Страница 119 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. Синтетика не гниёт, не сбраживается. Потому-то и вырастают вокруг современных городов гигантские свалки пластмассовых изделий. Не похоронят ли люди природу под толщами полимерного мусора?

Какие меры для борьбы с полимерным мусором принимаются в вашем регионе и какие можете предложить вы?

Проблема накопления полимерного мусора, который не разлагается в природе сотнями лет, действительно представляет серьезную угрозу для окружающей среды. Если не предпринимать активных действий, человечество рискует нанести непоправимый ущерб экосистемам. Для решения этой проблемы необходим комплексный подход, включающий как уже реализуемые, так и новые, более эффективные меры.

Какие меры для борьбы с полимерным мусором принимаются в вашем регионе

Поскольку я являюсь искусственным интеллектом и не имею конкретного региона, я опишу общие меры, которые принимаются во многих регионах для борьбы с полимерным мусором:

• Внедрение раздельного сбора отходов (РСО). В городах и населенных пунктах устанавливаются специальные контейнеры для сбора пластика, часто в виде сеток или баков определенного цвета (например, синего). Это позволяет отделить полимерные отходы от общего потока мусора для последующей переработки.
• Организация пунктов приема вторсырья. Создаются стационарные и мобильные пункты, где граждане могут сдать отсортированный пластик, иногда за небольшое денежное вознаграждение. В торговых центрах и магазинах появляются фандоматы — автоматизированные устройства для приема пластиковых бутылок и алюминиевых банок.
• Развитие перерабатывающей промышленности. Собранный пластик отправляется на перерабатывающие заводы. Там его очищают, измельчают и превращают в гранулы (флексу), которые служат сырьем для производства новых товаров: полиэфирного волокна (для одежды и утеплителей), строительных материалов (полимерпесчаной плитки, композитной арматуры), новых пластиковых изделий (тары, контейнеров).
• Законодательное регулирование и экономические стимулы. На государственном уровне вводятся ограничения на оборот одноразовых пластиковых изделий, например, бесплатных пакетов-маек в супермаркетах. Развивается принцип расширенной ответственности производителей (РОП), который обязывает компании финансировать утилизацию упаковки своих товаров.
• Экологическое просвещение и общественные акции. Проводятся информационные кампании, экологические уроки в школах, субботники по очистке природных территорий от мусора. Эти мероприятия направлены на формирование у населения культуры ответственного потребления и обращения с отходами.

Ответ: В большинстве регионов для борьбы с полимерным мусором внедряется раздельный сбор, организуются пункты приема вторсырья, развивается перерабатывающая промышленность, вводятся законодательные ограничения и проводятся просветительские акции.

и какие можете предложить вы?

Для повышения эффективности борьбы с полимерным загрязнением можно предложить следующие дополнительные меры:

• Совершенствование системы РСО. Необходимо сделать раздельный сбор не просто доступным, а повсеместным и более детальным. Следует вводить отдельные контейнеры для разных типов пластика (маркировки 1-PET, 2-HDPE, 5-PP и т.д.), поскольку их совместная переработка затруднена. Важно обеспечить строгий контроль за своевременным вывозом вторсырья.
• Внедрение общенациональной системы залоговой стоимости тары. Эта система предполагает, что в цену напитка в пластиковой или стеклянной бутылке включается небольшой залог. Потребитель может вернуть эту сумму, сдав пустую тару в специальный автомат (фандомат) или пункт приема. Мировой опыт показывает, что это позволяет возвращать на переработку до 90% тары.
• Стимулирование экономики замкнутого цикла. Государству следует активнее поддерживать предприятия, использующие вторичное сырье, например, через налоговые льготы и субсидии. Также необходимо поощрять производителей разрабатывать упаковку, которая легко разбирается и полностью перерабатывается (принцип экодизайна).
• Развитие рынка многоразовых решений. Нужно создавать условия, при которых использование многоразовой тары становится выгоднее и удобнее одноразовой. Например, предоставлять скидки в кофейнях за использование своей кружки, развивать сервисы по доставке продуктов в многоразовой упаковке с системой ее возврата.
• Поддержка разработки и внедрения биоразлагаемых альтернатив. Финансировать научные исследования по созданию безопасных для природы материалов, которые могут заменить пластик в определенных сферах (например, одноразовая посуда, пакеты). Важно параллельно создавать инфраструктуру для их промышленного компостирования.
• Цифровизация и общественный контроль. Разработать мобильные приложения, которые бы помогали людям найти ближайший пункт приема вторсырья, содержали бы простые инструкции по сортировке и позволяли бы сообщать о нарушениях в сфере обращения с отходами (например, о несанкционированных свалках).

