Обычный дождь слегка кислотный потому что он поглощает некоторое количество диоксида углерода

Кислотные дожди

На фотографии, приведенной ниже, изображены статуи, называемые Кариатидами, которые были возведены в Акрополе в Афинах более 2500 лет назад. Статуи были изваяны из горной породы, которая называется мрамором. Мрамор состоит из карбоната кальция. В 1980 году подлинные статуи были перенесены в музей Акрополя, а их заменили копиями. Подлинные статуи были разъедены кислотными дождями.

Вопрос 1. Обычный дождь слегка кислотный, потому что он поглощает некоторое количество диоксида углерода из воздуха. Кислотный дождь более кислый по сравнению с обычным дождем, потому что он поглощает также такие газы, как оксид серы и оксид азота. Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?
Решение. 1. Оксиды азота и серы образуются в результате реакций горения при сжигании или обжиге полезных ископаемых на металлургических предприятиях и электростанциях. Соединения серы — сульфиды, самородная сера и др. — содержатся, например, в углях и рудах; особенно много сульфидов в бурых углях. В углях же, и особенно в торфе содержатся различные соединения азота. (Азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые.)
2. Азотистые соединения образуется в результате молниевой активности. При высокой температуре, создаваемой молнией, азот образует различные соединения с кислородом и влагой воздуха.
3. Оксиды серы и азота выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом при сгорании бензина и дизельного топлива.
Правильный ответ: в результате действия молний или хозяйственной деятельности человека (см. решение).

Действие кислотных дождей на мрамор может быть смоделировано путем помещения кусочков мрамора в уксус на ночь. Уксус и кислотный дождь обладают примерно одинаковым уровнем кислотности. Когда кусочек мрамора помещают в уксус, то наблюдается процесс образования пузырьков газа. Масса сухого кусочка мрамора определяется до и после эксперимента.

Вопрос 2. До погружения на ночь в уксус кусочек мрамора имел массу 2,0 г. На следующий день этот кусочек вынимают из уксуса и высушивают. Какова будет масса высушенного кусочка мрамора?

Решение. Карбонат кальция, из которого состоит мрамор, взаимодействует с уксусной кислотой, в результате чего образуется ацетат кальция, вода и углекислый газ. Углекислый газ выделяется в виде пузырьков газа, а вода и ацетат кальция переходят в уксусный раствор. Таким образом, из кусочка мрамора вымывается вещество, и он теряет массу. На следующий день масса кусочка станет меньше 2,0 г.
Правильный ответ: A.

Вопрос 3. Учащиеся, которые проводили этот эксперимент, поместили на ночь кусочки мрамора также в чистую (дистиллированную) воду. Объясните, для чего учащиеся включили этот опыт в свой эксперимент.
Решение. Уксус — сложное вещество. Для того чтобы можно было интерпретировать результаты эксперимента с мрамором и уксусом (что именно вызывает разрушение мрамора? вода или уксусная кислота, входящие в состав уксуса? или, может быть, из-за того, что уксус — жидкость?), их нужно сравнить с результаты эксперимента взаимодействия мрамора и с каким-нибудь более простым веществом. Например, с чистой (дистиллированной) водой или с чистой уксусной кислотой. Учащиеся выбрали воду.
Правильный ответ: для сравнения.

Источник

Кислотные дожди

На фотографии, приведенной ниже, изображены статуи, называемые Кариатидами, которые были возведены в Акрополе в Афинах более 2500 лет назад. Статуи были изваяны из горной породы, которая называется мрамором. Мрамор состоит из карбоната кальция. В 1980 году подлинные статуи были перенесены в музей Акрополя, а их заменили копиями. Подлинные статуи были разъедены кислотными дождями.

Вопрос 1. Обычный дождь слегка кислотный, потому что он поглощает некоторое количество диоксида углерода из воздуха. Кислотный дождь более кислый по сравнению с обычным дождем, потому что он поглощает также такие газы, как оксид серы и оксид азота. Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?
Решение. 1. Оксиды азота и серы образуются в результате реакций горения при сжигании или обжиге полезных ископаемых на металлургических предприятиях и электростанциях. Соединения серы — сульфиды, самородная сера и др. — содержатся, например, в углях и рудах; особенно много сульфидов в бурых углях. В углях же, и особенно в торфе содержатся различные соединения азота. (Азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые.)
2. Азотистые соединения образуется в результате молниевой активности. При высокой температуре, создаваемой молнией, азот образует различные соединения с кислородом и влагой воздуха.
3. Оксиды серы и азота выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом при сгорании бензина и дизельного топлива.
Правильный ответ: в результате действия молний или хозяйственной деятельности человека (см. решение).

Действие кислотных дождей на мрамор может быть смоделировано путем помещения кусочков мрамора в уксус на ночь. Уксус и кислотный дождь обладают примерно одинаковым уровнем кислотности. Когда кусочек мрамора помещают в уксус, то наблюдается процесс образования пузырьков газа. Масса сухого кусочка мрамора определяется до и после эксперимента.

Вопрос 2. До погружения на ночь в уксус кусочек мрамора имел массу 2,0 г. На следующий день этот кусочек вынимают из уксуса и высушивают. Какова будет масса высушенного кусочка мрамора?

Решение. Карбонат кальция, из которого состоит мрамор, взаимодействует с уксусной кислотой, в результате чего образуется ацетат кальция, вода и углекислый газ. Углекислый газ выделяется в виде пузырьков газа, а вода и ацетат кальция переходят в уксусный раствор. Таким образом, из кусочка мрамора вымывается вещество, и он теряет массу. На следующий день масса кусочка станет меньше 2,0 г.
Правильный ответ: A.

