Страница 56 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. Установите соответствие между названием процесса и уравнением соответствующей реакции.

НАЗВАНИЕ ПРОЦЕССА

A) крекинг

B) риформинг

УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

1) $C_6H_6 + 4H_2 \longrightarrow C_6H_{14}$

2) $C_{18}H_{38} \longrightarrow C_9H_{20} + C_9H_{18}$

3) $CH_3-(CH_2)_4-CH_3 \longrightarrow 4H_2 + C_6H_6$

4) $2C_8H_{18} + 25O_2 \longrightarrow 16CO_2 + 18H_2O$

5) $CH_3-(CH_2)_4-CH_3 \longrightarrow CH_3-CH_2-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_3$

А) крекинг

Крекинг представляет собой процесс расщепления крупных молекул углеводородов на более мелкие путем разрыва углерод-углеродных связей. Это основной метод получения бензина из тяжелых нефтяных фракций. Уравнение реакции под номером 2 является примером крекинга, так как в ходе реакции одна длинная молекула алкана (октадекан, $C_{18}H_{38}$) распадается на две более короткие молекулы: алкан (нонан, $C_9H_{20}$) и алкен (нонен, $C_9H_{18}$).

$C_{18}H_{38} \rightarrow C_9H_{20} + C_9H_{18}$

Данное преобразование соответствует определению крекинга.

Ответ: 2

В) риформинг

Риформинг — это процесс ароматизации и изомеризации углеводородов, входящих в состав бензина, с целью повышения их октанового числа. Реакции риформинга изменяют структуру углеводородного скелета, не меняя, как правило, число атомов углерода в молекуле. Уравнение под номером 3 описывает один из важнейших процессов риформинга — дегидроциклизацию (ароматизацию) н-гексана с образованием бензола и водорода.

$CH_3-(CH_2)_4-CH_3 \rightarrow C_6H_6 + 4H_2$

В результате этой реакции из алкана с неразветвленной цепью образуется ароматический углеводород, который является высокооктановым компонентом топлива. Реакция 5 (изомеризация н-гексана в 3-метилпентан) также относится к риформингу, однако ароматизация (реакция 3) является более характерным и значимым процессом.

Ответ: 3

Задания с развёрнутым ответом

13. Какие вещества, кроме углекислого газа, попадают в атмосферу при сжигании: а) угля; б) нефти; в) природного газа? Как уменьшить загрязнение атмосферы продуктами горения углеводородного топлива?

При сжигании любого ископаемого топлива в идеальных условиях (полное сгорание чистого углеводорода в чистом кислороде) образуются только углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$). Однако в реальности топливо содержит примеси, а сгорание происходит в воздухе и часто является неполным. Это приводит к выбросу в атмосферу множества вредных веществ.

а) угля:

Уголь, помимо углерода, содержит значительное количество примесей, таких как сера, азотсодержащие соединения и негорючие минеральные вещества. При его сжигании в атмосферу, кроме углекислого газа, попадают:

• Оксид серы(IV) ($SO_2$): образуется при сгорании серы, содержащейся в угле. Является основной причиной кислотных дождей.
• Оксиды азота ($NO$ и $NO_2$, общее обозначение $NO_x$): образуются при высоких температурах в топках котлов из азота воздуха. Также способствуют образованию кислотных дождей и смога.
• Угарный газ ($CO$): образуется при неполном сгорании углерода из-за недостатка кислорода. Является токсичным газом.
• Твердые частицы: сажа (несгоревший углерод) и летучая зола (продукты сгорания минеральных примесей). Эти частицы загрязняют воздух и вредны для дыхательной системы.

Ответ: При сжигании угля в атмосферу, кроме углекислого газа, попадают оксид серы(IV) ($SO_2$), оксиды азота ($NO_x$), угарный газ ($CO$), сажа и зола.

б) нефти:

Нефть и продукты ее переработки (мазут, бензин, дизельное топливо) представляют собой сложные смеси углеводородов, также содержащие сернистые соединения. При их сжигании выделяются:

• Оксид серы(IV) ($SO_2$): из-за наличия серы в составе нефти.
• Оксиды азота ($NO_x$): образуются по той же причине, что и при сжигании угля – высокотемпературная реакция азота и кислорода воздуха.
• Угарный газ ($CO$) и сажа: продукты неполного сгорания, особенно характерные для дизельных двигателей.
• Летучие органические соединения (ЛОС): несгоревшие углеводороды, которые могут вступать в фотохимические реакции с образованием смога.
• Соединения тяжелых металлов (например, свинца в этилированном бензине, хотя его использование сейчас сильно ограничено).

