Номер 4, страница 145 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 19. Природный газ и энергетика. Глава 4. Научные основы химического производства - номер 4, страница 145.

Условие.

4. Почему природный газ предпочтительнее каменного угля в качестве топлива?

Решение.

Решение 2.

Природный газ является более предпочтительным топливом по сравнению с каменным углем по ряду ключевых причин, охватывающих экологические, технологические и экономические аспекты.

1. Экологическая чистота. Это одно из главных преимуществ. При сжигании природного газа, который состоит в основном из метана ($CH_4$), образуется значительно меньше вредных веществ. Реакция полного сгорания метана: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$. В результате выделяются в основном углекислый газ и водяной пар, которые менее вредны по сравнению с продуктами горения угля. Каменный уголь, напротив, помимо углерода ($C$) содержит множество примесей, таких как сера ($S$), азот и тяжелые металлы. При его сжигании в атмосферу выбрасываются оксиды серы ($SO_2$), вызывающие кислотные дожди, оксиды азота ($NO_x$), способствующие образованию смога, а также твердые частицы (сажа, зола) и токсичные элементы, например, ртуть. Кроме того, после сжигания угля остается большое количество твердых отходов (золы и шлака), требующих специальной утилизации.

2. Меньшие выбросы парниковых газов. В контексте глобального изменения климата важным фактором является количество выбросов углекислого газа ($CO_2$). Природный газ при сжигании выделяет примерно на 40-50% меньше $CO_2$ на единицу произведенной энергии по сравнению с каменным углем. Это делает его более "дружелюбным" к климату видом ископаемого топлива.

3. Высокая теплотворная способность и эффективность. Удельная теплота сгорания природного газа (около 50 МДж/кг) значительно выше, чем у большинства марок каменного угля (в среднем 20-30 МДж/кг). Это значит, что для получения того же количества энергии газа требуется сжечь меньше по массе. Кроме того, современные газовые теплоэлектростанции, особенно парогазовые установки, имеют более высокий коэффициент полезного действия (КПД может превышать 60%), чем угольные станции (КПД обычно составляет 35-45%), что позволяет получать больше электроэнергии из того же количества топлива.

4. Удобство транспортировки и использования. Природный газ легко транспортируется на огромные расстояния по магистральным газопроводам непосредственно до конечного потребителя, будь то промышленное предприятие или жилой дом. Этот процесс полностью автоматизирован. Уголь же необходимо добывать, обогащать и перевозить железнодорожным, водным или автомобильным транспортом, что связано со значительными логистическими затратами. В использовании газ также удобнее: его подача и горение легко регулируются, он сгорает без остатка, не оставляя золы и сажи, что упрощает эксплуатацию котельного оборудования.

Ответ: Природный газ предпочтительнее каменного угля, так как он является более экологически чистым топливом (при его сгорании выделяется меньше вредных веществ и парниковых газов), обладает большей теплотворной способностью и обеспечивает более высокий КПД при производстве энергии, а также значительно удобнее в транспортировке и использовании.