Вопрос 3. Учащиеся, которые проводили этот эксперимент, поместили на ночь кусочки мрамора также в чистую (дистиллированную) воду. Объясните, для чего учащиеся включили этот опыт в свой эксперимент.
Решение. Уксус — сложное вещество. Для того чтобы можно было интерпретировать результаты эксперимента с мрамором и уксусом (что именно вызывает разрушение мрамора? вода или уксусная кислота, входящие в состав уксуса? или, может быть, из-за того, что уксус — жидкость?), их нужно сравнить с результаты эксперимента взаимодействия мрамора и с каким-нибудь более простым веществом. Например, с чистой (дистиллированной) водой или с чистой уксусной кислотой. Учащиеся выбрали воду.
Правильный ответ: для сравнения.

Источник

Задачи по функциональной грамотности

«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

У садовника имеется 32 м провода, которым он хочет обозначить на земле границу клумбы. Форму клумбы ему надо выбрать из следующих вариантов.

6 и 10 м

Обведите слово «Да» или «Нет» около каждой формы клумбы в зависимости от того, хватит или не хватит садовнику 32 м провода, чтобы обозначить ее границу. Хватит ли 32 м провода, чтобы обозначить границу клумбы?

В качестве домашнего задания по окружающей среде учащиеся собирали информацию о времени, необходимом для разложения некоторых видов бытовых отходов, которые выбрасывают люди

Ученик хочет изобразить эти данные на столбчатой диаграмме.

Приведите одну причину, по которой использование столбчатой диаграммы неудачно для изображения этих данных.

Это план квартиры, которую родители Гриши хотят купить в агентстве недвижимости.

Вопрос 1: ПОКУПКА КВАРТИРЫ PM00FQ01 – 0 1 9

Для оценки общей площади пола в квартире (включая террасу и стены) вы можете измерить размеры каждой комнаты, вычислить площадь каждой из них и сложить их.

Однако есть более эффективный метод, при котором для оценки общей площади пола вам нужно измерить только 4 отрезка. Укажите на данном плане четыре отрезка, которые нужны, чтобы оценить общую площадь пола в квартире.

На рынке помидоры можно купить килограммами по цене 2,75 зеда за килограмм или ящиками по цене 22 зеда за ящик 10 кг.

Вопрос 1:выгоднее купить ящик помидоров, чем отдельные помидоры на вес. Запишите обоснование, поддерживающее данное утверждение.

Вопрос 2: Для некоторых людей покупка ящика помидоров может быть плохим финансовым решением. Объясните почему?

КАК ВЫ ЧИСТИТЕ ЗУБЫ

Становятся ли ваши зубы чище оттого, что вы чистите их все дольше и тщательней?

Британские исследователи говорят, что нет. Испытав на практике множество разных способов чистки зубов, они в конце концов определили, что наилучший результат дает двухминутная чистка обычной щеткой без излишних усилий. Если сильно налегать на щетку, можно повредить эмаль и десны, так и не освободив зубы от остатков пищи и зубного налета.

Бенте Хансен, специалист по чистке зубов, говорит, что разумно держать зубную щетку так, как вы держите карандаш. «Начните в одном углу и пройдитесь щеткой по всему ряду зубов, – советует она. – Не забудьте почистить и свой язык! На нем может находиться множество бактерий, вызывающих дурной запах изо рта».

Выделить в тексте главную мысль.

Описать (словами из текста), как нужно правильно чистить зубы.

Проиллюстрировать (описать), как вы чистите зубы (опираясь на свой жизненный опыт).

Сравнить, как нужно чистить зубы (по прочитанному тексту) и как чистите зубы вы.

Составить алгоритм действий «Как правильно чистить зубы».

Представить аргументы, доказывающие, почему чистить зубы нужно правильно.

На фотографии, приведенной ниже, изображены статуи, называемые

Кариатидами, которые были возведены в Акрополе в Афинах более 2500 лет

назад. Статуи были изваяны из горной породы, которая называется мрамором.

Мрамор состоит из карбоната кальция.

В 1980 году подлинные статуи были перенесены в музей Акрополя, а их

заменили копиями. Подлинные статуи были разъедены кислотными дождями.

Обычный дождь слегка кислотный, потому что он поглощает некоторое

количество диоксида углерода из воздуха. Кислотный дождь более кислый по

сравнению с обычным дождем, потому что он поглощает также такие газы, как

оксид серы и оксид азота.

Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?

Вопрос 2 : Найдите ошибку в определении:

-Питание – это процесс переваривания пищи.

-Пищеварение – это процесс механической переработки пищи.

-Ферменты – это особые белки, способствующие выделению.

-Производители – организмы, потребляющие произведенное.

До погружения на ночь в уксус кусочек мрамора имел массу 2,0 г. На следующий день этот кусочек вынимают из уксуса и высушивают. Какова будет

масса высушенного кусочка мрамора?

C Между 2,0 г и 2,4 г

Учащиеся, которые проводили этот эксперимент, поместили на ночь

кусочки мрамора также в чистую (дистиллированную) воду.

Объясните, для чего учащиеся включили этот опыт в свой эксперимент.

Обоснуйте с научной точки зрения:

1.Почему опасна примесь угарного газа в воздухе?

2.Почему вредно находиться в прокуренной комнате?

3.У альпинистов на большой высоте начинается головокружение, слабость, иногда потеря сознания – наступает «горная болезнь». Почему?

4.Почему при появлении насморка изменяется голос?

5.При травме от электрошока или молнии у пострадавшего прекратилось дыхание и работа сердца. Что и как нужно сделать до прибытия «скорой помощи».

Источник

Anti-PISA. Анатолий Краснянский. Безграмотные задания программы PISA-2006. Дефекты в группе заданий «Кислотные дожди».

Безграмотные задания программы PISA-2006

Системный анализ группы заданий «Кислотные дожди» PISA-2006

1. Введение (статья не закончена)

На фотографии, приведенной ниже, изображены статуи, называемые Кариатидами, которые были возведены в Акрополе в Афинах более 2500 лет назад. Статуи были изваяны из горной породы, которая называется мрамором. Мрамор состоит из карбоната кальция.

В 1980 году подлинные статуи были перенесены в музей Акрополя, а их заменили копиями. Подлинные статуи были разъедены кислотными дождями.

