ГДЗ · Хімія · 9 клас

Сторінка 269

Хімія, Григорович О. В., Недоруб О. Ю., 2026 · № 405–411 · 7 завдань

Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».

§ 35. Зелена хімія......................................... 266 Предметний покажчик............................. 271 Відповіді до розрахункових…

Завдання 405

Приклади зеленої хімії

Знайдіть у додаткових джерелах приклади реалізації принципів зеленої хімії та підготуйте коротке повідомлення.

Розв’язання

Визначимо приклад: виробництво біорозкладних пакетів із кукурудзяної крохмалю замість поліетилену.
Пояснимо суть: рослина поглинає CO2, а після використання упаковки вона розкладається на воду та вуглекислий газ.
Визначимо принцип: це реалізація принципів «Renewable materials» (відновлювані матеріали) та «Degradable chemical products» (біорозкладні продукти).

Відповідь:

Прикладом є виробництво біопластичних пакетів із кукурудзи. Це реалізує принципи використання відновлюваної сировини та створення продуктів, що не накопичуються в довкіллі.

Завдання 406

Значення принципів зеленої хімії

Поясніть значення кожного з наведених у параграфі принципів зеленої хімії та наведіть приклади.

Розв’язання

Prevent wastes: Краще не утворювати сміття, ніж його переробляти. Приклад: Синтез за участю каталізаторів без побічних продуктів.
Renewable materials: Використовувати сировину з рослин (біомаса), а не викопне паливо. Приклад: Біоетанол як пальне.
Omit derivatization steps: Уникати зайвих етапів синтезу, щоб не витрачати енергію і не утворювати відходи. Приклад: Прямий синтез замість багатоступеневого.
Degradable chemical products: Продукти мають розпадатися на безпечні речовини. Приклад: Біорозкладні мийні засоби.
Use safe synthetic methods: Використовувати нетоксичні реагенти. Приклад: Заміна токсичних розчинників на воду або надкритичний CO2.
Catalytic reagents: Використовувати каталізатори, які не витрачаються. Приклад: Ферментні процеси в харчовій промисловості.
Temperature, pressure ambient: Робити реакції за звичайних умов (комната). Приклад: Реакції без нагрівання до високих температур.
In process monitoring: Контролювати процес у реальному часі. Приклад: Використання сенсорів для відстеження концентрації реагентів.
Very few auxiliary substances: Мінімізувати кількість розчинників. Приклад: Проведення реакцій без розчинника (безрозчинниковий синтез).
E-factor, maximize feed in product: Збільшувати вихід цільового продукту. Приклад: Оптимізація умов для максимального перетворення реагентів на продукт.
Low toxicity of chemical products: Продукти мають бути менш токсичними за реагенти. Приклад: Синтез лікарських засобів без важких металів у складі.
Yes, it is safe: Забезпечувати безпеку при використанні (не вибухає, не горить). Приклад: Використання стабільних сполук замість нестабільних.

Відповідь:

Принципи спрямовані на створення безпечних та ефективних процесів: попередження відходів, використання біомаси, уникнення зайвих кроків, розкладання продуктів, безпека синтезу, каталіз, нормальні умови реакції, моніторинг, мінімум допоміжних речовин, високий вихід продукту, низька токсичність та загальна безпека.

Завдання 407

Відносний вихід і Е-фактор

Поясніть принципові відмінності між відносним виходом продукту реакції від теоретичного та Е-фактором. Відповідь проілюструйте прикладами.

Розв’язання

Розглянемо реакцію синтезу етанолу з етену ( $C_{2} H_{4} + H_{2} O \to C_{2} H_{5} O H$ ). Тут вихід може бути 100%, а побічних продуктів немає, тому Е-фактор дорівнює 0.
Розглянемо реакцію нейтралізації ( $H C l + N a O H \to N a C l + H_{2} O$ ). Якщо цільовий продукт — $N a C l$ , то вода є побічним продуктом. Відносний вихід може бути будь-яким (наприклад, 80%), але Е-фактор буде дорівнювати масі води поділеній на масу солі.
Порівняємо: Високий відносний вихід не гарантує малий Е-фактор, оскільки важливі саме побічні продукти. Малий Е-фактор означає менше сміття незалежно від того, чи досягнуто 100% виходу.

