Номер 3, страница 176, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. В основе самоочищения водоемов от органических загрязнителей лежит процесс их окисления. Если органических веществ в воде немного, то они окисляются растворенным в воде кислородом. Этот процесс ускоряется под действием солнечного света. Способствуют окислению и некоторые микроорганизмы (биологические методы). Существуют и химические методы интенсификации процесса окисления органических загрязнителей в воде. Какой из предложенных ниже реагентов вы выберете для ускорения этого процесса: а) пероксид водорода; б) хлор или его кислородсодержащие производные; в) озоновоздушную смесь? Дайте обоснованный ответ.

Решение

Для интенсификации (ускорения) процесса окисления органических загрязнителей в воде необходимо использовать сильный и при этом экологически безопасный окислитель. Все три предложенных реагента являются окислителями, однако они различаются по своей активности, продуктам реакции и влиянию на экосистему водоема. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

а) пероксид водорода

Пероксид водорода ($H_2O_2$) — это сильный окислитель, который является экологически чистым реагентом, так как продуктами его разложения являются вода и кислород: $2H_2O_2 \to 2H_2o + O_2$. Это свойство делает его привлекательным для использования. Однако его окислительная способность ниже, чем у озона, и для достижения высокой эффективности окисления сложных органических веществ пероксид водорода часто требует активации, например, с помощью ультрафиолетового излучения или в присутствии катализаторов (например, ионов железа в реактиве Фентона), что усложняет и удорожает процесс.

б) хлор или его кислородсодержащие производные

Хлор ($Cl_2$) и его производные (например, гипохлориты) широко применяются для обеззараживания воды благодаря высокой окислительной и бактерицидной активности. Однако их главным и очень серьезным недостатком является взаимодействие с органическими веществами, присутствующими в воде, с образованием широкого спектра токсичных и канцерогенных хлорорганических соединений (например, тригалогенметанов, диоксинов). Эти побочные продукты могут накапливаться в экосистеме, нанося ей значительный вред, что делает этот метод неприемлемым для очистки природных водоемов от органических загрязнений.

в) озоновоздушную смесь

Озоновоздушная смесь ($O_3$) является наиболее предпочтительным выбором. Озон — один из самых сильных известных окислителей, значительно превосходящий по активности и хлор, и пероксид водорода. Он быстро и эффективно окисляет широкий спектр органических загрязнителей, разрушая их до более простых и менее опасных соединений. Ключевым преимуществом озонирования является его экологическая безопасность: озон нестабилен и быстро разлагается до молекулярного кислорода ($2O_3 \to 3O_2$), который дополнительно насыщает воду, способствуя естественным процессам самоочищения и улучшая условия для водных организмов. В отличие от хлорирования, озонирование не приводит к образованию токсичных хлорорганических побочных продуктов.

Таким образом, сравнивая предложенные варианты по эффективности и, что особенно важно, по экологическим последствиям, озоновоздушная смесь представляет собой наилучший реагент для интенсификации процесса самоочищения водоемов.

Ответ:

Для ускорения процесса окисления органических загрязнителей следует выбрать в) озоновоздушную смесь. Этот выбор обоснован тем, что озон является чрезвычайно сильным окислителем, который эффективно разрушает органические вещества, при этом его использование экологически безопасно. Продуктом распада озона является кислород, который полезен для водоема, и в отличие от хлорирования, при озонировании не образуются токсичные и канцерогенные побочные соединения.