Страница 53 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Верны ли утверждения?

А. Природный газ — самый экономичный и экологически чистый вид топлива.

Б. Главная цель крекинга нефтепродуктов — увеличение выхода бензина.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

А. Данное утверждение является неверным.
С точки зрения экологии: Природный газ (состоит в основном из метана, $CH_4$) при сгорании действительно выделяет меньше углекислого газа ($CO_2$), оксидов серы и твердых частиц по сравнению с углем и мазутом. Однако он не является «самым» экологически чистым. Во-первых, метан сам по себе является парниковым газом, значительно более мощным, чем $CO_2$, и его утечки при добыче и транспортировке представляют серьезную экологическую проблему. Во-вторых, существуют более чистые источники энергии, такие как возобновляемые (солнечная, ветровая) и атомная энергетика, которые в процессе работы практически не дают выбросов в атмосферу.
С точки зрения экономики: Хотя природный газ часто является более дешевым топливом, чем нефтепродукты, называть его «самым» экономичным некорректно. Стоимость энергии из различных источников зависит от множества факторов, включая регион, доступность ресурсов и государственную политику. В некоторых случаях уголь или возобновляемые источники энергии могут быть экономически более выгодными.

Б. Данное утверждение является верным.
Крекинг — это процесс нефтепереработки, при котором происходит расщепление крупных молекул тяжелых углеводородов (содержащихся в таких фракциях, как мазут и газойль) на более мелкие и легкие молекулы. Выход бензина при прямой перегонке сырой нефти составляет всего 15–20%, что не может удовлетворить высокий мировой спрос. Основная промышленная цель процессов крекинга (особенно каталитического) заключается именно в том, чтобы преобразовать менее ценные тяжелые фракции в более ценные и востребованные легкие продукты, в первую очередь — в автомобильный бензин. Это позволяет значительно увеличить выход бензина из барреля нефти.

Таким образом, утверждение А неверно, а утверждение Б верно. Следовательно, правильный вариант ответа — 2.

Ответ: 2

8. Основной процесс переработки каменного угля — это

1) ректификация

2) крекинг

3) коксование

4) перегонка

Решение

Для определения основного процесса переработки каменного угля необходимо проанализировать предложенные варианты и их применимость к данному виду сырья.

1) Ректификация — это способ разделения жидких смесей на фракции, основанный на различии в температурах кипения компонентов. Этот процесс является ключевым в переработке нефти, а также используется для разделения жидких продуктов, полученных из угля (например, каменноугольной смолы), но не для переработки самого твердого угля.

2) Крекинг — это процесс термического или каталитического расщепления крупных молекул углеводородов на более мелкие. Крекинг широко применяется в нефтепереработке для получения бензина и других легких фракций. Он не является основным процессом переработки каменного угля.

3) Коксование — это основной промышленный метод переработки каменного угля. Он заключается в нагревании угля без доступа воздуха до высоких температур (около 1000 °C). В результате этого процесса, называемого также сухой перегонкой, уголь разлагается с образованием нескольких ценных продуктов:

• Кокс — твердый углеродистый остаток, используемый в качестве топлива и восстановителя в металлургии.
• Каменноугольная смола — источник для получения ароматических углеводородов (бензола, нафталина), фенолов и других органических соединений.
• Коксовый газ — горючий газ, применяемый как топливо.
• Аммиачная вода — сырье для производства азотных удобрений.

4) Перегонка — это общий термин, обозначающий разделение веществ по температуре кипения. Коксование является частным случаем перегонки — сухой или деструктивной перегонкой, поскольку исходное вещество разлагается. Однако в контексте промышленной переработки угля используется более точный и устоявшийся термин "коксование". Простая перегонка применяется к жидким продуктам, а не к твердому углю.

Следовательно, наиболее точным и правильным ответом, описывающим основной процесс переработки каменного угля, является коксование.

Ответ: 3) коксование.

9. Не является продуктом коксования каменного угля

1) каменноугольная смола

2) известковая вода

3) аммиачная вода

4) кокс

Решение

Коксование каменного угля представляет собой процесс его термической переработки путем нагревания до высоких температур (900–1100°C) без доступа кислорода. В результате этого процесса органическая масса угля разлагается, образуя твёрдый остаток и летучие продукты. Основными продуктами коксования являются кокс, коксовый газ, каменноугольная смола и аммиачная вода.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов, чтобы определить, какой из них не является продуктом этого процесса.

1) каменноугольная смола

Каменноугольная смола — это один из основных продуктов коксования. Она представляет собой густую жидкость чёрного цвета, состоящую из сложной смеси органических соединений (ароматических углеводородов, фенолов и т.д.) и является ценным сырьём для химической промышленности.

2) известковая вода

Известковая вода — это общепринятое название для насыщенного водного раствора гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$). Данное вещество не образуется в процессе коксования угля и не имеет к нему прямого отношения. Известковую воду используют в лабораториях как реагент, например, для обнаружения углекислого газа.

3) аммиачная вода

Аммиачная вода — это водный конденсат, который образуется при охлаждении летучих продуктов коксования (коксового газа). Она содержит растворенный аммиак и его соли. Это важный побочный продукт, используемый, в частности, для производства азотных удобрений.

4) кокс

Кокс — это главный твёрдый продукт коксования. Он состоит преимущественно из углерода и имеет пористую структуру. Кокс используется в металлургии как высококачественное бездымное топливо и как восстановитель в доменных печах при выплавке чугуна.

Таким образом, проанализировав все варианты, мы приходим к выводу, что известковая вода не является продуктом коксования каменного угля.