Відповідь:

Відносний вихід показує ефективність перетворення реагентів на цільовий продукт (відсоток), тоді як Е-фактор оцінює кількість утворених відходів (масу сміття до маси продукту). Реакція може мати 100% вихід, але великий Е-фактор, якщо утворюється багато побічних продуктів (наприклад, вода при нейтралізації).

Завдання 408

Приклад реакції з атомною ефективністю 100%

Навести приклад хімічної реакції, де атомна ефективність дорівнює 100%, за умови участі лише неорганічних речовин.

Розв’язання

Оберемо реакцію нейтралізації між хлоридною кислотою ( $H C l$ ) та гідроксидом калію ( $K O H$ ).
Запишемо рівняння реакції: $H C l + K O H \to K C l + H_{2} O$ .
Перевіримо, чи є всі речовини неорганічними (так: кислота, основа, сіль, вода) і чи немає побічних продуктів (всі атоми реагентів утворюють $K C l$ та $H_{2} O$ ).

Відповідь:

Прикладом є реакція $H C l + K O H \to K C l + H_{2} O$ .

Завдання 409

Розрахунок атомної ефективності нейтралізації

Обчислити атомну ефективність для реакції нейтралізації $H C l$ та $N a O H$ , якщо цільовим продуктом є $N a C l$ . Визначити, чи можна зменшити цей показник.

Розв’язання

Запишемо рівняння реакції: $H C l + N a O H \to N a C l + H_{2} O$ .
Знайдемо молярні маси продуктів: $M (N a C l) = 58, 5 г / моль$ , $M (H_{2} O) = 18 г / моль$ . Сума мас продуктів = $58, 5 + 18 = 76, 5 г / моль$ .
Обчислимо ефективність: $\frac{58 , 5}{76 , 5} \approx 0, 76$ , що становить $76%$ . Зменшити показник для цієї реакції неможливо, оскільки вода є обов'язковим продуктом нейтралізації кислоти основою.

Відповідь:

Атомна ефективність дорівнює приблизно $76%$ ; зменшити цей показник для цієї реакції неможливо.

Завдання 410

Зелена хімія і сталий розвиток

Пояснити, як дотримання принципів зеленої хімії узгоджується з концепцією сталого розвитку.

Розв’язання

Зелена хімія використовує відновлювану сировину замість викопних ресурсів, що зберігає природні запаси для майбутніх поколінь.
Мінімізація токсичних відходів та використання безпечних методів синтезу захищає довкілля та здоров'я людей, що є основою сталого розвитку.
Економія енергії за рахунок проведення реакцій при звичайних умовах знижує викиди парникових газів, сприяючи збереженню клімату.

Відповідь:

Дотримання принципів зеленої хімії забезпечує сталість виробництва через використання відновлюваних ресурсів, захист довкілля від токсичних речовин та економію енергії, що дозволяє передати планету нащадкам у кращому стані.

Завдання 411

Оцінка виробництва за принципами зеленої хімії

Оберіть будь-яке підприємство (хімічне або металургійне). Оцініть його діяльність за 12 принципами зеленої хімії. Запропонуйте конкретні шляхи модернізації виробництва для зменшення шкідливих впливів.

Розв’язання

Визначте основний продукт та побічні відходи конкретного виробництва (наприклад, виробництво аміаку методом Габера-Боша).
Проведіть аналіз за принципами: чи є реакція каталітичною? Чи безпечні вхідні речовини? Де формуються відходи?
Сформулюйте план модернізації: запропонуйте заміну розчинників, впровадження рециклінгу води або використання біомаси як сировини.

Відповідь:

Приклад для виробництва аміаку: Е-фактор низький, але потрібна оптимізація енергії. Шляхи модернізації: впровадження каталізаторів з меншим токсичним впливом, використання відновлюваної енергії для процесу, рециклінг неконвертованого газу.