Ответ: При сжигании нефти и нефтепродуктов в атмосферу, кроме углекислого газа, попадают оксид серы(IV) ($SO_2$), оксиды азота ($NO_x$), угарный газ ($CO$), сажа и летучие органические соединения.

в) природного газа:

Природный газ является наиболее чистым видом ископаемого топлива, так как состоит преимущественно из метана ($CH_4$) и содержит очень мало примесей. Тем не менее, при его сжигании также образуются загрязняющие вещества:

• Оксиды азота ($NO_x$): их образование неизбежно при любом высокотемпературном горении в воздушной среде.
• Угарный газ ($CO$): образуется при неполном сгорании, например, в неисправных газовых колонках или при недостаточном притоке воздуха.
• Метан ($CH_4$): часть газа может не сгорать и попадать в атмосферу в виде утечек. Метан является сильным парниковым газом, его парниковый эффект в десятки раз выше, чем у $CO_2$.

Ответ: При сжигании природного газа в атмосферу, кроме углекислого газа, могут попадать оксиды азота ($NO_x$), угарный газ ($CO$) и несгоревший метан ($CH_4$).

Как уменьшить загрязнение атмосферы продуктами горения углеводородного топлива?

Для уменьшения загрязнения атмосферы применяется комплексный подход, включающий в себя меры на разных стадиях:

1. Очистка топлива до сжигания. Этот метод включает удаление вредных примесей из топлива. Например, десульфуризация (удаление серы) нефти и угля, обогащение угля для снижения его зольности.
2. Оптимизация процесса горения. Создание условий для наиболее полного сгорания топлива позволяет снизить выбросы угарного газа и сажи. Это достигается за счет правильной подачи воздуха (кислорода). Применение технологий низкотемпературного сжигания (например, в "кипящем слое") позволяет значительно сократить образование оксидов азота.
3. Очистка отходящих (дымовых) газов. Это наиболее распространенный метод.
   • Для улавливания твердых частиц (золы, сажи) используют циклоны, тканевые (рукавные) фильтры и электростатические фильтры.
   • Для удаления оксида серы($SO_2$) применяют скрубберы, где дымовые газы промываются раствором, связывающим $SO_2$ (например, известковым молоком).
   • Для нейтрализации оксидов азота ($NO_x$) и угарного газа ($CO$) в выхлопных газах автомобилей используют каталитические нейтрализаторы (конвертеры), которые превращают их в безвредный азот ($N_2$), углекислый газ ($CO_2$) и воду ($H_2O$).
4. Повышение энергоэффективности и переход на альтернативные источники энергии. Снижение потребления топлива за счет более эффективного использования энергии – ключевой способ сокращения выбросов. Глобальным решением является постепенный отказ от ископаемого топлива и переход на возобновляемые источники энергии (солнечная, ветровая, гидроэнергетика) и атомную энергетику, которые не производят выбросов продуктов горения.

Ответ: Уменьшить загрязнение можно путем предварительной очистки топлива (например, от серы), оптимизации процесса сжигания для его полноты и снижения температуры горения, установки систем очистки дымовых газов (фильтры, скрубберы, каталитические нейтрализаторы), а также за счет повышения энергоэффективности и перехода на возобновляемые и ядерные источники энергии.

14. Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина готовит специалистов для нефтяной и газовой промышленности. Какова роль Ивана Михайловича Губкина в истории отечественной нефтяной промышленности и нефтегазовой геологической науки? Для ответа используйте ресурсы Интернета.

Решение

Иван Михайлович Губкин (1871–1939) — выдающийся советский геолог, академик, основоположник отечественной нефтяной геологии и организатор нефтяной промышленности. Его роль в истории России трудно переоценить, так как его деятельность заложила научный и организационный фундамент для превращения страны в одну из ведущих мировых нефтегазовых держав.

Основные направления вклада И. М. Губкина:

1. Создание нефтяной геологии как науки. До Губкина поиск нефти часто вёлся бессистемно. Он был первым, кто обобщил мировой и отечественный опыт, разработал стройную научную теорию о происхождении нефти, условиях формирования и закономерностях размещения нефтяных месторождений. Его фундаментальный труд «Учение о нефти» (1932 г.) стал настольной книгой для нескольких поколений геологов-нефтяников и заложил основы новой научной дисциплины — геологии нефти и газа. Он разработал учение о типах нефтяных залежей (антиклинальные, литологические, стратиграфические) и о роли грязевых вулканов как индикаторов нефтегазоносности.

