Радиационное загрязнение биосферы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

СОГЛАСОВАНО:	УТВЕРЖДАЮ:
Выпускающая кафедра «Техносферна безопасность»	Проректор по учебно-методической работе – директор РОАТ
Зав. кафедрой  __________________ В.А.Аксенов (подпись, Ф.И.О.)	_____________              _В.И.Апатцев (подпись, Ф.И.О.)
«_____»______________ 20 г.	«_____»______________ 20 г.

 

Кафедра_____ «Техносферная безопасность» _____________________________________

(название кафедры

Авторы:_ Зубрев Н.И., к.т.н.доцент,. Устинова М.В., к.т.н. Матвеева Т.В. _______

 (ф.и.о., ученая степень, ученое звание)

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Физико-химические процессы в техносфере»

 (название дисциплины)

 

Направление: 280702.62. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

                                       (код, наименование направления /специальности)

Профиль/специализация: «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» (БЖ)

Квалификация (степень) выпускника: __ бакалавр _____________________

Форма обучения: _ заочная __ __________________________________________

 

Одобрена на заседании Учебно-методической комиссии РОАТ Протокол №________ «____» _______________ 201 г   Председатель УМК ________А.В.Горелик                                              (подпись, Ф.И.О.)

Одобрена на заседании кафедры «Техносферная безопасность» Протокол № «        » ___            ____ 201 г.   Зав. кафедрой___________ В.А. Аксенов                                          (подпись, Ф.И.О.)

 

Москва 201 г.

ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

И РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

¨ Номер варианта студент определяет по последней цифре учебного шифра. В начале работы следует указать учебный шифр студента, номер варианта и полный список номеров задач этого варианта.

¨ Номера и условия задач необходимо переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. Условия всех задач переписывают полностью, без сокращений.

¨ Все значения величин, заданных в условиях и привлекаемых из справочных таблиц, записывают для наглядности сокращенно (столбиком) в тех единицах, которые заданы, и в единицах той системы, в которой выполняют решения (как правило, в системе СИ)

¨ Вывод формул и решение задач следует сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями.

¨ Использованные в формулах буквенные обозначения должны быть согласованы с обозначениями, приведенными в условии задачи. Дополнительные буквенные обозначения следует сопровождать соответствующими объяснениями.

¨ Каждая последующая задача в контрольной работе должна начинаться с новой страницы. В конце работы следует дать список использованной литературы с указанием года издания.

¨ Контрольная работа выполняется в тетради 10-12 листов или на листах формата А4 в компьютерном оформлении. Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена, написана четко и ясно, и иметь поля для замечаний рецензента.

¨ Если контрольная работа не допущена к зачету, то все необходимые дополнения и исправления представляют вместе с не зачтенной работой. Исправления в тексте не зачтенной работы не допускаются.

¨ Допущенные к зачету контрольные работы с внесенными уточнениями предъявляют преподавателю на зачете. Студент должен быть готов дать во время зачета пояснения по решению всех выполненных им задач.

 

Варианты контрольных заданий выбираются по номеру последней цифры учебного шифра студента.

Вариант	Номер задачи
1	1	11	21	31	41	51	61	71
2	2	12	22	32	42	52	62	72
3	3	13	23	33	43	53	63	73
4	4	14	24	34	44	54	64	74
5	5	15	25	35	45	55	65	75
6	6	16	26	36	46	56	66	76
7	7	17	27	37	47	57	67	77
8	8	18	28	38	48	58	68	78
9	9	19	29	39	49	59	69	79
0	10	20	30	40	50	60	70	80

В техносфере протекает огромное число химических реакций, каж­дая из которых индивидуальна, поскольку в ней участвуют конкретные веще­ства с присущими им химическими свойствами. Вместе с тем химические реак­ции имеют много общих признаков, что позволяет их объединить в несколько типов. Важнейшими критериями, по которым проводят классификацию хими­ческих реакций, являются

- агрегатное состояние реагентов (реакции газовые, в растворе, твердофазные, между веществами в различных агрегатных состояниях);

- вид реагирующих частиц (реакции молекулярные, ионные, радикальные),

- вид переносимых частиц (реакции окислительно-восстановительные с пе­реносом электронов, кислотно-основные с переносом протонов, образования и разрушения комплексов с переносом ионов и молекул, образования и раз­рушения ионных кристаллов);

- вид источника энергии (реакции термохимические, фотохимические и элек­трохимические).