Обычный дождь слегка кислотный, потому что он поглощает некоторое количество диоксида углерода из воздуха. Кислотный дождь более кислый по сравнению с обычным дождем, потому что он поглощает также такие газы, как оксид серы и оксид азота. Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?

ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью (трудность – 506) – 1 балл.

Код 1: Из газов, которые попадают в воздух вследствие выхлопов автомобильного транспорта, выбросов фабрик, сжигания ископаемого топлива, такого как нефть и уголь, из газов вулканов и другими подобными способами.
№ 1: Сжигание угля и газа.
№ 2: Оксиды в воздухе появляются из-за загрязнения окружающей среды от заводов и других промышленных предприятий.
№ 3: От вулканов.
№ 4: Из дыма электростанций. [“Электростанции” включены в ответ, т.к. они включают тепловые электростанции, на которых сжигается ископаемое топливо.]
№ 5: Они берутся от сгорания материалов, которые содержат серу и азот.

Учащиеся дают неправильный источник загрязнения окружающей среды наряду с правильным.
№ 6: Ископаемое топливо и атомные электростанции. [Атомные электростанции не являются источником кислотных дождей.]
№ 7: Оксиды берутся из озона атмосферы и метеоритов, которые падают на Землю. А также от сгорания топлива.
Загрязнение окружающей среды. Учащиеся указывают на загрязнение окружающей среды, но фактически не называют его источник.
№ 8: Загрязнение окружающей среды.
№ 9: Окружающая среда в целом, атмосфера, в которой мы живем, – например, загрязнение.
№ 10: Загазованность, загрязнение, пожары, сигареты. [Не ясно, что имеется в виду под «загазованностью»; ответ «пожары» – недостаточно
определенный; дым сигарет не является значительной причиной кислотных дождей.]
№ 11: Загрязнение, такое как от атомных электростанций.

Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
№ 12: Они выделяются из пластмасс.
№ 13: Они являются естественными составляющими воздуха.
№ 14: Уголь и нефть. [Ответ недостаточный, т.к. не говорится о «сгорании».]
№ 15: Атомные электростанции.
№ 16: Промышленные отходы. [Ответ недостаточный.]
Код 9: Ответ отсутствует.

Тип вопроса: со свободно-конструируемым ответом
Компетенция: научное объяснение явлений
Содержание: физические системы (естественнонаучные знания)
Область применения: источники опасности и риски
Контекст: социальный

3. Анализ первого задания

3.1. Анализ фрагмента: «В 1980 году подлинные статуи были перенесены в музей Акрополя, а их заменили копиями. Подлинные статуи были разъедены кислотными дождями». Авторы задания утверждают, что мраморные статуи были разъедены кислотными (pH Ca(HCO₃)₂ (водный раствор)

3.2. Анализ фрагмента: «Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?»

Во-первых, предпосылкой этого вопроса является ложное суждение: «В воздух попадают только один оксид серы и только один оксид азота». На самом деле в атмосферу попадают два оксида серы: оксид серы(IV) и оксид серы(VI). Так, доля оксида серы(VI) может достигать 3 %. Техногенные выбросы содержат в основном оксид азота(II), который затем окисляется до азота(IV) и азотной кислоты. Следовательно, вопрос: «Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?» является логически некорректным вопросом.

4. Анализ ответов на первое задание

4.1. Первое задание: «Обычный дождь слегка кислотный, потому что он поглощает некоторое количество диоксида углерода из воздуха. Кислотный дождь более кислый по сравнению с обычным дождем, потому что он поглощает также такие газы, как оксид серы и оксид азота. Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?»

4.2. Анализ правильных (по мнению авторов задания) ответов на первое задание.

4.2.1 Анализ «правильного» ответа № 2. Ответ № 2: «Оксиды в воздухе появляются из-за загрязнения окружающей среды от заводов и других промышленных предприятий». Как известно, по степени точности ответы могут быть определенными и неопределенными. Этот ответ – неопределенный, поскольку не указано, какие именно предприятия выбрасывают в атмосферу оксиды серы и азота. Хорошо известно, что большинство промышленных предприятий не являются источниками ни оксидов серы, ни оксидов азота.

4.2.2. Анализ «правильного» ответа № 4. Ответ № 4: «Из дыма электростанций». Что такое дым? Дым – устойчивая дисперсная система, состоящая из мелких твёрдых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газах. Дым — типичный аэрозоль с размерами твёрдых частиц от 10-7 до 10-5 м. Дым образуется, в частности, при сгорании горючих веществ, например в топках тепловых электростанций, различных промышленных установок, при пожарах, особенно лесных. Такие дымы могут содержать крупные частицы несгоревшего топлива и золы, оксидов металлов, сажи, смолы [8]. Правильно: «Из дымовых газов тепловых электростанций». Термин «дымовые газы» используется в учебной ([8А], стр.103) и технической [9] литературе.

4.2.3. Анализ «правильного» ответа № 6. Ответ № 6: «Ископаемое топливо и атомные электростанции». [Комментарий авторов задания: «Атомные электростанции не являются источником кислотных дождей».] Ответ, полностью устраняющий познавательную неопределенность, называется сильным, не полностью – слабым. Из двух слабых ответов один может быть более сильным, чем другой ([10], стр. 66). Слабый ответ: «Оксиды серы азота попадают в воздух из ископаемого топлива». Более сильный: «Оксиды серы и азота попадают в воздух при сжигании ископаемого топлива». Ответ: «Ископаемое топливо и атомные электростанции» состоит из слабого ответа – «ископаемое топливо» и ложного – «атомные электростанции».

4.2.4. Анализ «правильного ответа № 8. Ответ № 8: «Загрязнение окружающей среды». В логике такой ответ называют нерелевантным – ответом не на поставленный вопрос, а ответом на какой-то другой вопрос [10]. Ответ: «Загрязнение окружающей среды» – это ответ на вопрос: «Что происходит при попадании оксидов серы и азота в атмосферу?» Следовательно, ответ: «Загрязнение окружающей среды» никак нельзя признать правильным ответом на вопрос: «Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?».

