Номер 1, страница 214 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Вопросы в начале параграфа. Параграф 47. Химическая промышленность и окружающая среда. Глава VIII. Химия и жизнь - номер 1, страница 214.

Условие.

• Какие экологические проблемы возникают при производстве серной кислоты?

Решение.

Решение 2.

Производство серной кислоты, являясь одним из ключевых многотоннажных химических производств, сопряжено с рядом серьезных экологических проблем. Основные негативные воздействия связаны с выбросами в атмосферу, образованием промышленных отходов и тепловым загрязнением окружающей среды.

1. Загрязнение атмосферы

Это главная экологическая проблема сернокислотного производства. Основными загрязнителями являются оксиды серы ($SO_2$ и $SO_3$), пыль и туман серной кислоты. Выбросы происходят на всех стадиях процесса. Во-первых, при обжиге серосодержащего сырья (например, пирита $FeS_2$) образуется сернистый газ $SO_2$. Во-вторых, ключевая стадия окисления сернистого газа в серный ангидрид ($2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$) является обратимой, поэтому часть $SO_2$ не вступает в реакцию и попадает в отходящие газы. Даже при использовании современных технологий с эффективностью 99,7-99,9% (метод двойного контактирования), остаточные выбросы $SO_2$ могут быть значительными в масштабах крупного завода. В-третьих, на стадии поглощения $SO_3$ также возможен его частичный выброс и образование трудноуловимого тумана серной кислоты ($H_2SO_4$). Попадая в атмосферу, оксиды серы взаимодействуют с влагой, образуя кислотные дожди. Кислотные дожди, в свою очередь, закисляют почвы и водоемы, что приводит к гибели флоры и фауны, а также вызывают коррозию зданий, металлических конструкций и памятников культуры.

2. Образование твердых отходов

При использовании в качестве сырья колчедана (пирита) образуется большое количество твердого отхода — пиритного огарка, состоящего в основном из оксида железа(III) ($Fe_2O_3$). Хотя этот материал может быть использован в строительной индустрии (например, при производстве цемента) или в черной металлургии, его хранение на отвалах представляет экологическую опасность. Огарок часто содержит примеси токсичных элементов, таких как мышьяк, селен, свинец, кадмий, которые могут вымываться осадками и загрязнять почву и грунтовые воды.

3. Тепловое загрязнение

Все основные химические реакции в производстве серной кислоты (обжиг, окисление $SO_2$, абсорбция $SO_3$) являются экзотермическими, то есть протекают с выделением большого количества тепла. Для охлаждения реакторов и теплообменников используется вода, которая после этого сбрасывается в природные водоемы. Такой сброс нагретой воды (тепловое загрязнение) приводит к уменьшению содержания растворенного кислорода в воде, нарушению температурного режима водоема и, как следствие, к угнетению или гибели водных организмов.

4. Загрязнение почв и водных ресурсов

Помимо загрязнения от отвалов огарка, существует риск прямого загрязнения почв и вод. Аварийные разливы концентрированной серной кислоты — чрезвычайно агрессивного и едкого вещества — могут привести к химическим ожогам почвы, уничтожению растительности и микроорганизмов на больших территориях. Сточные воды, образующиеся при промывке оборудования и очистке газов, также могут содержать кислоты и другие вредные примеси и требуют обязательной нейтрализации и очистки перед сбросом.

Для снижения негативного воздействия на современных предприятиях внедряют комплексные природоохранные меры: устанавливают мощные фильтры для очистки газов, применяют замкнутые циклы водоснабжения, утилизируют выделяющееся тепло для производства электроэнергии и пара, а также комплексно перерабатывают отходы.

Ответ:

Ключевыми экологическими проблемами при производстве серной кислоты являются: загрязнение атмосферы оксидами серы ($SO_2$, $SO_3$) и сернокислотным туманом, что является причиной кислотных дождей; образование токсичных твердых отходов (пиритного огарка); тепловое загрязнение водоемов; риск химического загрязнения почв и вод в результате аварийных разливов и сброса неочищенных стоков.