Номер 3, страница 228 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 29. Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия. Зелёная химия. Глово 7. Химия в нашей жизни - номер 3, страница 228.

Условие.

3. Какова роль химической науки и производства в создании и разрешении экологических проблем? Приведите примеры.

Решение.

Решение 2.

Химическая наука и производство играют двойственную, противоречивую роль в отношении окружающей среды. С одной стороны, они являются источником многих серьезных экологических проблем, а с другой — предоставляют инструменты и знания для их решения.

Роль в создании экологических проблем

Развитие химической промышленности, направленное на удовлетворение растущих потребностей человечества, привело к значительному негативному воздействию на биосферу.

1. Загрязнение атмосферы. Сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть, газ) на промышленных предприятиях и в двигателях внутреннего сгорания приводит к выбросам оксидов углерода ($CO_2$, $CO$), серы ($SO_2$) и азота ($NO_x$). Эти вещества вызывают парниковый эффект, кислотные дожди и смог.
   Пример: Кислотные дожди, образующиеся при взаимодействии оксидов серы и азота с атмосферной влагой ($SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$), наносят вред лесам, водоемам и разрушают здания.

2. Разрушение озонового слоя. Производство и использование хлорфторуглеродов (фреонов) в качестве хладагентов и пропеллентов в аэрозолях привело к истощению стратосферного озонового слоя, который защищает все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения.
   Пример: Молекулы фреонов, например, $CCl_2F_2$, под действием УФ-излучения в стратосфере высвобождают атомы хлора, которые каталитически разрушают молекулы озона ($O_3$).

3. Загрязнение гидросферы и почвы. Сброс неочищенных промышленных стоков, содержащих тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий), фенолы и другие токсичные органические соединения, отравляет водные экосистемы. Использование в сельском хозяйстве избыточного количества минеральных удобрений и пестицидов приводит к их смыву в водоемы (вызывая эвтрофикацию — "цветение" воды) и накоплению в почве.
   Пример: Широкое использование пестицида ДДТ в середине XX века привело к его накоплению в пищевых цепях и оказало губительное воздействие на популяции птиц.

4. Пластиковое загрязнение. Массовое производство синтетических полимеров (пластмасс), которые не разлагаются в природе сотнями лет, создало глобальную проблему накопления пластикового мусора в окружающей среде, особенно в Мировом океане, где он распадается на опасный микропластик.

Роль в разрешении экологических проблем

В то же время, химия является ключом к преодолению созданных ею же проблем. Современная химическая наука активно работает над созданием "зеленых" технологий и методов защиты окружающей среды.

1. Мониторинг и контроль загрязнений. Химики разрабатывают высокочувствительные методы анализа (например, хроматографию, атомно-абсорбционную спектрометрию), позволяющие с высокой точностью определять содержание загрязняющих веществ в воздухе, воде и почве. Это первый и необходимый шаг для борьбы с загрязнением.
   Пример: Установка датчиков на промышленных трубах для непрерывного контроля выбросов $SO_2$ и $NO_x$.

2. Создание очистных технологий. Химическая инженерия разрабатывает и совершенствует системы очистки.
   Пример: Автомобильные каталитические нейтрализаторы, в которых нанесенные на керамический носитель катализаторы (платина, палладий, родий) превращают токсичные выхлопные газы ($CO$, $NO_x$, углеводороды) в безвредные вещества ($CO_2$, $N_2$, $H_2O$). Другой пример — фильтры для очистки промышленных стоков с использованием ионообменных смол или мембран обратного осмоса.

3. Развитие "зеленой химии". Это направление нацелено на разработку химических процессов, которые минимизируют или полностью исключают использование и образование вредных веществ.
   Пример: Создание биоразлагаемых пластиков (например, на основе полилактида, получаемого из кукурузного крахмала), которые могут разлагаться в компосте. Использование более безопасных растворителей, таких как вода или сверхкритический диоксид углерода, вместо токсичных органических растворителей.

4. Разработка альтернативных источников энергии. Химическая наука играет центральную роль в создании технологий для устойчивой энергетики, чтобы заменить ископаемое топливо.
   Пример: Разработка новых материалов для более эффективных солнечных батарей (фотовольтаики), создание высокоемких аккумуляторов (например, литий-ионных) для электромобилей и хранения энергии, а также исследования в области получения и хранения водорода как экологически чистого топлива.

Ответ: Химическая наука и производство несут ответственность за возникновение многих экологических проблем, таких как загрязнение атмосферы, воды и почвы, разрушение озонового слоя и накопление пластиковых отходов. Примерами служат выбросы $SO_2$, приводящие к кислотным дождям, и использование фреонов, разрушающих озон. Однако химия также предоставляет ключевые решения этих проблем: разработку методов экологического мониторинга, создание технологий очистки (например, каталитических нейтрализаторов в автомобилях), развитие принципов "зеленой химии" (создание биоразлагаемых пластиков) и разработку альтернативных источников энергии (солнечные батареи, аккумуляторы).