Номер 3, страница 222 - 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) озоно воздушную смесь? Дайте обоснованный ответ.

Для ускорения процесса окисления органических загрязнителей в воде необходимо выбрать реагент, который является сильным окислителем и при этом не образует токсичных побочных продуктов, а в идеале — способствует естественным процессам самоочищения. Рассмотрим предложенные варианты с этой точки зрения.

а) пероксид водорода

Пероксид водорода ($H_2O_2$) — сильный окислитель. Его ключевое преимущество в том, что он разлагается на экологически безопасные продукты — воду и кислород: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2o + O_2$. Выделяющийся кислород дополнительно насыщает воду, что интенсифицирует природные аэробные процессы окисления. Эффективность $H_2O_2$ значительно возрастает в так называемых процессах расширенного окисления (например, при УФ-облучении или в присутствии ионов железа), где образуются гидроксильные радикалы ($\cdot OH$) — чрезвычайно активные частицы, способные разрушать даже самые стойкие органические загрязнители. Это делает пероксид водорода современным и «зеленым» реагентом для очистки воды.

б) хлор или его кислородсодержащие производные

Хлор ($Cl_2$) и его производные (например, гипохлориты) являются эффективными окислителями и широко используются для дезинфекции воды. Однако их применение для окисления органических веществ имеет серьезный недостаток: они вступают в реакции с органикой с образованием большого ассортимента токсичных и канцерогенных хлорорганических соединений (побочных продуктов обеззараживания), таких как хлороформ ($CHCl_3$) и другие тригалометаны. Это приводит к вторичному, химическому загрязнению воды, что делает данный метод нежелательным для основной стадии очистки от органики.

в) озоновоздушную смесь

Озон ($O_3$) — один из самых мощных окислителей, известных в химии воды, его окислительный потенциал выше, чем у хлора и пероксида водорода. Он очень быстро и неселективно реагирует с большинством органических загрязнителей. Продуктом распада самого озона является молекулярный кислород ($2O_3 \rightarrow 3O_2$), который, как и в случае с пероксидом водорода, обогащает воду и способствует естественному самоочищению. В отличие от хлора, озон не образует хлорорганических токсинов. Хотя при наличии в воде бромид-ионов возможно образование броматов, в целом озонирование считается одной из самых передовых и экологически чистых технологий глубокой очистки воды от органики.

Ответ: Наиболее предпочтительным реагентом для ускорения процесса окисления органических загрязнителей является в) озоновоздушная смесь. Обоснование: озон ($O_3$) — один из самых сильных окислителей, он быстро и эффективно разрушает органические молекулы. Продуктом его распада является кислород ($O_2$), который безвреден и даже полезен для водной экосистемы. В отличие от озона, хлор (б) образует токсичные и канцерогенные побочные продукты. Пероксид водорода (а) также является хорошим, экологически чистым вариантом, но озон, как правило, обладает большей окислительной активностью и скоростью реакции.