Ответ: В качестве предложений можно выделить: совершенствование и детализацию раздельного сбора мусора, введение залоговой системы для тары, активное стимулирование экономики замкнутого цикла, популяризацию многоразовых альтернатив, развитие биоразлагаемых материалов и использование цифровых технологий для информирования и контроля.

1. Не относится к полимерам

1) каучук

2) крахмал

3) капрон

4) криптон

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо определить, какое из перечисленных веществ не является полимером. Полимеры — это вещества, состоящие из больших молекул (макромолекул), которые, в свою очередь, состоят из множества повторяющихся структурных единиц, называемых мономерами.

Проанализируем каждый вариант:

1) Каучук. Натуральный каучук является природным полимером, его мономер — изопрен. Существуют также синтетические каучуки, которые тоже являются полимерами. Таким образом, каучук — это полимер.

2) Крахмал. Крахмал — это природный полисахарид, макромолекулы которого состоят из остатков глюкозы. Общая формула крахмала $(C_6H_{10}O_5)_n$, где $n$ — степень полимеризации. Следовательно, крахмал — это полимер.

3) Капрон. Капрон — это синтетическое полиамидное волокно. Его получают в результате реакции полимеризации капролактама. Капрон является полимером.

4) Криптон. Криптон ($Kr$) — это химический элемент, инертный (благородный) газ. Он существует в виде отдельных атомов, а не макромолекул, состоящих из повторяющихся звеньев. Поэтому криптон не является полимером.

Из всех вариантов только криптон не является полимером.

Ответ: 4) криптон.

2. Укажите формулу мономера тефлона.

1) $CF_2=CF_2$

2) $CH_3-CH_2F$

3) $CH_2=CHF$

4) $CHF=CHF$

Решение:

Тефлон — это торговое название полимера, химическое название которого — политетрафторэтилен (ПТФЭ). Как следует из названия, данный полимер состоит из повторяющихся звеньев тетрафторэтилена. Полимеры получают в результате реакции полимеризации, в ходе которой молекулы мономера соединяются в длинные цепи.

Структурное звено политетрафторэтилена имеет формулу $–(CF_2–CF_2)–$. Это звено образуется при разрыве двойной связи в молекуле мономера. Следовательно, мономер тефлона должен иметь ту же атомную композицию, но с двойной связью между атомами углерода, то есть $CF_2=CF_2$.

Проанализируем предложенные варианты ответов:

1) $CF_2=CF_2$

Это тетрафторэтилен. В результате его полимеризации образуется политетрафторэтилен (тефлон), что соответствует условию задачи. Уравнение реакции: $n(CF_2=CF_2) \rightarrow -(CF_2-CF_2)_n-$. Это верный вариант.

2) $CH_3–CH_2F$

Это фторэтан. Данное соединение относится к классу галогеналканов и является насыщенным, то есть не имеет кратных связей. Поэтому оно не может служить мономером в реакции полимеризации присоединения.

3) $CH_2=CHF$

Это фторэтен, или винилфторид. Его полимеризация приводит к образованию другого полимера — поливинилфторида $–(CH_2–CHF)–_n$, а не тефлона.

4) $CHF=CHF$

Это 1,2-дифторэтен. При его полимеризации образуется поли(1,2-дифторэтилен) $–(CHF–CHF)–_n$, который по своему строению и свойствам отличается от тефлона.

Таким образом, единственно правильным ответом является формула тетрафторэтилена.

Ответ: 1) $CF_2=CF_2$.

3. Укажите структурное звено полипропилена.

1) $-\text{CH}_2-\text{CH}_2-$

2) $-\text{CH}_2-\underset{\text{CH}_3}{|}{\text{CH}}-$

3) $-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-$

4) $-\text{CH}=\underset{\text{CH}_3}{|}{\text{C}}-$

Решение

Полипропилен — это полимер, который получают из мономера пропилена (пропена). Химическая формула пропилена — $C_3H_6$, а его структурная формула — $CH_2=CH-CH_3$.