Газовые реакции протекают между газообразными веществами, состоя­щими из молекул. Такие реакции характерны как для неорганических, так и для органических веществ.

Реакции в растворе — наиболее распространенные химические процессы, причем реакции в водном растворе преобладают над реакциями в неводных растворах. Такие реакции протекают с участием ионов, в том числе и комп­лексных.

Твердофазные реакции широко используются в производстве. Такие реакции лежат, например, в основе процесса отжига доменного чугуна.

Термохимические реакции протекают при подводе энергии в форме теп­лоты, т. е. при нагревании; в широком смысле, это все те реакции, которые сопровождаются заметным экзотермическим или эндотермическим эффектом.

Фотохимические реакции происходят под воздействием световой энергии (или сопровождаются выделением световой энергии). Примерами фотохимиче­ских реакций, проходящих с поглощением световой энергии, являются фото­синтез в зеленых растениях, присоединение хлора к бензолу с об­разованием гексахлорциклогексана и сульфохлорирование алканов при получении алкилсульфонатов. Многие процессы горения про­текают с выделением световой энергии,

Электрохимические реакции осуществляются под воздействием электри­ческой энергии либо сами служат ее источником.

В окружающей среде, в основном, протекают ионные, окис­лительно-восстановительные, кислотно-основные и электрохимические реакции.

Ионные реакции — это химические процессы, которые протекают в растворе или в расплаве между свободными ионами. Ионные реакции не протекают между связанными ионами, которые находятся в узлах кристаллических решеток ионных соединений. Для ионных реакций характерно, что они протекают очень быстро (практически моментально), так как в реак­ционной системе вещества содержатся в виде ионов, способных к реакции. Образование свободных и достаточно подвижных ионов наблюдается только в растворах и расплавах в результате электролитической диссоциации растворенных или расплавленных веществ. Электролитическая диссоциация – это распад веществ в растворе или в расплаве на свободные составляющие их ионы.

В этом отличие ионных реакций от реакций между молекулами, для осуществления ко­торых необходимо обеспечить разрыв химических связей с последующим образованием новых связей. Поэтому молекулярные реакции протекают зна­чительно медленнее, чем ионные.

Химические реакции, которые сопровождаются изменением степени окис­ления элементов, называются окислительно-восстановительными реакциями.

Реакции, которые протекают при сохранении степеней окисления элементов, называются обменными. Согласно правилу Бертолле обменные ионные реакции протекают практи­чески до конца, если продуктами реакции являются газы, осадки или не­электролиты.

По способности веществ распадаться или не распадаться в растворе или в расплаве на катионы и анионы различают электролиты и неэлектролиты. Электролиты – это вещества, которые подвергаются электролитической диссоциации, вследствие чего их расплавы или растворы проводят электрический ток. Неэлектролиты – это вещества, которые не подвергаются электролитической диссоциации, вследствие чего их расплавы или растворы не проводят электрический ток.

В чистой воде в незначительной степени протекает электролитическая диссо­циация (автодиссоциация воды):

Н₂О      Н⁺ + ОН^- ;       Н⁺ + Н₂О = Н₃О⁺

Свободные ионы водорода Н⁺ не способны к существованию в водном растворе, они мгновенно гидратируются водой до катионов оксония Н₃О⁺.

В 1 л чистой воды при 25 °С содержится 1٠10^-7 моль катионов Н⁺ (Н₃О⁺) и 1٠10^-7 моль анионов ОН-.

Задание 1

Определение рН-среды

Задачи

1. Какой объем раствора КОН, рН которого равен 12, следует добавить к 20 см³ раствора НСi с рН 2, чтобы получить раствор с рН 2,5?

2. В каком соотношении следует смешать два раствора гидроксида натрия, концентрации которых 10^-1 и 10^{-3 М, чтобы получить раствор с рН 12?}

3. Вычислите значения рН растворов, полученных при смешении 10 мл 0,1 М соляной кислоты и 5 мл 0,2 М раствора гидроксида калия.

4. Вычислите значения рН растворов, полученных при смешении 20 мл 0,3 М соляной кислоты и 30 мл 0,1 М раствора гидроксида калия.

5. В каком соотношении следует смешать два раствора гидроксида натрия, концентрации которых 10^-2 и 10^{-5 М, чтобы получить раствор с рН 14?}

6. Вычислите значения рН растворов, полученных при смешении 50 мл 0,1 М соляной кислоты и 40 мл 0,3 М раствора гидроксида калия.

