Номер 3, страница 86, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Расскажите об экологических воздействиях оксида азота на окружающую среду.

Оксиды азота, в первую очередь оксид азота(II) ($NO$) и диоксид азота ($NO_2$), собирательно обозначаемые как $NO_x$, являются одними из основных загрязнителей атмосферы. Они образуются в основном при высокотемпературных процессах горения, например, в двигателях автомобилей и на тепловых электростанциях. Их воздействие на окружающую среду многогранно и носит преимущественно негативный характер.

Кислотные дожди

Оксиды азота являются одной из главных причин образования кислотных дождей. Попадая в атмосферу, оксид азота(II) легко окисляется кислородом воздуха до диоксида азота:

$2No + O_2 \rightarrow 2NO_2$

Диоксид азота, в свою очередь, взаимодействует с водяным паром в атмосфере, образуя азотную ($HNO_3$) и азотистую ($HNO_2$) кислоты. Эти кислоты растворяются в облаках и выпадают на землю вместе с осадками (дождем, снегом, туманом).

$2NO_2 + H_2o \rightarrow HNO_3 + HNO_2$

В присутствии избытка кислорода в атмосфере преимущественно образуется азотная кислота, которая является сильной и стабильной:

$4NO_2 + O_2 + 2H_2o \rightarrow 4HNO_3$

Последствия кислотных дождей разрушительны:

• Закисление почв и водоемов: Это приводит к гибели рыбы и других водных организмов, а также к вымыванию из почвы важных питательных веществ и высвобождению токсичных металлов, что угнетает рост растений.
• Повреждение лесов: Кислотные дожди повреждают листья и хвою деревьев, делая их более уязвимыми для болезней, вредителей и холода.
• Разрушение зданий и памятников: Кислоты вступают в реакцию с материалами, такими как известняк, мрамор и металлы, вызывая их коррозию и ускоренное разрушение.

Ответ: Оксиды азота в атмосфере превращаются в азотную и азотистую кислоты, которые выпадают в виде кислотных дождей, нанося вред лесам, водоемам, почве и сооружениям.

Образование фотохимического смога и приземного озона

Оксиды азота играют ключевую роль в образовании фотохимического смога — опасного явления, характерного для крупных городов с интенсивным солнечным излучением и автомобильным движением. Процесс инициируется фотолизом (расщеплением под действием ультрафиолетового излучения Солнца) диоксида азота:

$NO_2 + h\nu \rightarrow No + O$

Атомарный кислород ($\text{O}$) очень реакционноспособен и немедленно вступает в реакцию с молекулярным кислородом ($O_2$), образуя тропосферный (приземный) озон ($O_3$):

$o + O_2 \rightarrow O_3$

Приземный озон, в отличие от стратосферного, который защищает Землю от УФ-излучения, является сильным окислителем и токсичным веществом. Он вызывает раздражение дыхательных путей у людей, повреждает растения, снижая урожайность, и разрушает материалы, такие как резина. В присутствии летучих органических соединений (ЛОС), выбрасываемых автомобилями и промышленностью, этот цикл нарушается, что приводит к накоплению озона и других токсичных продуктов (например, пероксиацетилнитратов), образующих смог. Сам диоксид азота имеет бурый цвет, который и придает смогу характерный рыжеватый оттенок.

Ответ: Под действием солнечного света оксиды азота инициируют цепь химических реакций, приводящих к образованию токсичного приземного озона и фотохимического смога.

Эвтрофикация водоемов

Азот является важным биогенным элементом, необходимым для роста растений и водорослей. Оксиды азота, осаждаясь из атмосферы на поверхность суши и воды, действуют как азотное удобрение. Попадание избыточного количества соединений азота в водные экосистемы (озера, реки, прибрежные морские зоны) вызывает их эвтрофикацию — перенасыщение питательными веществами. Это приводит к бурному, неконтролируемому росту водорослей ("цветению" воды). Когда водоросли отмирают, на их разложение бактериями расходуется большое количество растворенного в воде кислорода. Это вызывает гипоксию (недостаток кислорода), что ведет к массовой гибели рыбы и других водных обитателей, создавая так называемые "мертвые зоны".

Ответ: Осаждение оксидов азота из атмосферы приводит к перенасыщению водоемов азотом (эвтрофикации), что вызывает "цветение" воды, дефицит кислорода и гибель водных организмов.

Прямое воздействие на живые организмы и климат

Помимо косвенных эффектов, оксиды азота оказывают и прямое негативное влияние на живые организмы.

• На человека: Диоксид азота ($NO_2$) является токсичным газом. При вдыхании он проникает глубоко в легкие, вызывая воспаление дыхательных путей, кашель, снижение функции легких. Длительное воздействие повышает восприимчивость к респираторным инфекциям и может усугублять хронические заболевания, такие как астма.
• На растения: Высокие концентрации $NO_x$ могут напрямую повреждать клеточные мембраны растений, замедляя их рост и процесс фотосинтеза.

Ответ: Оксиды азота, в частности $NO_2$, токсичны для человека, вызывая респираторные заболевания, и угнетают рост растений. Другой оксид, $N_2O$, является сильным парниковым газом и способствует глобальному потеплению.