Проблема, страница 225 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 29. Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия. Зелёная химия. Глово 7. Химия в нашей жизни - страница 225.

Условие.

Проблема. Подумайте, какой вред окружающей среде может нанести производство серной кислоты.

Решение.

Решение 2.

Решение

Производство серной кислоты является источником комплексного негативного воздействия на окружающую среду, затрагивающего атмосферу, гидросферу и литосферу. Основные виды вреда можно сгруппировать следующим образом.

1. Загрязнение атмосферы

Это главный фактор вредного воздействия. В атмосферу выбрасываются газообразные вещества, образующиеся на разных стадиях технологического процесса.

• Выбросы диоксида серы ($SO_2$). Сернистый газ ($SO_2$) образуется на первой стадии при обжиге серосодержащего сырья (серы $S$, пирита $FeS_2$). Несмотря на то, что в современных производствах по методу двойного контактирования степень превращения $SO_2$ в $SO_3$ превышает 99.7%, остаточное количество сернистого газа попадает в атмосферу. $SO_2$ токсичен для живых организмов и является одним из основных компонентов смога.
• Выбросы триоксида серы ($SO_3$) и сернокислотного тумана. На стадии поглощения серного ангидрида ($SO_3$) не все его молекулы успевают прореагировать, что приводит к выбросу $SO_3$ и аэрозоля (тумана) из мельчайших капель серной кислоты ($H_2SO_4$) в атмосферу.
• Формирование кислотных дождей. Это наиболее известное последствие выбросов оксидов серы. Взаимодействуя с атмосферной влагой, они образуют кислоты:
  $SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$ (сернистая кислота)
  $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$ (серная кислота)
  Кислотные дожди вызывают закисление почв и водоемов (что ведет к гибели лесов и водных обитателей), ускоряют коррозию металлов и разрушение строительных материалов (известняка, мрамора).

2. Образование твердых отходов и загрязнение почв

Работа сернокислотных заводов сопровождается образованием большого объема отходов.

• Пиритный огарок. При использовании колчедана ($FeS_2$) в качестве сырья образуется побочный продукт – огарок, состоящий в основном из оксида железа ($Fe_2O_3$). Этот отход часто содержит примеси токсичных элементов, таких как мышьяк (As), свинец (Pb), кадмий (Cd), которые могут вымываться и загрязнять почву и грунтовые воды.
• Отработанный катализатор. Катализатор на основе оксида ванадия ($V_2O_5$), используемый для окисления $SO_2$, со временем дезактивируется и становится опасным отходом, требующим специальной утилизации.

3. Загрязнение водных ресурсов

Сернокислотное производство потребляет и загрязняет воду.

• Тепловое загрязнение. Реакции получения серной кислоты экзотермичны, то есть протекают с выделением большого количества тепла. Для охлаждения реакторов используется вода, которая затем, будучи нагретой, сбрасывается в водоемы. Это приводит к повышению температуры воды, снижению в ней концентрации кислорода и, как следствие, к нарушению водных экосистем.
• Химическое загрязнение. Аварийные разливы концентрированной серной кислоты или олеума при производстве или транспортировке представляют огромную опасность. Попадая в почву или водоемы, кислота вызывает их сильное закисление, приводя к химическим ожогам и массовой гибели флоры и фауны.

Для снижения вредного воздействия на современных предприятиях внедряют передовые технологии: системы двойного контактирования и двойной абсорбции для максимального улавливания оксидов серы, утилизацию тепла реакций, переработку отходов и создание замкнутых систем водопользования.

Ответ: Производство серной кислоты наносит вред окружающей среде в основном через загрязнение атмосферы оксидами серы ($SO_2$, $SO_3$), что является причиной кислотных дождей. Также происходит загрязнение почвы и водных ресурсов твердыми токсичными отходами (пиритный огарок, отработанный катализатор), тепловое загрязнение водоемов сточными водами, и существует риск химического загрязнения в результате аварийных разливов кислоты.