7. Какой объем раствора НСi, рН которого равен 3, следует добавить к 50 см³ раствора КОН с рН 13, чтобы получить раствор с рН 10?

8.

Задание 2

Кислотность воды

Кислотность воды может быть обусловлена наличием сво­бодных кислот и солей, образованных слабыми основаниями и сильными кислотами (например, FeS0₄, Zn(N0₃)₂, A1₂(S0₄)₃, и др.).

В производственных сточных водах кислотность может быть вызвана наличием свободных сильных (НСl, HNO₃, H₂S0₄) и слабых кислот (уксусная, цианистоводородная, сероводород­ная и др.), а также солей тяжелых металлов. Поскольку эти соли в значительной степени подвержены гидролизу, то они могут вызвать снижение величины рН до 4,5 и ниже. Кислотность воды, обусловленная присутствием свободных кислот, называ­ется первичной, а гидролизующимися солями – вторичной.

Общая кислотность характеризуется количеством вещества эквивалента щелочи (ммоль/л), необходимым для нейтрализа­ции 1 л воды.

Задачи

11.Кислотность воды обусловлена хлоридом железа. Содер­жание соли – 400 мг/л. Вычислите кислотность воды (ммоль/л). Напишите уравнение реакции гидролиза.

12.В сточной воде содержится 97,12 мг/л хлорида никеля. Рассчитайте кислотность воды.

13.Для воды, содержащей хлорид никеля, с кислотностью 1,0 ммоль/л подобрать реагент для полной нейтрализации воды и рассчитать количество его, необходимое для обработки 500 м³ воды.

14.Рассчитайте массу серной кислоты, содержащуюся в 200 м³ сточной воды, если кислотность ее составляет 4 ммоль/л.

15.Рассчитайте содержание свободной угольной кислоты в 1 л воды с кислотностью 2,5 ммоль/л.

16.Какая активная реакция среды будет у воды, содержащей 67,4 мг/л хлорида меди? Напишите уравнение реакции гидроли­за соли и рассчитайте кислотность воды.

17.Какое количество 2-молярного раствора соляной кисло­ты следует взять для полной нейтрализации 100 м³ воды, содер­жащей 135 мг/л карбонат-ионов, 158 мг/л силикат-ионов?

18.На нейтрализацию 100 м³ сточной воды израсходовано 64,756 кг извести, содержащей 80% гидроксида кальция. Рассчитайте кислотность воды.

19.Кислотность воды вызывается фосфорной кислотой и составляет 10 ммоль/л. Сколько потребуется 80% извести для полной нейтрализации 200 м³ воды?

20.В воду объемом 200 м³ с исходной кислотностью 0,5 ммоль/л поступил сток (100 м³), содержащий 196 мг/л фосфорной кислоты. Как измени­лась кислотность воды? Какое количество гидроксида кальция необходимо для нейтрализации избыточной кислотности, со­держащейся в 100 м³ стока?

 

Щелочность воды

Щелочность воды определяется присутствием соединений, взаимодействующих с сильными кислотами. Это могут быть свободные гидроксиды (в производственных сточных водах) или соли, образованные слабыми кислотами и сильными осно­ваниями (например, гидрокарбонаты, карбонаты, силикаты, сульфиды, ацетаты щелочных металлов). Щелочность, обуслов­ленная наличием растворимых гидроксидов (ионами ОН^-), называется гидратной щелочностью. Свободные основания обу­славливают первичную щелочность, а гидролизующиеся соли – вторичную.

В природных водах щелочность воды обычно вызывается гидрокарбонатами НСО₃^- (гидрокарбонатная), в щелочных во­дах – также и карбонатами С0₃^2- (карбонатная).

Щелочность характеризуется количеством вещества эквива­лента кислоты, необходимого для нейтрализации веществ, со­держащихся в 1 л воды, и выражается в ммоль/л.

Задание 3

Задачи

21.В воде содержится гидросиликат калия. Напишите урав­нения реакций гидролиза соли и рассчитайте содержание ее в воде, если щелочность воды составляет 2,3 ммоль/л.

22.Определите щелочность воды (ммоль/л), если содержа­ние сульфита натрия в ней составляет 330 мг/л. Напишите урав­нение реакции гидролиза соли.

