Номер 6, страница 23, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Можно ли бороться с попаданием в атмосферу оксидов азота? Предложите пути выхода из этой проблемы.

Да, с попаданием в атмосферу оксидов азота (обозначаются как $NO_x$) можно и нужно бороться. Оксиды азота являются опасными загрязнителями, которые способствуют образованию кислотных дождей, фотохимического смога и вызывают проблемы с дыхательной системой у людей. Основные источники антропогенных выбросов $NO_x$ — это процессы высокотемпературного сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания (транспорт) и на тепловых электростанциях (энергетика).

Существует комплексный подход к решению этой проблемы, включающий технологические, организационные и экономические меры.

Основные пути решения проблемы:

1. Очистка отходящих газов (пост-обработка)

   Эти методы применяются для удаления уже образовавшихся оксидов азота из выхлопных и дымовых газов.

   • Селективное каталитическое восстановление (СКВ, или SCR): Это наиболее эффективный метод для промышленных установок и ТЭЦ. В отходящие газы впрыскивается реагент (аммиак $NH_3$ или мочевина), который на поверхности катализатора вступает в реакцию с оксидами азота, превращая их в безвредный молекулярный азот ($N_2$) и воду ($H_2O$). Пример реакции: $4No + 4NH_3 + O_2 \rightarrow 4N_2 + 6H_2O$.

   • Селективное некаталитическое восстановление (СНКВ, или SNCR): Аналогичен СКВ, но проводится без катализатора при более высоких температурах (850–1100 o C). Менее эффективен, но дешевле в установке.

   • Каталитические нейтрализаторы в автомобилях: Современные автомобили оснащены трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами, которые, помимо окисления угарного газа и несгоревших углеводородов, восстанавливают оксиды азота до $N_2$ с помощью катализаторов на основе родия (Rh).

2. Оптимизация процесса сжигания

   Эти методы направлены на минимизацию образования $NO_x$ в процессе горения, так как их формирование напрямую зависит от температуры.

   • Использование низкоэмиссионных горелок (Low-NOx burners): Создание условий для ступенчатого сжигания топлива, что позволяет избежать пиковых температур и снизить образование $NO_x$.

   • Рециркуляция дымовых газов (Flue Gas Recirculation, FGR): Часть охлажденных выхлопных газов подается обратно в камеру сгорания. Это снижает температуру горения и концентрацию кислорода, что подавляет реакции образования оксидов азота.

   • Впрыск воды или пара: Добавление воды или пара в зону горения снижает температуру пламени и, как следствие, выход $NO_x$.

3. Переход к альтернативным технологиям и повышение эффективности

   Это наиболее кардинальный и долгосрочный путь решения проблемы.

   • Развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ): Замена тепловых электростанций, работающих на ископаемом топливе, на солнечные, ветровые, гидро- и геотермальные электростанции полностью устраняет источник выбросов.

   • Электрификация транспорта: Переход от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания к электромобилям. Это позволяет либо полностью исключить выбросы (при использовании энергии из ВИЭ), либо централизовать их на электростанциях, где их легче контролировать.

   • Повышение энергоэффективности: Уменьшение общего потребления энергии в промышленности, ЖКХ и на транспорте напрямую сокращает объемы сжигаемого топлива и, соответственно, выбросы.

4. Административные и экономические меры

   • Законодательное регулирование: Установление жестких государственных и международных стандартов на выбросы $NO_x$ для новых и существующих предприятий и транспортных средств.

   • Экономическое стимулирование: Введение налогов на выбросы, системы торговли квотами, штрафов за превышение нормативов, а также предоставление субсидий и льгот для тех, кто внедряет чистые технологии.

Ответ: Да, бороться с выбросами оксидов азота в атмосферу возможно. Для этого необходимо применять комплексный подход, включающий: 1) технологическую очистку газов (например, методами каталитического восстановления); 2) оптимизацию процессов сжигания для минимизации образования $NO_x$; 3) глобальный переход на возобновляемые источники энергии и электротранспорт; 4) введение строгих законодательных норм и экономических стимулов.