ГДЗ · Хімія · 9 клас

Сторінка 274

Хімія, Григорович О. В., Недоруб О. Ю., 2026 · № 405 (с. 274)–412 (с. 274) · 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. 274)

Приклади зеленої хімії

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

Розв’язання

Визначте сферу діяльності (наприклад, побутова хімія, фармацевтика, агрохімія).
Знайдіть приклад заміни шкідливої речовини на безпечну або використання відновлюваної енергії/сировини.
Сформулюйте висновок про користь цього рішення для довкілля.

Відповідь:

Приклад 1: Виробництво біопластичних пакетів з крохмалю кукурудзи замість поліетилену, який розпадається століттями. Це зменшує навантаження на природу та використовує відновлювану сировину.
Приклад 2: Використання феромонних паст для боротьби з шкідниками замість широкого спектра інсектицидів, які забруднюють ґрунт і воду. Це захищає корисних комах та екологію.

Завдання 406 (с. 274)

Значення принципів зеленої хімії

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

Розв’язання

Опишіть принцип запобігання відходам: краще не утворювати сміття, ніж його вилучати чи утилізувати.
Поясніть економію атомів: всі атоми реагентів мають потрапляти до продукту реакції (атомна ефективність 100%).
Опишіть використання безпечних розчинників та джерел енергії (наприклад, сонячне світло замість нагрівання).
Наведіть приклад для кожного: синтез аспірину з високою атомною ефективністю або використання надкритичного CO2 замість токсичних органічних розчинників.

Відповідь:

1. Запобігання відходам: Створення процесів, де побічні продукти не утворюються або їх легко переробити. Приклад: синтез етанолу з етену без побічних продуктів.
2. Економія атомів: Максимальне використання маси реагентів у кінцевому продукті. Приклад: реакція приєднання, де немає відходів.
3. Безпечні розчинники та джерела енергії: Використання води або надкритичного CO2 замість токсичних органічних розчинників; використання мікрохвильового нагрівання чи сонячної енергії.
4. Створення безпечних продуктів: Розробка хімікатів, які не є токсичними для людини та довкілля після використання (наприклад, біорозкладні мийні засоби).

Завдання 407 (с. 274)

Відносний вихід vs Е-фактор

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

Розв’язання

Поясніть суть відносного виходу: це міра ефективності перетворення реагентів на продукт (хімічна конверсія).
Поясніть суть Е-фактора: це міра екологічності, яка враховує не тільки основний продукт, а й усі побічні продукти та розчинники.
Наведіть приклад: реакція з високим виходом, але великим використанням розчинників дає високий Е-фактор (багато відходів).
Порівняйте для нафтопереробки (низький Е-фактор) та фармацевтики (високий Е-фактор).

Відповідь:

Відносний вихід показує, наскільки ефективно протікає хімічна реакція і скільки продукту ми отримали порівняно з теоретичним максимумом. Він не враховує кількість використаних розчинників чи каталізаторів.
Е-фактор показує, скільки відходів (кг) утворюється на кожен кілограм отриманого продукту. Він враховує всі побічні продукти та допоміжні речовини.
Приклад: Якщо ми синтезуємо ліки з виходом 90%, але використовуємо багато розчинників, які потім викидаємо, Е-фактор буде дуже високим (наприклад, 50–100). Це означає, що на 1 кг ліків припало 50–100 кг відходів.
На противагу, у нафтопереробці Е-фактор дорівнює 0,1, оскільки майже вся сировина перетворюється на паливо (продукт), а відходів майже немає.

Завдання 408 (с. 274)

Приклад реакції з атомною ефективністю 100%

Навести приклад хімічної реакції з атомною ефективністю 100%, яка відбувається лише між неорганічними речовинами.

Розв’язання

Виберемо реакцію нейтралізації між хлоридною кислотою ( $H C l$ ) та натрій гідроксидом ( $N a O H$ ), продуктом якої є сіль ( $N a C l$ ) і вода ( $H_{2} O$ ). Записуємо рівняння: $H C l + N a O H \to N a C l + H_{2} O$ .
Перевіряємо атоми: у лівій частині — 1 атом H, 1 Cl, 1 Na, 1 O; у правій частині теж 1 H (у воді), 1 Cl, 1 Na, 1 O. Всі атоми використані корисно.