4.2.5. Анализ «правильного» ответа № 9. Ответ № 9: «Окружающая среда в целом, атмосфера, в которой мы живем, – например, загрязнение». Учащегося спрашивают: «Откуда оксиды серы и азота попадают в воздух (в атмосферу)?», а он отвечает: «Атмосфера, в которой мы живем, например, – загрязнение». Неясно, что хотел сказать учащийся. Предположим, что он хотел сказать, что эти оксиды попадают в атмосферу из окружающей среды, из атмосферы. В этом случае это тавтологичный ответ. Такой ответ не несет фактической информации и в силу этого не снижает познавательную неопределенность ([10], стр. 66).

4.4. Что такое «научное объяснение явлений»?

Научное объяснение – раскрытие связей между какими-либо фактами, явлениями и процессами – объектами научного объяснения – и другими, уже известными и объясненными или же более общими и фундаментальными фактами, явлениями и процессами. В некоторых случаях объяснить явление – это значит указать его причину, при этом явление становится ясным и понятным. Объяснение – одна из важнейших функций науки. В настоящее время именно наука делает понятными факты, явления и процессы, поэтому научное объяснение служит образцом для всех сфер человеческой деятельности, в которых возникает потребность объяснения [11, 11А].

4.6. О «правильных» ответах и научном объяснении явлений.
Авторы первого задания задают учащимся вопрос: «Откуда оксиды серы и азота попадают в воздух?» И принимают в качестве «научного объяснения», например, такой ответ: «Оксиды в воздухе появляются из-за загрязнения окружающей среды от заводов и других промышленных предприятий» (см. ответ № 2). В сущности, ответ учащегося сводится к следующему суждению: «Источником оксидов являются какие-то промышленные предприятия». Этот ответ ничего не объясняет и, следовательно, не имеет никакого отношения к научному объяснению. Остальные ответы тоже не являются научными объяснениями.

Действие кислотных дождей на мрамор может быть смоделировано путем помещения кусочков мрамора в уксус на ночь. Уксус и кислотный дождь обладают примерно одинаковым уровнем кислотности. Когда кусочек мрамора помещают в уксус, то наблюдается процесс образования пузырьков газа. Масса сухого кусочка мрамора определяется до и после эксперимента.

Вопрос 2
До погружения на ночь в уксус кусочек мрамора имел массу 2,0 г. На следующий день этот кусочек вынимают из уксуса и высушивают. Какова будет масса высушенного кусочка мрамора?

A Меньше, чем 2,0 г
B Точно 2,0 г
C Между 2,0 г и 2,4 г
D Больше, чем 2,4 г

ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью (трудность – 460) – 1 балл.

Код 1: А. Меньше, чем 2,0 г
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
Код 9: Ответ отсутствует.
Тип вопроса: с выбором ответа
Компетенция: использование научных доказательств
Содержание: физические системы (естественнонаучные знания)
Область применения: источники опасности и риски
Контекст: личностный

6. Анализ второго задания

Внимание!

Правильный ответ: «Кусочек мрамора (карбоната кальция), всю ночь находившийся в растворе уксусной кислоты, взятой в избытке (осталась после реакции) полностью растворится, то есть масса мрамора будет равна нулю».

Пизовцы утверждают, что кусочек мрамора, всю ночь пролежавший в растворе уксусной кислоты, взятой в избытке, полностью не растворился.

Среди ответов, предложенных пизовцами, нет правильного ответа!

Отметим, что в задании указана масса мрамора, но не указан объем (масса) уксуса и массовая доля уксусной кислоты в уксусе. Опыт в задании 2 повторить невозможно. Опыты должны описываться таким образом, чтобы другие исследователи могли его повторить. Конечно, при проведении опытов учащимися младших классов это требование выполнить невозможно. Однако нельзя описывать опыты для девятиклассников и десятиклассников на уровне 3 класса. Например, в учебнике для 3 класса обсуждаются свойства известняка и мрамора ([12А], стр. 99 – 100). Задание на стр. 99: «Капни из пипетки на образцы гранита, известняка, мрамора несколько капель пищевого уксуса. Что ты увидел?» Текст на стр. 100: «Известняк – плотная горная порода. Известняки бывают чаще всего белого, встречаются серого и желтоватого цвета. Эту горную породу легко отличить от других. Если на нее налить немного кислоты (например, уксусной), то послышится шипение и на поверхности камня появятся пузырьки углекислого газа (такой ли результат ты получил в практической работе?).

6.2. Фрагмент № 2 второго задания: «До погружения на ночь в уксус кусочек мрамора имел массу 2,0 г. На следующий день этот кусочек вынимают из уксуса и высушивают».

Во-первых, после того, как кусочек мрамора вынули из раствора, его следовало промыть дистиллированной водой, чтобы смыть раствор, содержащий ацетат кальция. Без этой операции часть ацетата кальция может остаться на поверхности и в порах исследуемого образца. В этом случае масса образца после высушивания будет равна массе мрамора плюс масса ацетата кальция.

Во-вторых, авторы не указали массу уксуса. Расчеты показывают (см. приложение 6) что кусочек мрамора массой 2,0 г полностью растворится в 80 мл 3 % уксуса или в 16 мл 15 % уксуса; 0,2 г (10 % от массы) мрамора растворится в 8,0 мл 3 % уксуса или в 1,6 мл (!) 15 % уксуса. Если взять 80 мл 3 % или 16 мл 15 % уксуса, то от кусочка мрамора массой 2,0 г вообще ничего не останется.