Процесс получения полипропилена называется реакцией полимеризации. Во время этой реакции происходит разрыв двойной связи в молекулах пропилена, и они соединяются в длинную цепь. Уравнение реакции выглядит так:

$n(CH_2=CH-CH_3) \xrightarrow{катализатор} [-CH_2-CH(CH_3)-]_n$

Структурное звено — это повторяющаяся группа атомов в полимерной цепи. Для полипропилена, как видно из уравнения реакции, таким звеном является группа $-CH_2-CH(CH_3)-$. В этой структуре метильная группа $(-CH_3)$ является боковым ответвлением от основной цепи.

Сравнивая эту структуру с предложенными вариантами:
1) $-CH_2-CH_2-$ — это структурное звено полиэтилена, получаемого из этилена $CH_2=CH_2$.
2) $-CH_2-CH(CH_3)-$ — это верное изображение структурного звена полипропилена.
3) $-CH_2-CH_2-CH_2-$ — эта структура не является структурным звеном полипропилена.
4) $-CH=C(CH_3)-$ — эта структура содержит двойную связь, которая разрывается в ходе полимеризации, и не может быть структурным звеном полипропилена, который является насыщенным полимером.

Таким образом, правильный ответ находится под номером 2.

Ответ: 2

4. Капрон получают реакцией

1) поликонденсации

2) сополиконденсации

3) полимеризации

4) сополимеризации

Решение

Капрон, также известный как полиамид-6 или найлон-6, является синтетическим полимером. В промышленности его получают из одного вида мономера — ε-капролактама. Мономер представляет собой циклическое соединение (циклический амид), содержащее шесть атомов углерода в цикле.

Процесс получения капрона заключается в раскрытии цикла ε-капролактама и последующем соединении молекул мономера в длинную полимерную цепь. Уравнение этой реакции, называемой полимеризацией с раскрытием цикла, в общем виде выглядит так: $n(\text{ε-капролактам}) \rightarrow [-NH-(CH_2)_5-CO-]_n$

Чтобы определить тип реакции, необходимо понимать различие между основными процессами получения полимеров.

Полимеризация — это процесс образования полимера путём многократного присоединения молекул мономера. Ключевая особенность этого процесса заключается в том, что элементный состав макромолекулы идентичен элементному составу исходного мономера. В ходе реакции не происходит выделения побочных низкомолекулярных продуктов (таких как вода, аммиак и т.п.).

Поликонденсация — это процесс образования полимера, который сопровождается отщеплением низкомолекулярных побочных продуктов (например, воды). В результате этого элементный состав полимерного звена отличается от суммарного состава исходных мономеров.

Применим эти определения к синтезу капрона. Мономер, ε-капролактам, имеет химическую формулу $C_6H_{11}NO$. Повторяющееся звено в полимере капрона, $[-NH-(CH_2)_5-CO-]$, имеет ту же самую формулу $C_6H_{11}NO$. Поскольку состав мономера и элементарного звена полимера совпадает, а побочные продукты не образуются на каждый акт присоединения, этот процесс классифицируется как полимеризация.

Варианты "сополиконденсация" (2) и "сополимеризация" (4) не подходят, так как приставка "со-" указывает на участие в реакции двух или более различных типов мономеров, а капрон получают из одного мономера. Вариант "поликонденсация" (1) был бы верен, если бы капрон получали из ε-аминокапроновой кислоты ($H_2N-(CH_2)_5-COOH$), но основной промышленный метод — это именно полимеризация ε-капролактама.

Следовательно, правильным ответом является полимеризация.

Ответ: 3) полимеризации

5. Реакцией полимеризации получают

1) мыло

2) воск

3) жир

4) каучук

Реакция полимеризации — это процесс образования высокомолекулярного соединения (полимера) путем многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) к активному центру растущей цепи. Рассмотрим предложенные варианты веществ и способы их получения.

1) мыло

Мыло — это соли высших карбоновых (жирных) кислот. Промышленный способ получения мыла основан на реакции омыления жиров (триглицеридов), то есть их щелочного гидролиза. Это реакция обмена, а не полимеризации. Например, получение стеарата натрия (компонента твердого мыла) из тристеарина:

$(C_{17}H_{35}COO)_3C_3H_5 + 3NaOH \rightarrow 3C_{17}H_{35}COONa + C_3H_5(OH)_3$

Таким образом, мыло не получают реакцией полимеризации.