Ответ: 2.

10. Коксовый газ используют в качестве

1) источника водорода

2) источника этилена

3) топлива

4) все предыдущие ответы верны

Коксовый газ — это горючий газ, который является побочным продуктом процесса коксования каменного угля. Коксование представляет собой нагрев угля до высоких температур (900–1100 °C) без доступа воздуха. Основной продукт — кокс, а коксовый газ улавливается и используется.

Состав коксового газа может варьироваться, но в среднем он содержит (по объему):

• Водород ($H_2$): 50–60%
• Метан ($CH_4$): 23–30%
• Оксид углерода(II) ($CO$): 5–8%
• Этилен ($C_2H_4$) и другие непредельные углеводороды: 2–4%
• Азот ($N_2$): 3–5%
• Диоксид углерода ($CO_2$): 1.5–2.5%

Рассмотрим предложенные варианты использования коксового газа на основе его состава:

1) источника водорода

Коксовый газ содержит очень высокую долю водорода (более 50%). Это делает его ценным сырьем для получения чистого водорода. Водород, выделенный из коксового газа, используется, например, в синтезе аммиака, для гидрогенизации и в других химических процессах. Таким образом, это утверждение верно.

2) источника этилена

Хотя содержание этилена ($C_2H_4$) в коксовом газе невелико (2–4%), он является важным химическим веществом. Этилен можно извлекать из газа и использовать для производства полиэтилена, этанола, этиленгликоля и других органических соединений. Следовательно, это утверждение также верно.

3) топлива

Основные компоненты коксового газа — водород, метан и оксид углерода(II) — являются горючими веществами. Благодаря этому коксовый газ обладает высокой теплотворной способностью и широко используется в качестве промышленного и бытового топлива. В частности, его сжигают для обогрева самих коксовых печей, а также в доменных и мартеновских печах на металлургических комбинатах. Это утверждение тоже верно.

4) все предыдущие ответы верны

Поскольку все три предыдущих варианта описывают реальные и важные направления использования коксового газа, правильным является этот обобщающий ответ. Коксовый газ — это и топливо, и комплексное химическое сырье, из которого получают водород, этилен, а также ароматические углеводороды (бензол, толуол) и аммиак.

Ответ: 4) все предыдущие ответы верны

11. Основные процессы, происходящие при риформинге нефти:

1) расщепление углеродного скелета крупных молекул

2) разделение на фракции

3) гидрирование алкенов и аренов

4) изомеризация алканов

5) дегидрирование предельных углеводородов (ароматизация)

Риформинг (от англ. reforming — переработка, преобразование) — это процесс промышленной переработки бензиновых фракций нефти с целью получения высокооктанового автомобильного бензина, ароматических углеводородов и технического водорода. Процесс осуществляется при высокой температуре (450–525°C), давлении и с использованием катализаторов (чаще всего на основе платины). Рассмотрим предложенные процессы:

Тестовое задание на соответствие

12. Установите соответствие между типом процесса и его названием.

ТИП ПРОЦЕССА

А) физический

В) химический

НАЗВАНИЕ ПРОЦЕССА

1) ректификация природного газа

2) крекинг нефти

3) риформинг нефти

4) гидрирование угля

5) перегонка нефти

Для того чтобы установить соответствие, необходимо проанализировать каждый процесс и определить, изменяется ли в его ходе химический состав веществ. Физические процессы не изменяют состав молекул, в то время как химические процессы приводят к образованию новых веществ.

A) физический

Физические процессы изменяют физические свойства (например, агрегатное состояние, температуру) или разделяют смеси, но не затрагивают химическую структуру веществ. В данном списке к таким процессам относятся методы разделения, основанные на разнице в температурах кипения компонентов.

1) Ректификация природного газа — это разновидность дистилляции, процесс разделения газовой смеси на составляющие ее компоненты (например, метан, этан, пропан) путем многократного испарения и конденсации. Химический состав компонентов при этом не меняется. Следовательно, это физический процесс.

5) Перегонка нефти — это процесс фракционной дистилляции, при котором сырую нефть (сложную смесь углеводородов) разделяют на фракции с различными диапазонами температур кипения (бензин, керосин, дизельное топливо и т.д.). Этот процесс не изменяет химической природы углеводородов, а лишь разделяет их. Следовательно, это физический процесс.

Таким образом, к физическим процессам относятся пункты 1 и 5.

Ответ: 1, 5.

B) химический

Химические процессы (реакции) — это процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие, новые вещества с иным составом и строением молекул. Это всегда сопровождается разрывом старых и образованием новых химических связей.

2) Крекинг нефти — это процесс термического или каталитического расщепления крупных молекул углеводородов на более мелкие и ценные. Например, происходит разрыв углерод-углеродных связей: $C_{16}H_{34} \rightarrow C_8H_{18} + C_8H_{16}$. Поскольку образуются новые молекулы, это химический процесс.

3) Риформинг нефти — это процесс каталитической переработки бензиновых фракций с целью изменения структуры углеводородов для повышения их октанового числа. Происходят реакции изомеризации, циклизации, дегидрирования, в результате чего образуются новые соединения. Это химический процесс.

4) Гидрирование угля — это процесс химического превращения твердого угля в жидкое топливо путем его реакции с водородом при высокой температуре и давлении. Углерод, составляющий основу угля, вступает в реакцию с водородом, образуя углеводороды. Это химический процесс.

Таким образом, к химическим процессам относятся пункты 2, 3 и 4.

Ответ: 2, 3, 4.