В-третьих, выражение «этот кусочек вынимают из уксуса» содержит логическую ошибку: «отождествление разных понятий» [14]. На ночь кусочек мрамора погрузили в уксус, но утром вынули уже не из уксуса, а из водного раствора ацетата кальция. В задании подразумевается, что реакция прошла до полного израсходования кислоты: ведь кусочек мрамора был в контакте с «уксусом» целую ночь:

Уксус (водный раствор уксусной кислоты) и водный раствор ацетата кальция – разные понятия. Ошибка «отождествление разных понятий» в химии (а также в любой отрасли науки и техники) может привести к тяжелым последствиям. Предположим, что вместо кусочка мрамора (кальцита) в опыте использовали кусочек минерала церуссита PbCO ₃ (карбоната свинца):

Необходимо еще раз обратить внимание на то, что пизовцы сделали «эпохальное открытие»: днем мрамор (карбонат кальция) реагирует с уксусом (раствором уксусной кислоты), а ночью реакция не идет.

Следует отметить, что опыты по «моделированию» кислотных дождей 3 – 15 % уксусом некорректны не только из-за высокой концентрации уксусной кислоты в уксусе. Ацетат кальция хорошо растворим в воде и поэтому при растворении мрамора масса образца действительно будет непрерывно уменьшаться. Однако при взаимодействии мрамора с разбавленной серной кислотой на поверхности мрамора может образоваться слой («корочка»), состоящая из малорастворимого дигидрата сульфата кальция. В этом случае масса образца при протекании реакции может сначала уменьшиться, а затем увеличиться вследствие образования гирса на поверхности мрамора. Дело в том, что из 1 моля карбоната кальция образуется 1 моль дигидрата сульфата кальция, но масса 1 моля дигидрата сульфата кальция больше массы 1 моля карбоната кальция.

Вопрос 3
Учащиеся, которые проводили этот эксперимент, поместили на ночь кусочки мрамора также в чистую (дистиллированную) воду. Объясните, для чего учащиеся включили этот опыт в свой эксперимент.

ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью (трудность – 717) – 2 балла.

Код 1: Сравнить с опытом между уксусом и мрамором, но из ответа не ясно, что это сделано для того, чтобы показать что кислота (уксус) является обязательным условием для протекания реакции.
№ 4: Сравнить с результатом в другой колбе.
№ 5: Посмотреть, изменятся ли кусочки мрамора в чистой воде.
№ 6: Учащиеся включили этот опыт, чтобы показать, что происходит, если нормальный дождь попадает на мрамор.
№ 7: Потому что дистиллированная вода не является кислотой.
№ 8: Для контроля.
№ 9: Чтобы посмотреть на разницу между обычной водой и водой, содержащей кислоту (уксус).
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
№ 10: Показать, что дистиллированная вода не является кислотой.
Код 9: Ответ отсутствует.
Тип вопроса: со свободно-конструируемым ответом
Компетенция: распознавание и постановка науч ных вопросов
Содержание: естественнонаучные исследования (знание о науке)
Область применения: источники опасности и риски
Контекст: личностный

8. Анализ третьего задания

8.1. Дополнительная информация, необходимая для анализа третьего задания.

При 25 о С pH дистиллированной воды, находящейся в газовом равновесии с воздухом, равен 5,63 [19] Водный раствор углекислого газа обладает буферными свойствами (карбонатная буферная система) [19,20].

8.1.2. Взаимодействие дистиллированной воды, содержащей CO ₂ , с карбонатами кальция и магния. При длительном контакте карбонатов кальция и магния с водой, содержащей углекислый газ, наступает равновесие:

Процессы (3) – (7) имеют огромное значение в круговороте кальция, магния и углерода и вообще для жизни на Земле. Расчет реакции среды для системы Н₂О – СО₂ (0,034%) – СаСО₃ дает значение рН 8,4 (Латыпова, [19]). Благодаря присутствию углекислого газа в воздухе и в воде, ионов кальция в воде (карбонатно-кальциевая система) действует буферный механизм, обеспечивающий стабильность pH океанической (и не только океанической) воды и, следовательно, устойчивость условий жизни морских организмов ([19, 20] и [21], стр. 77). Буферные свойства почвенных растворов также обусловлены в значительной степени карбонатно-кальциевой системой. В природных водах кальций присутствует основном в виде гидрокарбоната кальция и в этой форме поступает в моря и океаны. Ежегодный вынос кальция в океан равен 480 млн. тонн. [21]. Образование пещер в карбонатных породах и другие карстовые явления также обусловлены растворением карбонатов кальция и магния в воде, насыщенной углекислым газом.

8.2. Третье задание: «Учащиеся, которые проводили этот эксперимент, поместили на ночь кусочки мрамора также в чистую (дистиллированную) воду. Объясните, для чего учащиеся включили этот опыт в свой эксперимент».

8.3. Характеристика третьего задания. Из ответов на второе задание: «Меньше, чем 2,0 г, точно 2,0 г, между 2,0 г и 2,4 г, больше, чем, 2,4 г» следует, что учащиеся использовали весы с ценой деления 0,1 г. В случае однократного измерения в качестве приборной погрешности (в данном случае погрешности весов) берется половина наименьшего деления шкалы [22]. Следовательно, можно ожидать, что массы кусочков мрамора были измерены с погрешность плюс-минус 0,05 г. Рассмотрим пример. Ученик взвесил кусочек мрамора (масса его составила, например, 1,8 г плюс-минус 0,05 г), поместил в дистиллированную воду на ночь, вынул, высушил и снова взвесил. Предположим, что после этих операций масса кусочка мрамора снова оказалась равной 1,8 г (плюс-минус 0,5 г). Значит ли это, что мрамор не взаимодействует с дистиллированной водой? Нет, не значит. Во-первых, одно измерение не имеет никакой научной ценности. Во-вторых, на основании одного опыта можно предполагать, что если мрамор реагирует с дистиллированной водой или растворяется (без химической реакции), то эффект этого взаимодействия меньше, чем 0,05 г. Следует отметить, что при определении растворимости вещества в каком-либо растворителе необходимо указывать объем (массу) растворителя и его температуру. Авторы задания этого не сделали. В третьих, «научные» эксперименты» деятелей программы PISA со взвешиванием кусочков мрамора до и после контакта с дистиллированной водой напоминают анекдот о том, как определяли вес капитана: взвешивали пароход с капитаном на борту и пароход без капитана. Можно ли доказать, без сложных экспериментов, что мрамор взаимодействует с дистиллированной водой, находящейся в равновесии (речь идет, конечно, о газах) с атмосферой? Можно. Достаточно использовать универсальную индикаторную бумагу, по окраске которой можно оценить pH раствора. До реакции с мрамором pH такой воды должен быть в интервале 5 – 6, а после наступления равновесия в системе CO ₂ – H ₂ O – Са CO ₃ pH будет в интервале 8 – 9.

