Министерство образования российской федерации сибирская государственная геодезическая академия

540

О-28

С. А. Степанова физико-химические процессы в техносфере

Задания и методические указания

к их выполнению

для студентов заочной формы обучения

Новосибирск 2004

УДК

ББК

Рецензенты:

Кандидат технических наук, доцент

Новосибирского Государственного Технического Университета

Л.В. Шевницына

Кандидат технических наук, доцент

Сибирской государственной геодезической академии

С.А Степанова

Воробьева Л.Б.

Общая химия: Программа и сборник задач для студентов заочной формы обучения: Методические разработки. – Новосибирск: СГГА, 2003. – 69с.

ISBN5-87693-013-X

Программы и задания составлены в соответствии с требованиями стандартов специальностей и направлений, по которым ведется подготовка специалистов в СГГА. Разработка содержит четыре программы, каждая из которых ориентирована на подготовку по нескольким родственным специальностям и направлениям в объёме 70; 130; 250 и 300 часов. При подготовке программ учитывалось современное состояние химической науки и требования, предъявляемые к инженерам геодезических и приборостроительных производств и бакалаврам технических наук. В программах наряду с обязательными разделами химии присутствуют разделы, изучаемые студентом с учётом специфики направления образования. В разработке по каждой содержательной части программы предусмотрено выполнение задания в форме решения задачи или освещения теоретического вопроса. Задания, относящиеся к вариантной части программы, дифференцированы для каждого направления образования. Последовательность расположения заданий служит установлению логической связи между основными понятиями, раскрытию обобщающих закономерностей.

Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры «Метрологии, стандартизации и сертификации».

Библ. 11, табл 4, приложений 11

УДК 681.7:

ББК 22.34:34.7 Х-281

© Сибирская государственная геодезическая

академия, 2003

ISBN 5-87693-013-X © Воробьёва Л.Б., 2003

Теоретическая часть

I. Загрязнение атмосферы.

Основные газообразные примеси в атмосфере – это СО₂, СО, СН₄, NO, O₃, SO₂, имеющие как природное, так и антропогенное происхождение.

SO₂ окисляется во влажном воздухе, а также фотохимическим путем:

SO_2(Г) + h  SO₂^_(Г)

SO₂^_(Г) + О_2(Г)  SO_3(Г) + О₂^_(Г), где SO₂^ - электронновозбужденная молекула.

Оксиды азота являются важнейшими компонентами фотосмога. Оксиды азота поступают в атмосферу в результате работы автомобильных двигателей. На солнечном свету NO₂ подвергается разложению:

NO_2(Г) + h  NO_(Г) + О_(Г).

Образующийся атмосферный кислород легко вступает в самые разнообразные реакции, в том числе с кислородом, образуя озон:

O_(Г) + O_2(Г) = O_{3(Г) }

Озон способен быстро окислить NO в NO₂:

O_3(Г) + NO_(Г) = NO_2(Г) + O_2(Г)

NO_2(Г) + О_(Г) = NO_(Г) + О_2(Г)

_______________________

О_3(Г) + О_(Г) = 2О_2(Г).

Помимо оксидов азота автомобильные двигатели выбрасывают в атмосферу несгоревшие углеводороды, а также низшие альдегиды. Многие продукты реакции органических соединений с атомарным кислородом и озоном представляют собой свободные радикалы (СН₃^-; С₂Н₅^-). Радикалы являются химически активными частицами и вызывают сложные химические процессы в загрязнённой атмосфере, в результате которых образуются, в частности, очень вредные вещества – пероксиацилнитриты:

R - C – O – O – NO₂, где R – это СН₃^-; С₂Н₅^- и т. д.



О

Озон, образовавшийся в верхних слоях атмосферы по реакции: О₂ + О = О₃, поглощает коротковолновое излучение и диссоциирует: О₃ + h = О₂ + О.

Обнаруженные в последнее время «Озоновые дыры» представляют собой или области с пониженной концентрацией озона в атмосфере, или уменьшение толщины озонового слоя. В настоящее время причиной появления «озоновых дыр» считают воздействие антропогенных фреонов: СF_x Cl_4-x(г).

Оксид углерода (2) – СО – газ без запаха и цвета, является постоянным естественным компонентом атмосферы Земли. Антропогенными источниками СО является неполное сгорание всех видов топлива, крекинг углеводородов и т. д. Оксид углерода (2) обладает невысокой реакционной способностью. Опасен СО тем, что он активно (активнее кислорода в 210 раз) связывается с центральным атомом гемоглобина – Fe, лишая активности часть гемоглобина. Тяжелое отравление оксидом углерода (2) может привести к летальному исходу.

Оксид углерода (4) – СО₂ – ответственен вместе с парами воды за тепловой режим Земли. Колоссальные количества топлива, прежде всего нефти и угля, которые сжигаются в настоящее время в мире, привели к существенному повышению содержания СО₂ в атмосфере. Дальнейшее сжигание топлива теми же темпами приведет к повышению средней температуры поверхности Земли на 3 ⁰ С, что вызовет повышение уровня Океана на 45 м и затопление огромных территорий.

Термином «кислотные дожди» называют все виды метеорологических осадков, рН которых меньше, чем 5,6. В реальной дождевой капле содержится целый набор кислот, которые по их содержанию можно расположить в ряд:

Н₂SO₄ > H₂SO₃ > HNO₃ > HNO₂ > HCOOH > H₂C₂O₄ > CH₃COOH.

Серная кислота, содержание которой в дождевой капле выше остальных кислот, образуется над океаном, в фоновой атмосфере, по трем механизмам:

• окисление сернистой кислоты пероксидом водорода;

• образование серной кислоты в газовой фазе;

• образование серной кислоты в растворе, но с участием радикала – ОН.

Над промышленными районами серная кислота образуется по двум механизмам:

• каталическому;

• радикально-каталическому.