ГДЗ · Хімія · 9 клас

Сторінка 272

Хімія, Григорович О. В., Недоруб О. Ю., 2026 · № 405 (с. 272)–412 (с. 272) · 8 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 (с. 272)

Приклади реалізації принципів зеленої хімії

Знайти в додаткових джерелах приклади реалізації принципів зеленої хімії та підготувати коротке повідомлення.

Розв’язання

Визначте сферу застосування (наприклад, побутова хімія, фармацевтика або промисловість).
Опишіть проблему, яку вирішує зелена технологія (токсичність відходів, небезпечні речовини).
Наведіть приклад рішення відповідно до принципів зеленої хімії.

Відповідь:

Прикладом може бути використання надкритичного вуглекислого газу ( $C O_{2}$ ) як розчинника замість токсичних органічних речовин, оскільки $C O_{2}$ безпечно для довкілля і легко відокремлюється. Іншим прикладом є створення антипригарних покриттів для посуду, що дозволяє уникнути утворення нагару та використання агресивних засобів для його видалення.

Завдання 406 (с. 272)

Пояснення принципів зеленої хімії

Пояснити значення кожного з наведених у параграфі принципів зеленої хімії та навести приклади.

Розв’язання

Поясніть принцип уникнення побічних продуктів: реакція має йти так, щоб всі атоми реагентів потрапляли в продукт (атомна ефективність).
Опишіть використання безпечних речовин та форм: це зменшує ризик отруєнь чи пожеж під час роботи з хімікатами.
Поясніть принцип каталітичних процесів: каталізатори прискорюють реакцію, не витрачаючись самі, що економить енергію та сировину.
Опишіть умови проведення реакцій: застосування звичайних температур і тисків зменшує витрати на нагрівання або стиснення.

Відповідь:

Уникнення побічних реакцій — це досягнення максимального виходу цільового продукту без утворення відходів. Використання безпечних речовин означає вибір нешкідливих для здоров'я та довкілля хімікатів. Каталітичні процеси дозволяють прискорити реакцію, не витрачаючи реагенти на стехіометричну кількість. Звичайні умови (температура, тиск) економлять енергію порівняно з екстремальними режимами. Моніторинг процесів дозволяє контролювати стан реакції в режимі реального часу для запобігання аварійним ситуаціям.

Завдання 407 (с. 272)

Відмінності між відносним виходом та Е-фактором

Пояснити принципові відмінності між відносним виходом продукту реакції від теоретичного та Е-фактором, ілюструючи прикладами.

Розв’язання

Поясніть суть відносного виходу: це частка реально отриманого продукту від теоретично можливих (наприклад, $80%$ ).
Поясніть суть Е-фактора: це маса всіх побічних продуктів (відходів), поділена на масу цільового продукту ( $E = \frac{m _{відходів}}{m _{продукту}}$ ).
Наведіть приклад: якщо вихід $100%$ , але є багато побічних продуктів, Е-фактор буде високим (погано для довкілля). Якщо вихід малий, але відходів немає, Е-фактор теж може бути високим.

Відповідь:

Відносний вихід оцінює ефективність перетворення реагентів на продукт (наприклад, $90%$ означає, що $10%$ сировини не використано). Е-фактор оцінює екологічний вплив як відношення маси утворених відходів до маси продукту. Реакція може мати високий вихід, але великий Е-фактор, якщо при цьому утворюється багато побічних продуктів. Наприклад, синтез деяких ліків має вихід $50%$ , але Е-фактор до $100$ , тоді як нафтопереробка має високий вихід і малий Е-фактор ( $0, 1$ ).

Завдання 408 (с. 272)

Приклад реакції з атомною ефективністю 100%

Навести приклад хімічної реакції, де атомна ефективність дорівнює 100%, використовуючи лише неорганічні речовини.

Розв’язання

Обираємо реакцію горіння чистого вуглецю у кисні, де цільовим продуктом є вуглекислий газ.
Записуємо рівняння реакції: $C + O_{2} \to C O_{2}$ .
Перевіряємо стехіометрію: всі атоми C та O з реагентів містяться у продукті, побічних продуктів немає.

Відповідь:

$C + O_{2} \to C O_{2}$

Завдання 409 (с. 272)

Обчислення Е-фактора нейтралізації

Обчислити атомну ефективність реакції нейтралізації хлоридної кислоти ( $H C l$ ) гідроксидом натрію ( $N a O H$ ), якщо цільовим продуктом є хлорид натрію ( $N a C l$ ). Визначити, чи можна зменшити цей показник для цієї реакції.