8.4. Анализ правильных (по мнению авторов задания) ответов.

Ответ № 1 («правильный»): Убедиться в том, что для этой реакции дождевая вода должна быть кислотной (как в кислотном дожде), и что с обычной водой реакции не будет.

Конечно, известняк и мрамор в этой реакции не разрушается так быстро, как в случае «модели» кислотных дождей – уксуса (3 % – 15 % водного раствора уксусной кислоты), но ведь и концентрация кислоты в этой «модели» кислотного дождя как минимум в 100 раз больше, чем в самом кислом кислотном дожде.

Ответ № 2 («правильный»): «Посмотреть, есть ли другие причины для образования изъянов в кусочках мрамора.

По мнению авторы задания, это правильный ответ – то есть мрамор (кальцит) разрушается только кислотными дождями ( pH pH = 5,6 мрамор не разрушают.

Ответ № 3 («правильный»): «Потому что он показывает, что кусочки мрамора не реагируют с любой жидкостью, т.к. вода является нейтральной».

Как уже указывалось, в задании не сказано, что дистиллированная вода была изолирована от воздуха. Дистиллированная вода, если ее специально не изолировать от воздуха, имеет слабокислую реакцию, то есть не является «нейтральной» средой, pH этой воды около 5,6.

Вода не является «нейтральной жидкостью» (по отношению к карбонату кальция) даже при отсутствии углекислого газа).

Доказательство:

СаCO₃ В ЧИСТОЙ ВОДЕ

(гидролиз карбоната кальция)

Из книги «Растворы, минералы, равновесия». Р. М. Гаррелс, Ч. Л. Крайст
Издательство «МИР», МОСКВА 1968, УДК 550.84. Solutions, Minerals and Equilibria Robert M.Garrels, Charles L.Christ HARPER & ROW, NEW YORK 1965
(http://twt.mpei.ru/ochkov/trenager/Garrels/ch03.htm)

Пизовцы с помощью весов с ценой деления 0,05 г установили, что карбонат кальция не реагирует с водой и, следовательно, вода является «нейтральной жидкостью». Поскольку

8.5. Сравнение правильных и неправильных (по мнению составителей задачи) ответов

1. Группа заданий «Кислотные дожди» международной программы PISA-2006 является нагромождением различного рода ошибок.

2. Результаты тестирования учащихся на основании группы заданий «Кислотные дожди» не имеют никакой ценности (следствие пункта 1).

3. Этот опус может использоваться в учебных целях в следующей формулировке: «Найдите ошибки в группе заданий «Кислотные дожди» международной программы PISA-2006».

Источники информации

Внимание! В данной редакции статьи указаны не все дефекты!

Большая часть заданий программы PISA, использующихся в России, является секретной. Но на основании этих заданий даются общие выводы относительно системы образования в России. Эти выводы затрагивают коренные интересы россиян.

Граждане России имеют право знать, на основании какого «инструментария» делаются выводы о качестве российского образования!

Приложение 1 из отчета «Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся

PISA-2006 » (Москва. 2007):
Список российских участников исследования PISA-2006

Министерство образования и науки РФ: Фурсенко А.А., Калина И.И., Реморенко И.М., Тараданова И.И., Самылкина Н.Н.
Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки: Болотов В.А., Шаулин В.Н. Бархатова Т.А., Соловьев Б.Б.
Институт содержания и методов обучения РАО: Рыжаков М.В., Калинова Г.С., Корощенко А.С., Резникова В.З., Страут Е.К., Нурминский И.И., Логинова О.Б., Барабанов В.В., Дюкова С.Е.
Центр оценки качества образования ИСМО РАО: Ковалева Г.С., Краснокутская Л.П., Краснянская К.А., Красновский Э.А., Смирнова Е.С., Баранова В.Ю., Мельник И.Г., Кошеленко Н.Г., Нурминская Н.В., Воробьева Н.В. В работе также участвовали 45 региональных координаторов.

В. З. ЛАТЫПОВА

ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ КИСЛОТНО-ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Казанский государственный университет

Фрагмент статьи (с сокращениями и изменениями)

По способу проявления и аналогии с формами кислотности различают также актуальную щелочность, связанную с присутствующими в почвенном растворе гидролитически щелочными солями слабых кислот (карбонатами, фосфатами, боратами), и потенциальную, обусловленную обменными ионами Na + в ППК.

В каких пределах изменяется степень кислотности природных водных сред?

Какие естественные процессы ответственны за столь широкую изменчивость кислотно-основных свойств природных сред?

Анатолий Владимирович Краснянский, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

Техногенные и природные источники оксидов азота и серы

(Информация для школьников )

Техногенные источники оксидов азота. Оксид азота(II) образуется при горении угля, нефти и газа ([1], стр. 143 – 144). Он образуется при взаимодействии азота N₂ и кислорода O₂ при высокой температуре: чем выше температура горения угля, нефти и газа, тем больше образуется оксида азота(II):

Нефть и уголь содержат азотсодержащие органические соединения. Химические (молекулярные) формулы органических соединений азота в общем виде: C_xH_yN_z и C_xH_yN_zO_t При горении этих соединений образуются, помимо углекислого газа и воды, молекулярный азот и оксид азота (II):

При сжигании топлива в электростанциях и в котельных образуется 12 млн. тонн оксидов азота; 8 млн. тонн поступает от двигателей внутреннего сгорания ([2], стр. 17). В дальнейшем NO окисляется до NO₂

Однако вблизи источника загрязнения, например тепловой электростанции, концентрация NO может превышать концентрацию NO₂. Оксид азота(IV) в конечном итоге превращается в азотную кислоту:

В небольших количествах (

Природные источники оксидов серы. Существуют два основных источника. 1. Процессы разрушения органических веществ под действием анаэробных микроорганизмов; при этом образуется сероводород (который в атмосфере окисляется до серы,оксидов серы, сульфатов) и другие соединения серы. 2. Вулканическая деятельность. При извержении вулканов в атмосферу, наряду с большим количеством SO₂, попадают сероводород, элементарная сера и сульфаты.