23.Какая из солей вызывает щелочность воды: нитрат на­трия, сульфид натрия, нитрат свинца? Напишите уравнение гидролиза этой соли.

24.Вычислите щелочность воды, если в ней содержится 95 мг/л силикат-ионов. Подберите реагент для полной нейтра­лизации воды и рассчитайте его количество, необходимое для обработки 300 м³ воды.

25.Кислый сток предприятия содержит 300 мг/л соляной кислоты, щелочной сток — 200 мг/л гидроксида натрия. Какая реакция среды будет при смешивании равных объемов стоков? Чему будет равен соответствующий показатель (кислотность или щелочность) воды после смешивания стоков (ммоль/л)?

26.Какие из ионов, содержащихся в воде, вызывают щелоч­ность воды: Са²⁺ — 65 мг/л, Na⁺ — 45 мг/л, НР0₄^2- — 7,2 мг/л, Сl^- — 8,3 мг/л, HS^- — 29,3 мг/л? Какова щелочность воды?

27.Щелочный сток предприятия имеет щелочность 60 ммоль/л и расход воды – 200 м³. Кислый сток того же предприятия содер­жит серную кислоту в количестве 980 мг/л, объем стока – 100 м³. Какая реакция среды будет при смешивании равных объемов этих стоков и каков будет количественный показатель кислотности или щелочности (ммоль/л)? В каких объемах нужно смешать эти стоки, чтобы произошла их взаимная нейтрализация?

28.Какие из ионов, содержащихся в воде, вызывают щелоч­ность: Na⁺ – 80,5 мг/л, К⁺ – 19,5 мг/л, НСО₃^- – 76,2 мг/л, S0₄^2- – 14,2 мг/л, HSiO₃^- – 38,5 мг/л? Рассчитайте щелочность воды.

29.В воде содержится 12 мг/л сульфит-ионов, 90 мг/л карбо­нат-ионов, 38 мг/л силикат-ионов. Рассчитайте общую щелоч­ность воды.

30.В воду с исходной щелочностью 3,5 ммоль/л поступил сток, содержащий 345 мг/л карбоната калия. Как изменилась щелочность воды? Сколько НСl нужно взять для нейтрализации избыточной щелочности 200 м³ воды?

 

Жесткость воды

Для характеристики свойств природных вод применяется показатель – общая жесткость воды, который в нашей стране характеризуется суммой содержания ионов кальция и магния, выраженной в эквивалентной форме (ммоль/л). 1 ммоль жест­кости по кальцию соответствует содержанию в 1 л воды 20,04 мг Са²⁺ или — 12,15 мг Mg²⁺. Ионы кальция и магния связаны в воде с различными анионами (НСО₃^-, S0₄^2-, С1^- и др.). Гидро­карбонаты и карбонаты кальция и магния характеризуют кар­бонатную жесткость воды. В водах с интервалом рН от 4,2 до 8,3 содержатся только гидрокарбонаты кальция и магния. При ки­пячении воды вследствие нарушения карбонатного равновесия гидрокарбонаты разлагаются:

Са(НС0₃)₂ = СаС0₃ (т)↓ + С0₂↑ + Н₂0.

Образующиеся при этом карбонаты кальция и магния име­ют значительно меньшую растворимость, что ведет к снижению карбонатной жесткости. Та часть карбонатной жесткости, ко­торая устраняется кипячением, называется устранимой (вре­менной) жесткостью. Карбонаты кальция и магния, оставшие­ся в воде после кипячения, характеризуют величину остаточной жесткости. Разность между общей и карбонатной жесткостью дает величину некарбонатной жесткости, которая обусловлена содержанием сульфатов, хлоридов и других солей кальция и магния. По разности между общей и устранимой (временной) жесткостью находят величину неустранимой (постоянной) жесткости, соответствующей содержанию сульфатов, хлоридов, карбонатов и других солей кальция и магния.

Соотношение между видами жесткости зависит от типа при­родных вод. У большинства из них содержание гидрокарбонат-ионов меньше, чем величина общей жесткости. В щелочных водах наблюдается соотношение

[НСО^-] < [Са²⁺] + [Mg²⁺]

и общую жесткость при этом условно принимают за карбонатную.

Общая жесткость питьевой воды должна быть не более 7 ммоль/л.

