев дихлорид в съотношение 4 : 1. Натриевият хлорид на тази фирма се съхранява в опаковки по 50 kg, а калциевият дихлорид – в опаковки по 25 kg. За топене на леда в температурния интервал (-7) ÷ (-15) °C са необходими около125 g/m Айсмелт.
В) Колко опаковки натриев хлорид и калциев дихлорид са необходими за приготвянето на сместа Айсмелт, която да е достатъчна за размразяване на 5000 m ледена повърхност? [5 т.]
Ефективността на препаратите за топене на лед се измерва и с количеството стопена вода за определен период от време. На фиг. 3 е показано изменението на количеството стопена вода с времето за три препарата: калциев дихлорид, натриев хлорид и препарат с търговско наименование MAG. От трите стопителя на лед са разпръскани равномерно по 10 g върху една и съща заледена повърхност при еднаква температура (–10 °C). Препаратът MAG уврежда най-малко околната среда (включително пътните настилки и бетонни покрития) в сравнение с калциевия дихлорид и особено с натриевия хлорид, който причинява корозия на металите и уврежда растенията.
Г) Като имате предвид горното описание и графиката на фиг. 3, посочете кой от трите препарата бихте избрали, ако искате да разтопите за 30 минути при температура –10 °C ледено покритие с определена дебелина и площ (данните на фиг. 3 са получени за това ледено покритие). Обосновете отговора си. [4 т.]
Отговори
- В) 10 опаковки NaCl и 5 опаковки CaCl2
- Г) MAG
Решение
А)
и всички други верни
А) 3×2 = 6 т.
Само последната реакция е подходяща за промишлено производство – суровините са достъпни и евтини, не се замърсява околната среда, дори се получава продукт (), който може да се използва. 2 т.
Б) Б) 3 т.
В) kg Айсмелт са нужни за 5000 m площ В) 1 т.
2 × 1 = 2 т.
2 × 1 = 2 т.
Г) Верен отговор: MAG – за 30 минути разтапя почти толкова лед, колкото и калциевият дихлорид, но уврежда в по-малка степен околната среда (без пояснение – 2 т). Г) 4 т.
Частично верен отговор: Калциев дихлорид - за 30 минути разтапя повече лед, отколкото другите два препарата, въпреки че уврежда повече околната среда, отколкото MAG (без пояснение – 1 т). 2 т.
Неверен отговор: Натриев хлорид 0 т.
Общо: 20 т.
Оригинал в Архива: Problems.pdf · официални решения: Solutions.pdf