Номер 1, страница 258 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Используя ресурсы Интернета, подготовьте сообщение об областях применения метана.

Метан (химическая формула $CH_4$) — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха (запах бытовому газу придают специальные добавки — одоранты). Он является основным компонентом природного газа (до 98%), а также попутных нефтяных газов, болотного и рудничного газов. Благодаря своей доступности и высокой теплоте сгорания, метан нашел широчайшее применение в различных отраслях промышленности и в быту.

1. Использование в качестве топлива

Основная и наиболее масштабная область применения метана — это его использование в качестве высокоэффективного и экологически относительно чистого топлива.

В энергетике: Метан сжигают на тепловых электростанциях (ТЭЦ) для выработки электроэнергии и тепла. Процесс горения метана описывается уравнением: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$. Этот процесс сопровождается выделением большого количества энергии.

В быту: Природный газ на основе метана используется для приготовления пищи на газовых плитах, для отопления жилых домов и подогрева воды в газовых колонках и котлах.

В качестве моторного топлива: Метан используется как топливо для двигателей внутреннего сгорания. Применяется в двух видах: компримированный (сжатый) природный газ (КПГ) и сжиженный природный газ (СПГ). Автомобили, автобусы, железнодорожный и водный транспорт все чаще переводят на метановое топливо из-за его дешевизны и меньшего количества вредных выбросов по сравнению с бензином и дизельным топливом.

Ответ: Главная область применения метана — это топливно-энергетический комплекс, где он используется для производства электроэнергии и тепла, в бытовых целях и как моторное топливо для транспорта.

2. Сырьё в химической промышленности

Метан является важнейшим сырьем для органического синтеза. Из него получают множество ценных продуктов.

Производство синтез-газа: Паровой или углекислотной конверсией метана получают синтез-газ (смесь оксида углерода(II) и водорода): $CH_4 + H_2O \rightleftarrows CO + 3H_2$. Синтез-газ, в свою очередь, является основой для производства метанола ($CH_3OH$), синтетического жидкого топлива (процесс Фишера-Тропша) и многих других органических соединений.

Получение водорода: Значительная часть производимого в мире водорода получается из метана. Водород необходим для синтеза аммиака ($NH_3$), который является основой для производства азотных удобрений.

Производство ацетилена: Путем пиролиза (нагревания до высоких температур без доступа воздуха) из метана получают ацетилен ($C_2H_2$): $2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} C_2H_2 + 3H_2$. Ацетилен используется для газовой сварки и резки металлов, а также в органическом синтезе.

Получение сажи (технического углерода): При неполном сгорании или термическом разложении метана образуется сажа: $CH_4 \rightarrow C + 2H_2$. Сажу используют в качестве наполнителя при производстве резины (например, автомобильных шин), а также как черный пигмент в полиграфии и лакокрасочной промышленности.

Производство хлорпроизводных метана: В результате реакции метана с хлором получают хлороформ ($CHCl_3$), четыреххлористый углерод ($CCl_4$) и другие хлорметаны, которые применяются как растворители и хладагенты.

Ответ: В химической промышленности метан является ключевым сырьем для получения водорода, синтез-газа, ацетилена, сажи и хлорпроизводных, которые, в свою очередь, используются для производства удобрений, пластмасс, каучуков, растворителей и других важных продуктов.

3. Другие области применения

Существуют и другие, более специфические сферы использования метана.

Ракетное топливо: Сжиженный метан в паре с жидким кислородом рассматривается как перспективная и эффективная топливная пара для ракетных двигателей. Он менее токсичен и более дешев, чем традиционные компоненты ракетного топлива.

Хладагент: В некоторых промышленных холодильных установках метан может использоваться в качестве хладагента.

Ответ: К прочим областям применения метана относятся его использование в качестве компонента ракетного топлива и в роли хладагента в промышленных установках.