2. Научное обоснование и открытие новых нефтегазоносных провинций. Основываясь на своих теоретических разработках, И. М. Губкин сделал ряд гениальных прогнозов, которые коренным образом изменили географию нефтяной промышленности СССР.

   • Он первым научно обосновал колоссальные перспективы нефтегазоносности Волго-Уральского региона, который он назвал «Вторым Баку». Это открытие позволило в годы Великой Отечественной войны и в послевоенный период компенсировать временную потерю кавказских месторождений и обеспечить страну топливом.

   • Губкин предвидел наличие богатейших залежей нефти и газа в Западной Сибири, хотя в то время этот регион считался бесперспективным. Его прогнозы полностью подтвердились в 1960-е годы, когда были открыты гигантские месторождения, сделавшие Западную Сибирь главным центром нефте- и газодобычи в стране.

   • Он также указывал на перспективы нефтеносности Северного Кавказа, Средней Азии и других регионов.

3. Организаторская и педагогическая деятельность. Губкин понимал, что для развития отрасли необходимы квалифицированные кадры. В 1930 году по его инициативе и под его руководством был создан Московский нефтяной институт, который сегодня носит его имя (РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина). Он стал его первым директором и заложил основы высшего нефтегазового образования в стране. Кроме того, он занимал ключевые посты: был председателем Совета по изучению производительных сил (СОПС), вице-президентом Академии наук СССР, руководил работами по составлению первых пятилетних планов развития народного хозяйства в части минерально-сырьевой базы.

Таким образом, Иван Михайлович Губкин сыграл ключевую роль в становлении и развитии отечественной нефтяной промышленности и геологической науки. Он не только создал научную базу для поиска и разведки месторождений, но и лично способствовал открытию крупнейших нефтегазоносных провинций, а также создал систему подготовки высококлассных специалистов для отрасли.

Ответ:

Роль Ивана Михайловича Губкина в истории отечественной нефтяной промышленности и нефтегазовой геологической науки является основополагающей. Он является создателем советской нефтяной геологии как самостоятельной научной дисциплины, автором классического труда «Учение о нефти». Губкин научно предсказал и обосновал нефтегазоносность Волго-Уральского региона («Второе Баку») и Западной Сибири, что определило стратегическое развитие топливно-энергетического комплекса страны на десятилетия вперед. Кроме того, он был выдающимся организатором: основал и возглавил Московский нефтяной институт (ныне РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина), создав тем самым отечественную школу подготовки инженеров-нефтяников, и руководил геологической службой страны, направляя ее на решение важнейших промышленных задач.

1. В составе попутного нефтяного газа отсутствуют

1) алкены

2) алкины

3) арены

4) все предыдущие ответы верны

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — это смесь газообразных углеводородов, которые добываются вместе с нефтью. Его состав варьируется в зависимости от месторождения, но основу всегда составляют насыщенные углеводороды — алканы с небольшим числом атомов углерода, такие как метан ($CH_4$), этан ($C_2H_6$), пропан ($C_3H_8$) и бутаны ($C_4H_{10}$).

Проанализируем наличие в составе ПНГ классов соединений, перечисленных в вариантах ответа:

1) алкены

Алкены — это ненасыщенные углеводороды, содержащие одну или несколько двойных связей C=C. Они являются продуктами химической переработки нефти (например, крекинга), а не её природными компонентами. В составе природного и попутного нефтяного газа алкены отсутствуют, так как они более химически активны и менее стабильны, чем алканы.

2) алкины

Алкины — это ненасыщенные углеводороды с тройной связью C≡C. Они еще более реакционноспособны и нестабильны, чем алкены. Алкины не встречаются в природных ископаемых топливах, таких как нефть или природный газ.

3) арены

Арены (ароматические углеводороды), например, бензол ($C_6H_6$), являются важной составной частью жидкой фракции нефти. Однако они не входят в состав попутного нефтяного газа из-за своих относительно высоких температур кипения, по причине которых при пластовых условиях они остаются в жидком состоянии.

Таким образом, в составе попутного нефтяного газа отсутствуют все перечисленные классы соединений: алкены, алкины и арены. Следовательно, правильным является четвертый вариант ответа.

Ответ: 4) все предыдущие ответы верны