Дополнение 1. При сгорании твердых и жидких видах топлива от 1 до 3 % серы окисляется до оксида серы (VI) (SO₃) при наличии в топливе переходных металлов, катализирующих обратимую реакцию 2SO₂ + O₂ = 2SO₃. Оксид серы (VI) адсорбируется соединениями, входящими в состав твердых частиц, и, в случае жидкого топлива, участвует в формировании кислой сажи [7].

Дополнение 2. Основные оксиды азота, образующиеся в процессе сжигания органических видов топлива, — оксид азота (II) NO, оксид азота (IV) NO₂, и оксид азота (I) N₂O. Первые два соединения образуют смесь, которая называется NO_x и составляет более 90% всех выбросов NO крупных топливосжигающих установок. Существуют три основных механизма образования NO_x, которые характеризуется источником азота и условиями протекания реакции: «термические» NO_x образуются в результате реакции между кислородом и азотом воздуха; «топливные» NO_x формируются из азота, содержащегося в топливе; «быстрые» NO_x формируются в результате преобразования молекулярного азота во фронте пламени в присутствии промежуточных углеводородных соединений. Количество «быстрых» оксидов азота, как правило, значительно меньше по сравнению с образующимися другими способами. Образование «термических» NO_x существенно зависит от температуры. Если горение может происходить при температуре ниже 1000 o С, выбросы NO_x значительно снижается. Если максимальная температура пламени ниже 1000 o С, NO_x образуются, главным образом, из азота топлива. Формирование «термических» NO – доминирующий путь образования NO_x в установках, использующих газообразное или жидкое топливо. Образование «топливных» NO_x зависит от содержания азота в топливе и концентрации кислорода в среде, где протекает реакция. В установках, использующих уголь, образуется значительно больше «топливных» NO_x, поскольку в уголь содержит гораздо большее количество азота, чем любой другой вид топлива. Среднее содержание азота для разных видов топлива (в % от сухой беззольной массы): уголь 0,5 – 2; биомасса (древесина)

Дополнение 3. В 1985 году страны, входящие в Европейский Союз выбросили в воздух 27 млн. тонн SO₂. В 2000 году выброс стран ЕС – 9,6 млн. тонн. Россия выбросила в воздух в 1992 году 8,5 млн тонн серы, из них 26% поставляет Норильский комбинат – 2,4 млн. тонн в 1991 году [8].

Дополнение 4. Плазма молнии. Типичные параметры плазмы в молнии Температура: Т

2·10 4 К. Концентрация (плотность плазмы): n

2,5·10 19 частиц/см 3
(число электронов или ионов в единице объёма). Состав: тот же, что и у воздуха [9].

Дополнение 5. Круговорот серы тесно связан с живым веществом. Сера в виде трёхокиси (SO₃), двуокиси (SO₂), сероводорода (H₂S) и главным образом элементарной серы выбрасывается вулканами. Кроме того, в природе имеются в большом количестве различные сульфиды металлов: железа, свинца, цинка и др. Сульфидная сера окисляется в биосфере при участии многочисленных микроорганизмов до сульфатной серы (SO»₄) почв и водоёмов. Сульфаты поглощаются растениями. В организмах сера входит в состав аминокислот и белков, а у растений, кроме того, — в состав эфирных масел и т. д. Процессы разрушения остатков организмов в почвах и в илах морей сопровождаются очень сложными превращениями серы. При разрушении белков с участием микроорганизмов образуется сероводород, который далее окисляется либо до элементарной серы, либо до сульфатов. В этом процессе участвуют разнообразные микроорганизмы, создающие многочисленные промежуточные соединения серы. Известны месторождения серы биогенного происхождения. Сероводород может вновь образовать «вторичные» сульфиды, а сульфатная сера — залежи гипса. В свою очередь, сульфиды и гипс вновь подвергаются разрушению, и сера возобновляет свою миграцию [10].

Источники информации

[1] Химия окружающей среды. Под редакцией Дж.О.М. Бокриса. Москва. «Химия». 1982.

[2] Л. Хорват. Кислотный дождь. Перевод с венгерского В.В. Крымского. Под редакцией д-ра техн. наук, профессора Ю.Н. Михайловского. Москва. Стройиздат. 1990.

[3] Н.Г. Максимович. Геохимия угольных месторождений и окружающая среда. http://masters.donntu.edu.ua/2002/feht/ermakova/library/book9.htm

[4] Большая Советская энциклопедия, 3 издание. http://bse.sci-lib.com/article128527.html

[5] А.И.Бусев, Л.Н.Симонова. Аналитическая химия серы. http://www.ximicat.com/ebook.php?file=s.djvu&page=90

[6] И.Н. Чурбанова. Микробиология. Москва. «Высшая школа». 1987.