Відповідь:

$H C l + N a O H \to N a C l + H_{2} O$ (або будь-яка інша реакція нейтралізації або обміну між неорганічними речовинами, наприклад, $C a O + H_{2} O \to C a (O H)_{2}$ ).

Завдання 409 (с. 274)

Обчислення атомної ефективності нейтралізації

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

Розв’язання

Рівняння реакції: $H C l + N a O H \to N a C l + H_{2} O$ . Молярні маси продуктів: $M (N a C l) = 23 + 35, 5 = 58, 5 г / моль$ ; $M (H_{2} O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 г / моль$ .
Сума молярних мас продуктів: $58, 5 + 18 = 76, 5 г / моль$ . Атомна ефективність = $\frac{58 , 5}{76 , 5} \approx 0, 76$ або $76%$ .
Цей показник неможливо зменшити для цієї конкретної реакції, оскільки за законом збереження маси атоми реагентів ( $H, C l, N a, O$ ) повинні знаходитись у продуктах. Будь-яка інша реакція між цими речовинами дасть ті самі продукти.

Відповідь:

Атомна ефективність дорівнює приблизно $76%$ . Зменшити цей показник для цієї реакції неможливо, оскільки всі атоми реагентів обов'язково потрапляють у склад продуктів ( $N a C l$ та $H_{2} O$ ).

Завдання 410 (с. 274)

Стала розвинута хімія

Поясніть, у який спосіб дотримання принципів зеленої хімії узгоджується з концепцією сталого розвитку.

Розв’язання

Стовідсоткове використання ресурсів та мінімізація відходів зменшує тиск на екосистеми та економить енергію, що є ключем до сталого розвитку.
Використання безпечних розчинників (наприклад, надкритичної вуглекислої води) та відновлюваної сировини (біоетанол) зменшує забруднення атмосферного повітря та ґрунтів.
Запровадження превентивних заходів (наприклад, покриття сковорідок антипригарним шаром замість використання токсичних мийних засобів) захищає здоров'я населення.

Відповідь:

Дотримання принципів зеленої хімії узгоджується зі сталогім розвитком, оскільки воно забезпечує екологічну безпеку довкілля та здоров'я людей, раціональне використання природних ресурсів та зменшення енергетичного навантаження на виробництво.

Завдання 411 (с. 274)

Оцінка виробництва за принципами зеленої хімії

Оберіть будь-яке підприємство (хімічне чи металургійне), оцініть його діяльність за критеріями зеленої хімії (використання сировини, утворення відходів, безпека) та запропонуйте шляхи модернізації.

Розв’язання

Визначте сировину та основні продукти реакції для обраного виробництва.
Оцініть кількість відходів (газових, твердих) порівняно з масою цільового продукту.
Проаналізуйте використання енергії та небезпечних хімікатів.
Сформулюйте пропозиції щодо впровадження технологій рециклінгу або заміни реакцій на більш ефективні (наприклад, каталітичні процеси).

Відповідь:

Приклад оцінки для виробництва азотних добрив: Е-фактор може бути високим через утворення великої кількості аміачного газу та твердих відходів. Шляхи модернізації: використання закритих реакторів, рекуперація тепла, заміна кислотних середовищ на каталітичні процеси без розчинників.

Завдання 412 (с. 274)

Аналіз таблиці та пояснення Е-фактора

Проаналізуйте таблицю з обсягами виробництва та значеннями Е-фактора для нафтопереробної, основної хімічної, тонкої хімії та фармацевтичної галузей. Дайте відповідь на два запитання: які речовини є продуктами цих галузей і чому Е-фактор змінюється від 0,1 до 100.

Розв’язання

Визначте продукти основної хімії (полімери, добрива) та тонкої хімії (фармацевтика, пігменти).
Поясніть, чому нафтопереробка має найменший Е-фактор (майже повне використання сировини).
Поясніть, чому фармацевтика має найбільший Е-фактор (складні реакції, низький вихід, багато побічних продуктів).

Відповідь:

1) Основний синтез — полімери, добрива; тонкий синтез — ліки, пігменти. 2) Е-фактор нафтопереробки малий (0,1), бо з однієї нафти отримують багато видів пального майже без відходів. 3) У фармацевтиці Е-фактор високий (до 100), бо складні молекули синтезуються з низьким виходом, і більшість атомів реагентів переходить у побічні продукти.