Задание 4

Задачи

31.Рассчитайте карбонатную, некарбонатную и общую же­сткость воды, если в ней содержится: Са²⁺ — 90,18 мг/л, Mg²⁺ - 45 мг/л, НСО₃^- - 183 мг/л.

32.При кипячении воды содержание ионов кальция умень­шилось с 85 до 20 мг/л, ионов магния с 46 до 16 мг/л. Рассчитайте общую, временную и остаточную жесткость.

33.Рассчитайте содержание в воде гидрокарбонат-ионов, некарбонатную жесткость, содержание ионов магния (мг/л), если общая жесткость воды равна 8,2 ммоль/л, карбонатная жесткость — 3,0 ммоль/л, Са²⁺ — 60,12 мг/л.

34.Содержание ионов кальция в воде составляет 60,12 мг/л, магния — 21,28 мг/д,, гидрокарбонат-ионов — 25,8 мг/л. Рассчи­тайте общую, карбонатную и некарбонатную жесткость воды.

35. После кипячения воды содержание гидрокарбонат-
ионов снизилось с 183 до 27,45 мг/л. Общая жесткость воды равна 4,6 ммоль/л. Рассчитайте карбонатную и временную жесткость воды.

36.После кипячения воды с общей жесткостью 8,0 ммоль/л содержание гидрокарбонат-ионов снизилось с 305 до 38 мг/л. Рассчитайте карбонатную, некарбонатную и временную жест­кость воды.

37.Рассчитайте карбонатную, некарбонатную, общую жест­кость воды, если в ней содержится гидрокарбонат-ионов — 256 мг/л, ионов кальция — 80,12 мг/л, ионов магния — 36,6 мт/л.

38.Определите, сколько 80%-го фосфата натрия следует взять для умягчения 500 м³ воды, если содержание НСО₃^- в ней составляет 200 мг/л, а некарбонатная жесткость равна 2,8 ммоль/л.

39.Определите количество фосфата натрия, необходимое для умягчения 200 м³ воды, содержащей Са²⁺ — 50,1 ммоль/л, Mg²⁺ — 30,4 мг/л (избыток реагента 0,5 ммоль/л, содержание Na₃P0₄ в товарном продукте — 70%). Напишите уравнения ре­акций умягчения.

40.Рассчитайте количество соды, необходимое для умягче­ния 300 м³ с некарбонатной жесткостью 2,5 ммоль/л, при из­бытке реагента, равном 0,5 ммоль/л, и содержании карбоната натрия в товарном продукте, равном 80%. Напишите уравнения реакций умягчения воды.

 

Задание 5

Ионно-обменные смолы

Ионно-обменные смолы

Задачи

41. Рассчитайте обменную емкость катионита марки КУ-2, если через адсорбционную колонку, содержащую 200 г этого ионита, пропустили 25 л воды, общей жесткостью 13,6 ммоль/л.

42.. Обменная емкость катионита-пермутата Na₂OAl₂0₃٠8Н₂0 равна 7,2 ммоль/л. Каково значение устраненной жесткости во­ды, если через 200 г этого катионита пропущено 50 л воды?

43. Обменная емкость каолиновой глины составляет
13,5 ммоль/л. Какой объем воды общей жесткостью 3,5 ммоль/л
можно профильтровать через 150 г глины для полного удаления катионов кальция и магния?

44.Через колонку с 5 г катионита пропустили 500 мл 0,05 н. раствора соли кальция. При определении иона Са²⁺ в порци­ях no 50 мл получили следующие его концентрации (г-экв/л): 0,003; 0,008; 0,015; 0,025; 0,04; 0,05. Определите динамическую емкость катионита по Са²⁺. Ответ: 1,59 мг-экв/л.

45.Сколько граммов никеля остается в растворе, если че­рез колонку с 10 г катионита пропустили 500 мл 0,05 н. раство­ра соли никеля? Полная динамическая емкость составляет 1,4 мг-экв/л. Ответ: 0,323 г.

46.Какой реагент требуется для нейтрализации воды с рН, равным 11? Рассчитайте значения рН, [Н⁺], [ОН] в этом рас­творе.

47.При определении общей жесткости воды необходимо поддерживать рН равный 10. Рассчитайте значения рН, [Н⁺], [ОН^-] в этом растворе.

48.Гидроксидный показатель производственного стока ра­вен 2. Рассчитайте значения рН, [Н⁺], [ОН~] в этой воде. Какой реагент необходим для ее нейтрализации?