[7] Основные экологические аспекты сжигания топлива. http://www.14000.ru/projects/power/bref/2-aspects.pdf

[8] Л.Н. Дмитриенко. Реферат. «Антропогенные воздействия на атмосферу». http://revolution.allbest.ru/ecology/00027520_0.html

[9] В.В.Поступаев. Физика плазмы: http://www.inp.nsk.su/chairs/plasma/sk/fpl-postupaev/lect01.pdf

[11] Энциклопедия Кругосвет: http://www.krugosvet.ru/enc/Earth_sciences/geografiya/VULKANI.html

АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ:

БОЛЕЕ ЧИСТАЯ, ЧЕМ ВЫ ДУМАЕТЕ

Можем ли мы сжигать нефть или каменный уголь таким способом, при котором в атмосферу не поступал бы углекислый газ? Для уменьшения общего объема выбросов у нас нет иной возможности, кроме как использовать при производстве энергии альтернативные технологии, например атомную или солнечную энергетики, но прежде всего мы должны беречь саму энергию, расходуя ее более эффективно. БРЮС ЛЕЛОНДИ, бывший министр окружающей среды Франции (Б. Лелонди, “Plan National pour I’Environnement”, Supplément à Environnement Actualité, № 122, сентябрь 1990 г.)

Фома Юрьевич Рачинский, Маргарита Фоминична Рачинская

Дистиллированная вода

Прошу извинить: редактирование этого раздела не закончено!

Химические расчеты (для школьников)

7.1. Расчет молярной концентрации уксусной кислоты в растворе, в котором массовая доля СН₃СООН составляет 0,03.

Обозначения, исходные данные, основные формулы.

V ₀₁ и m ₀₁ – объем и масса 3 % раствора СН₃СООН; m ₁ – масса кислоты; ω₁ – массовая доля СН₃СООН, ω₁ = 0,03 (3 %) ; n ₁ – количество вещества (моль) СН₃СООН; с₁ – молярная концентрация СН₃СООН в 3 % растворе. Плотность 3 % раствора уксусной кислоты: ρ₁ = 1,0025 г/мл (25 о С); Молярная масса СН₃СООН: М(СН₃СООН) = 60 г/моль;

Для расчета молярной концентрации 3 % раствора кислоты возьмем 1 л (1000 мл) этого раствора, рассчитаем массу этого раствора, массу СН₃СООН, количество вещества СН₃СООН и молярную концентрацию СН₃СООН в этом растворе:

1 л (1000 мл) 1002,5 г 30,1 г 0,501 моль 0,501 моль/л

7.2. Расчет молярной концентрации ионов водорода в растворе, в котором молярная концентрация СН₃СООН составляет 0,501 моль/л (массовая доля 3 %).

Вывод этой формулы: см. статью О.С. Зайцева в № 04/2004 газеты «Химия» (24-31.01.2004) издательского дома «Первое сентября», Интернет: http://him.1september.ru/article.php?ID=200400403

7.3. Расчет объема 3 % раствора (0,501 моль/л) уксусной кислоты, необходимого для растворения 2,0 г мрамора.

Обозначения, исходные данные, основные формулы. Предположим, что данный кусочек мрамора состоит полностью из кальцита CaCO ₃ : m ( CaCO ₃ ) = 2,0 г. Количество вещества CaCO ₃ 2,0 г/100 г/моль = 0,02 моль. Из уравнения реакции видно, что с 0,02 моль CaCO ₃ прореагирует 0,04 моль СН₃СООН. Объем раствора V ₀ = 0,04 моль/0,501 моль/л = 0,0798 л (79,8 мл). Решение задачи можно записать в виде знакового алгоритма:

2.0 г 0,02 моль 0,04 моль 0,0798 л (79,8 мл)

Только что мы доказали, что 2 г карбоната кальция полностью растворится в 3 % растворе уксусной кислоты ( pH 2,53) объемом приблизительно 80 мл.

2.4. Расчет молярной концентрации уксусной кислоты в растворе, в котором массовая доля СН₃СООН составляет 0,15.

Обозначения, исходные данные, основные формулы. V ₀₂ и m ₀₂ – объем и масса 15 % раствора СН₃СООН; m ₂ – масса кислоты; ω₂ – массовая доля СН₃СООН, ω₂ = 0,15 (15 %); n ₂ – количество вещества (моль) СН₃СООН; с₂ – молярная концентрация СН₃СООН в 15 % растворе. Плотность 15 % раствора уксусной кислоты: ρ₂ = 1,020 г/мл (25 о С); Молярная масса СН₃СООН: М(СН₃СООН) = 60 г/моль;

Для расчета молярной концентрации 15 % раствора кислоты возьмем 1 л (1000 мл) этого раствора, рассчитаем массу этого раствора, массу СН₃СООН, количество вещества СН₃СООН и молярную концентрацию СН₃СООН в этом растворе:

1 л (1000 мл) 1020 г 153 г 2,55 моль 2,55 моль/л

2.5. Расчет молярной концентрации ионов водорода в растворе, в котором молярная концентрация СН₃СООН составляет 2,55 моль/л (массовая доля 15 %).

2.6. Расчет минимального объема 15 % раствора (2,55 моль/л) уксусной кислоты, необходимого для растворения 2,0 г мрамора.

Обозначения, исходные данные, основные формулы. Предположим, что данный кусочек мрамора состоит полностью из кальцита CaCO ₃ : m ( CaCO ₃ ) = 2,0 г. Количество вещества CaCO ₃ 2,0 г/100 г/моль = 0,02 моль. Из уравнения реакции видно, что с 0,02 моль CaCO ₃ прореагирует 0,04 моль СН₃СООН. Объем раствора V ₀ = 0,04 моль/2,55 моль/л = 0,0157 л (15,7 мл). Решение задачи можно записать в виде знакового алгоритма:

2.0 г 0,02 моль 0,04 моль 0,0157 л (15,7 мл)

Только что мы доказали, что 2,0 г карбоната кальция полностью растворится в 15 % растворе уксусной кислоты ( pH 2,18) объемом 15,7 мл.

Таким образом, в 15,7 мл 15 % ( pH 2,18) уксусной кислоты может раствориться 2,0 г карбоната кальция, а в 15,7 мл ( pH 2,18) азотной кислоты может раствориться только 0,00525 г карбоната кальция.

2.8. Кусочек мрамора опустили в раствор серной кислоты. Как зависит масса образца от количества прореагировавшей серной кислоты?

Источник