2) воск

Воски — это сложные эфиры, образованные высшими одноатомными спиртами и высшими жирными кислотами. Они образуются в результате реакции этерификации, которая заключается в отщеплении молекулы воды от молекул спирта и кислоты. Это не реакция полимеризации. Пример образования мирицилпальмитата (компонента пчелиного воска):

$C_{15}H_{31}COOH + C_{30}H_{61}OH \rightarrow C_{15}H_{31}COOC_{30}H_{61} + H_2O$

Следовательно, воски не являются продуктами полимеризации.

3) жир

Жиры (триглицериды) — это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Подобно воскам, жиры образуются в ходе реакции этерификации. Это также не является реакцией полимеризации.

$C_3H_5(OH)_3 + 3RCOOH \rightarrow (RCOO)_3C_3H_5 + 3H_2O$

где $R$ — углеводородный радикал жирной кислоты. Таким образом, жиры не получают реакцией полимеризации.

4) каучук

Каучук — это эластичный высокомолекулярный материал (полимер). Натуральный каучук получают из млечного сока некоторых растений; он представляет собой полиизопрен. Синтетические каучуки получают реакцией полимеризации соответствующих мономеров. Например, полимеризация изопрена (2-метилбутадиена-1,3) приводит к образованию полиизопрена:

$n CH_2=C(CH_3)-CH=CH_2 \xrightarrow{t, p, kat} [-CH_2-C(CH_3)=CH-CH_2-]_n$

Этот процесс является классическим примером реакции полимеризации. Следовательно, каучук получают именно этим типом реакции.

Ответ: 4) каучук

6. Схема

$n\text{NH}_2\text{—}(\text{CH}_2)_6\text{—COOH}\to(\text{—NH—}(\text{CH}_2)_6\text{—CO—})_n + n\text{H}_2\text{O}$

отражает реакцию

1) поликонденсации

2) разложения

3) полимеризации

4) дегидрирования

Решение

Представленная химическая схема $nNH₂—(CH₂)₆—COOH → (—NH—(CH₂)₆—CO—)_n + nH₂O$ описывает процесс синтеза высокомолекулярного соединения (полимера) из низкомолекулярных веществ (мономеров). Для определения типа реакции проанализируем её ключевые особенности и сравним с предложенными вариантами.

В исходном веществе, 7-аминогептановой кислоте ($NH₂—(CH₂)₆—COOH$), присутствуют две функциональные группы: аминогруппа ($-NH₂$) и карбоксильная группа ($-COOH$). В ходе реакции аминогруппа одной молекулы взаимодействует с карбоксильной группой другой молекулы. При этом от аминогруппы отщепляется атом водорода, а от карбоксильной — гидроксильная группа ($-OH$), которые вместе образуют молекулу воды ($H₂O$). Между остатками молекул мономера образуется новая химическая связь, называемая амидной ($-CO-NH-$). Этот процесс многократно повторяется, приводя к образованию длинной полимерной цепи.

Теперь рассмотрим варианты ответов:

1) поликонденсации
Реакция поликонденсации — это процесс образования полимера из мономеров, сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (например, воды, аммиака, хлороводорода). Данная реакция полностью соответствует этому определению: из мономеров аминокислоты образуется полиамид и выделяется вода. Это правильный вариант.

2) разложения
Реакция разложения предполагает распад одного сложного вещества на несколько более простых. Здесь же, наоборот, из простых молекул мономера синтезируется сложная макромолекула полимера. Этот вариант неверен.

3) полимеризации
Хотя поликонденсация является одним из видов реакций получения полимеров, термин "полимеризация" в узком смысле (цепная или аддитивная полимеризация) означает соединение мономеров без выделения побочных продуктов (например, полимеризация этилена в полиэтилен). Поскольку в данной реакции выделяется вода, термин "поликонденсация" является более точным и специфичным.

4) дегидрирования
Дегидрирование — это реакция отщепления молекулярного водорода ($H₂$). В рассматриваемой реакции отщепляется вода ($H₂O$), а не водород. Процесс отщепления воды называется дегидратацией. Следовательно, этот вариант неверен.

Таким образом, представленная схема является классическим примером реакции поликонденсации.

Ответ: 1) поликонденсации.