49.Объясните, почему рН дистиллированной воды, контак­тирующей с воздухом, не равен 7, а снижается примерно до 6. Рассчитайте рН, [Н⁺|, [ОН~] в этой воде.

50.Почему в бытовых сточных водах поддерживается слабо­щелочная среда? Какие компоненты предотвращают подкисление? Величина рН воды равна 8. Рассчитайте рН, [Н⁺], [ОН^-].

 

Задание 6

Коагуляция

Задачи

51.Пороги коагуляции золя электролитами оказались равны­ми (ммоль/л): C_NaN03 =250,0; C_Mg(N03)2=20,0; С _Fe(N03)3 = 0,5. Какие ионы электролитов являются коагулирующими? Как за­ряжены частицы золя.

52.В три емкости налито по 0,1 л золя гидроксида железа. Для того, чтобы вызвать коагуляцию золя, потребовалось добавить в первую емкость 0,01 л 1н. NH₄C1, в другую 0,063 л 0,01н. Na₂S0₄, в третью 0,037 л 0,001н. Na₃P0₄. Вычислите порог коагуляции каждого электролита и определите знак заряда частиц золя.

53.Для коагуляции 0,05 золя сульфида мышьяка можно до­бавить один из следующих растворов электролитов: 0,005 л 2н. NaCl; 0,005 л 0,03н. Na₂S0₄; 0,04 л 0,0005 н. Na₄[Fe(CN)₆]. У ка­кого из приведенных электролитов наименьший порог коагу­ляции?

54.Для коагуляции 100 мл золя гидроокиси железа потребо­валось добавить следующие количества каждого из электроли­тов: 10,5 мл 1н. раствора КС1; 62,5 мл 0,01н. раствора Na₂S0₄ и 37 мл 0,001н. раствора Na₃P0₄. Определите знак заряда золя и пороги коагуляции.

55.Вычислите оптимальную дозу коагулянта A1₂(S0₄)₃ при мутности воды, равной 100 мг/л.

56.Рассчитайте количество 70%-й извести СаО для подщелачивания 500 м³ воды. Исходная щелочность воды 0,8 мг-экв/л, доза алюминиевого коагулянта 85,5 мг/л (в пересчете на без­водную соль).

57.Нужно ли подщелачивать воду при обработке ее желез­ным коагулянтом FeCl₃ 6Н₂0, если доза 30 мг/л (в пересчете на безводную соль) и щелочность исходной воды 0,8 мг-экв/л?

58.Коагуляция золя иодида серебра, частицы которого заря­жены отрицательно, вызывается катионами добавляемых элек­тролитов. Порог коагуляции LiN0₃ для золя равен 165 моль/л. Вычислите порог коагуляции Ba(N0₃)₂ и A1(N0₃)₃ для этого золя.

59.Как изменится порог коагуляции электролитов для золя бромида серебра, частицы которого заряжены положительно, если для коагуляции 1 л золя вместо 0,0015 л 0,1н. K₂S0₄ взят раствор Fe(N0₃)₃?

60.Золь гидроксида меди получен при сливании 0,1 л 0,05н. NaOH и 0,25 л 0,001 н. Cu(N0₃)_r Какой из прибавленных элек­тролитов — КВr, Ba(N0₃)₂; К,СrО₄, MgS0₄, А1С1₃ — имеет наи­меньший порог коагуляции?

 

Радиационное загрязнение биосферы

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение нестабильных ядер в более устойчивые, сопровождающееся ионизирующим излучением. В зависимости от типа ионизирующего излучения различают a-распад, b-распад, ¡-излучение. При a-распаде радиоактивный атом испускает из ядра положительно заряженные a-частицы, которые являются ядрами атома гелия( Не). При этом массовое число А нестабильного ядра уменьшится на 4 единицы, а заряд Z уменьшается на 2 единицы. Например:     

Альфа-распад, инициированный альфа-частицей, сопровождается образованием ядра водорода Н и изотопом элемента, имеющего порядковый номер на единицу больший, чем начальный изотоп.

b-распад (бета-распад) электронный – самопроизвольное превращение атомного ядра путем испускания электрона, при этом нейтрон превращается в протон и образуется антинейтрино. Продуктом электронного бета-распада является изотоп элемента, имеющий порядковый номер на единицу больший, чем исходный изотоп. Бета-распад позитронный – самопроизвольное превращение ядра изотопа путем испускания позитрона (е⁺), при этом протон превращается в нейтрон. Продуктом позитронного бета-распада является изотоп элемента, имеющий порядковый номер на единицу меньший, чем исходный изотоп. Заряд ядра при β⁺-распаде уменьшается на 1, а при β^- - распаде увеличивается на ту же величину. Например:

                           (β^--распад)

                        (β⁺-распад)

В некоторых случаях ядро, образовавшееся в процессе радиоактивного распада, может оказаться в возбужденном состоянии. Переход вещества в невозбужденное состояние сопровождается испусканием γ-излучения. При этом массовое число и заряд не меняются, а нестабильное ядро занимает более выгодный энергетический уровень.

Закон радиоактивного распада имеет вид:

N = N₀ ٠ е ^-λt,

где N₀ – начальное количество радиоактивных ядер;

N – число ядер, не испытавших радиоактивного распада ко времени t;

е – основание натурального логарифма;

λ – постоянная радиоактивного распада.

Период полураспада Т_1/2 – время, за которое количество ра­диоактивных ядер уменьшается в два раза от начального коли­чества. Период полураспада Т_1/2 связан с постоянной распада соотношением:

Т_1/2 =  =  .

Преобразованная формула имеет вид:

.

Число ядер, содержащихся в радиоактивном изотопе, мож­но вычислить по формуле:

,

где m — масса изотопа;

М — молярная масса изотопа;

N_A — постоянная Авогадро; N_A = 6,022٠10²³ моль^-1.

Активность изотопа в начальный момент времени равна:

А₀ = λ ٠ N₀

где N₀ — количество ядер изотопа в начальный момент вре­мени t_о;

λ — постоянная радиоактивного распада.

Активность изотопа меняется со временем по закону:

.

Преобразованная формула имеет вид:

.

Задание 7

Задачи

61. Через сколько лет количество ядер радиоактивного стронция-90, выпавшего с радиоактивными осадками в результате ядерного взрыва, станет менее 1,0 % от изначального количе­ства? Период полураспада ⁹⁰Sr равен 27 лет.

62. Колба, заполненная радоном, светится. Со временем ин­тенсивность свечения уменьшается. Через сколько суток ин­тенсивность свечения уменьшится в 32 раза, если период полу­распада Rn равен 3,8 сут.?

63. Период полураспада изотопа иода ¹³¹J – 8 сут. Сколько ра­диоактивных ядер этого изотопа останется в образце через 120 суток, если начальное количество радиоактивных ядер составляло 10¹⁰?

64. Радиоактивный кобальт ⁶⁰Со имеет период полураспада 5,3 года. Для подавления прорастания картофеля в овощехра­нилище заложили кобальт с начальной активностью 8 Ки. Оп­ределите активность кобальта через 2 года.

65. Определите активность изотопа фосфора ³²Р в почве через 30 суток, если при внесении на 1 кг почвы начальная активность изотопа фосфора составляла 2,5 мкКи. Период полураспада радиоактивного фосфора составляет 14,5 сут.

66. Для повышения урожайности семена пшеницы протра­вили в растворе нитрата натрия, в котором натрий является радиоактивным изотопом ²⁴Na. Начальная активность пропи­танного зерна составила 2,5 мкКи. Во сколько раз уменьшится активность зерна через 5 суток, если период полураспада радио­активного натрия равен 14,8 часа?

67. При эксперименте навеска почвы дала на счетчике Гейге­ра-Мюллера 160 импульсов в секунду. Через 16 суток эта навеска давала 40 импульсов в секунду. Оцените период полу­распада радиоактивного изотопа, внесенного в почву.

68. Зола водорослей содержит по массе около 0,5% йода. В процессе эксперимента 100 г водорослей были обработаны радиоактивным изотопом йода ¹³¹J. Какова активность (A_t) полученной золы через 64 дня, если период полураспада ¹³¹J равен 8 суток?

69. Период полураспада изотопа радия ²²⁶Ra составляет 1600 лет. Сколько ядер изотопа испытает распад за 4800 лет, если начальное число радиоактивных ядер составляет 10¹²?

70. Для уничтожения вредителей зерна в зернохранилище используют радиоактивный кобальт ⁶⁰Со. В проволоке массой 25 г содержание кобальта составляет 0,015% от массы. Определи­те активность радиоактивного кобальта в данном образце, если период полураспада кобальта 5,3 года.