Розв’язання

Записуємо рівняння реакції нейтралізації: $H C l + N a O H \to N a C l + H_{2} O$ .
Знаходимо молярні маси речовин: $M (N a C l) = 58, 5$ г/моль, $M (H_{2} O) = 18$ г/моль.
Обчислюємо атомну ефективність: $\frac{58 , 5}{58 , 5 + 18} \approx 0, 76$ або $76%$ .
Аналізуємо можливість зміни показника: оскільки вода є обов'язковим продуктом нейтралізації кислоти лугу, уникнути її утворення неможливо без змінення типу реакції (наприклад, використання солей).

Відповідь:

Атомна ефективність дорівнює приблизно $76%$ . Зменшити цей показник для саме реакції нейтралізації $H C l$ та $N a O H$ неможливо, оскільки вода є обов'язковим побічним продуктом.

Завдання 410 (с. 272)

Зелена хімія і сталий розвиток

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

Розв’язання

Зелена хімія передбачає використання менше шкідливих речовин і виробництво безпечних продуктів, що зменшує забруднення довкілля.
Економія енергії та ресурсів (каталіз, кімнатна температура) знижує витрати та екологічний слід промисловості.
Це забезпечує баланс між економічною вигодою виробництва та збереженням природних ресурсів для майбутніх поколінь.

Відповідь:

Дотримання принципів зеленої хімії узгоджується зі сталим розвитком, оскільки воно забезпечує безпеку для людей і довкілля, економить енергію та ресурси, зменшує кількість токсичних відходів, що дозволяє використовувати хімічні технології без шкоди для майбутніх поколінь.

Завдання 411 (с. 272)

Оцінка виробництва за принципами зеленої хімії

Оберіть будь-яке підприємство (хімічне чи металургійне) і оцініть його діяльність за принципами зеленої хімії, наведеними в параграфі. Запропонуйте шляхи модернізації виробництва.

Розв’язання

Обираємо приклад (наприклад, виробництво сірної кислоти методом контактного процесу).
Аналізуємо стан справ: застосовуються каталізатори ( $V_{2} O_{5}$ ), що підвищує селективність; реакція йде при помірних температурах і тиску; відходи мінімальні, оскільки продукт повністю використовується в подальших процесах.
Пропонуємо модернізацію: заміну старих каталізаторів на більш активні та селективні для зниження температури процесу; впровадження систем рециклінгу (переробки) неспожитих реагентів у цикл виробництва; використання енергоефективних теплообмінників.

Відповідь:

Прикладом може бути завод з виробництва сірної кислоти. Він вже відповідає багатьом принципам (використання каталізатора, відсутність великих відходів). Для модернізації можна запропонувати використання нових типів каталізаторів для зниження витрат енергії та встановлення систем автоматичного дозування реагентів для повного їх використання.

Завдання 412 (с. 272)

Аналіз таблиці Е-факторів у різних галузях

Проаналізуйте наведену таблицю (галузь, обсяг виробництва, Е-фактор). Відповідь на два запитання: 1) Які речовини є продуктами галузей основного, тонкого та фармацевтичного синтезу? 2) Запропонуйте пояснення значень Е-фактора для кожної галузі.

Розв’язання

Визначаємо продукти: Основний синтез — це паливо (бензин, дизель, нафта). Тонкий синтез — полімери, пластмаси, барвники, розчинники. Фармацевтичний синтез — ліки (антибіотики, гормони, вітаміни).
Пояснюємо Е-фактор: У нафтопереробці ( $E \approx 0, 1$ ) майже вся сировина йде в паливо, відходів мало. У основному синтезі ( $E = 1 - 5$ ) є побічні продукти (наприклад, при крекінгу). У тонкому синтезі ( $E = 5 - 10$ ) молекули складніші, вихід нижчий, відходів більше. У фармацевтиці ( $E = 25 - 100$ ) синтез дуже складних молекул з низьким виходом дає величезну кількість відходів (непрореагована сировина, розчинники).

Відповідь:

1. Продукти галузей:
- Основний синтез: нафта, газ, бензин, дизельне паливо.
- Тонкий синтез: полімери (пласти), барвники, ароматизатори, розчинники.
- Фармацевтичний синтез: ліки, антибіотики, гормони, вітаміни.
2. Пояснення Е-фактора: Значення Е-фактора залежить від складності реакції та виходу продукту. Чим простіша молекула і вищий вихід, тим менше відходів (низький Е-фактор). У фармацевтиці синтез складних молекул часто дає низький вихід і велику кількість побічних продуктів, тому Е-фактор високий.