Номер 8, страница 201 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

8. Запишите уравнения реакций, которые иллюстрируют процессы разрушения памятников архитектуры.

Процессы разрушения памятников архитектуры, как правило, являются результатом химического воздействия загрязнителей окружающей среды. Основной причиной является кислотный дождь, который образуется при взаимодействии промышленных выбросов (оксидов серы и азота) с атмосферной влагой. Ниже приведены уравнения реакций, иллюстрирующие разрушение различных материалов, используемых в архитектуре.

Разрушение карбонатных пород (мрамор, известняк)

Мрамор и известняк состоят преимущественно из карбоната кальция ($CaCO_3$), который активно реагирует с кислотами, содержащимися в дождевой воде.

1. Взаимодействие с серной кислотой ($H_2SO_4$), основным компонентом кислотных дождей в промышленных районах. В результате реакции образуется гипс ($CaSO_4$), который частично растворяется в воде и вымывается, а частично образует корку на поверхности камня. Эта корка со временем отслаивается, унося с собой частицы памятника.

$CaCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

2. Взаимодействие с азотной кислотой ($HNO_3$), которая также присутствует в кислотных дождях, особенно в городах с интенсивным автомобильным движением. Образующийся нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$) хорошо растворим в воде и легко смывается, что приводит к быстрой эрозии материала.

$CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

3. Взаимодействие с угольной кислотой ($H_2CO_3$). Даже чистый дождь является слабокислым из-за растворенного в нем углекислого газа. Этот процесс приводит к медленному растворению карбоната кальция с образованием растворимого гидрокарбоната кальция ($Ca(HCO_3)_2$).

$CaCO_3 + H_2O + CO_2 \rightleftharpoons Ca(HCO_3)_2$

Ответ:

$CaCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

$CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

$CaCO_3 + H_2O + CO_2 \rightleftharpoons Ca(HCO_3)_2$

Коррозия металлов (железо, бронза)

Металлические конструкции и декоративные элементы памятников подвергаются атмосферной коррозии, которая значительно ускоряется в кислой среде.

1. Коррозия железа и его сплавов (стали). Процесс ржавления — это окисление железа кислородом в присутствии воды. Кислоты выступают в роли катализатора, ускоряя разрушение металла. Образующийся гидроксид железа(III) (ржавчина) имеет рыхлую структуру и не защищает металл от дальнейшей коррозии.

$4Fe + 3O_2 + nH_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 \cdot nH_2O$

2. Коррозия меди и бронзы (сплав меди с оловом). В загрязненной атмосфере, содержащей диоксид серы, на поверхности меди и бронзы образуется зеленый налет сульфата меди, который не является защитным и способствует дальнейшему разрушению металла ("бронзовая болезнь").

$2Cu + 2H_2SO_4 + O_2 \rightarrow 2CuSO_4 + 2H_2O$

Ответ:

$4Fe + 3O_2 + nH_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 \cdot nH_2O$

$2Cu + 2H_2SO_4 + O_2 \rightarrow 2CuSO_4 + 2H_2O$

Разрушение силикатных материалов (песчаник)

Силикатные материалы, такие как песчаник, состоят из зерен кварца ($SiO_2$), скрепленных связующим веществом. Сам кварц химически очень стоек, но связующее вещество может разрушаться.

Если связующим веществом в песчанике является карбонат кальция, он реагирует с кислотными дождями так же, как и мрамор. Разрушение связующего приводит к ослаблению структуры камня и его распаду на отдельные песчинки.

$CaCO_3 (связующее) + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

Ответ:

$CaCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$