1
Задача 1
В контактном способе получения серной кислоты SO₂ окисляется до SO₃ на катализаторе:
Правильный ответ: V₂O₅
Оксид ванадия(V) – современный катализатор, заменивший дорогую платину.
Занятие 4
Промышленная неорганика и охрана окружающей среды
Проследим, как производят кислоты, аммиак и металлы. Познакомимся с очисткой воды и промышленных газов, разберём применение электролиза и рассчитаем выход продуктов, расход электроэнергии и количество выбросов.
Базовый уровень
Выберите один вариант ответа и нажмите «Проверить».
2
Задача 2
Аммиак в промышленности синтезируют по процессу:
Правильный ответ: Габер–Бош
N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ (Fe - катализатор, 450°C, 30 МПа) – процесс Габера–Боша.
3
Задача 3
Какой металл получают электролизом расплава его оксида в криолите (Na₃[AlF₆])?
Правильный ответ: Al
Процесс Холла-Эру – основа промышленного получения алюминия.
4
Задача 4
Главный источник SO₂ в атмосфере крупных городов:
Правильный ответ: сжигание угля и мазута на ТЭЦ
Ископаемое топливо содержит примеси серы, при сгорании образуется SO₂.
5
Задача 5
Какой газ вызывает разрушение озонового слоя?
Правильный ответ: фреоны (CFC)
Фреоны (хлорфторуглероды) в стратосфере выделяют атомарный хлор, разрушающий O₃.
6
Задача 6
В доменной печи железо восстанавливают из руды с помощью:
Правильный ответ: кокса (углерода) и CO
3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂ и далее до Fe. Основной восстановитель – CO.
Продвинутый уровень
Выберите один вариант ответа и нажмите «Проверить».
7
Задача 7
Какой газ является основным продуктом каталитического нейтрализатора автомобиля?
Правильный ответ: N₂, CO₂, H₂O
Каталитический нейтрализатор превращает CO, NO и углеводороды в безвредные N₂, CO₂ и H₂O.
8
Задача 8
При электролизе 58,5г NaCl (в расплаве) выделилось:
Правильный ответ: 23г Na и 35,5г Cl₂
n(NaCl) = 1моль. На катоде: Na⁺ + e⁻ → Na (1моль = 23г). На аноде: 2Cl⁻ – 2e⁻ → Cl₂ (0,5моль = 35,5г).
9
Задача 9
Для очистки сточных вод от фенола и других органических загрязнителей наиболее эффективен метод:
Правильный ответ: биологической очистки (активный ил)
микроорганизмы активного ила окисляют органику до CO₂ и H₂O.
10
Задача 10
В производстве азотной кислоты аммиак каталитически окисляется на платинородиевом катализаторе до:
Правильный ответ: NO
4NH₃ + 5O₂ →(Pt/Rh) 4NO + 6H₂O – первая стадия процесса Оствальда.
11
Задача 11
Для улавливания CO₂ на современных производствах часто используют растворы:
Правильный ответ: моноэтаноламина (МЭА)
МЭА обратимо связывает CO₂ с образованием карбамата, что позволяет регенерировать абсорбент.
12
Задача 12
При производстве хлора и NaOH методом электролиза раствора NaCl на мембранном электролизёре, на катоде выделяется:
Правильный ответ: H₂ и образуется NaOH
катод: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻. Образуется NaOH и водород.
13
Задача 13
«Жёсткая» вода содержит избыток ионов:
Правильный ответ: Ca²⁺ и Mg²⁺
именно Ca²⁺ и Mg²⁺ образуют нерастворимые соединения с мылом и накипь в котлах.
Экспертный уровень
Выберите один вариант ответа и нажмите «Проверить».
14
Задача 14
Рассчитайте массу SO₂, которая выделится при сгорании 1т угля, содержащего 2% серы (по массе), на ТЭЦ.
Правильный ответ: 40кг
m(S) = 1000 × 0,02 = 20кг. S + O₂ → SO₂. n(S) = 20/32 = 0,625кмоль. n(SO₂) = 0,625кмоль. m(SO₂) = 0,625 × 64 = 40кг.
15
Задача 15
При синтезе аммиака в реакторе равновесие устанавливается при 500°C и 30 МПа. Выход аммиака составляет около 15%. Сколько килограммов аммиака получится из 1000м³ (н. у.) стехиометрической смеси N₂ + 3H₂ при однократном пропускании?
Правильный ответ: 57кг
1000м³ смеси = 44,64кмоль. Из них N₂ = 11,16кмоль, H₂ = 33,48кмоль. Теоретически NH₃ = 22,32кмоль. Практически: 22,32 × 0,15 = 3,35кмоль = 3,35 × 17 ≈ 56,9кг.
16
Задача 16
В производстве алюминия по Холлу–Эру расходуется огромное количество электроэнергии. Рассчитайте, сколько кВт·ч нужно для получения 1кг алюминия, если напряжение на электролизёре 5 В, а выход по току 90%.
Правильный ответ: 16,5 кВт·ч
Al³⁺ + 3e⁻ → Al. На 1кг Al (37,04моль) нужно 111,11моль e⁻. Q = 111,11 × 96485 (константа) = 1,072 × 10⁷ Кл. W = Q × U = 1,072 × 10⁷ × 5 = 5,36 × 10⁷ Дж. С учётом выхода: W(реал)= 5,36 × 10⁷ / 0,9 = 5,96 × 10⁷ Дж = 16,5 кВт·ч.
17
Задача 17
Тяжёлые металлы (Hg, Pb, Cd) опасны тем, что:
Правильный ответ: биоаккумулируются в пищевых цепях
биоаккумуляция – процесс накопления тяжёлых металлов в организмах с повышением концентрации по мере продвижения вверх по пищевой цепи.
18
Задача 18
В производстве серной кислоты на стадии абсорбции SO₃ используют не воду, а 98%‑ную H₂SO₄. Выберите причину.
Правильный ответ: Во избежание образования серного тумана
При растворении SO₃ в воде образуется трудно уловимый туман серной кислоты (из-за высокой экзотермичности). 98%‑ная H₂SO₃ имеет низкое давление паров воды, что предотвращает образование тумана и обеспечивает эффективную абсорбцию.
19
Задача 19
Для улавливания SO₂ из дымовых газов используют аммиачно-сульфатный метод. Выберите пару уравнений реакций, происходящих при обработке газа аммиаком и последующем окислении.
Правильный ответ: SO₂ + 2NH₃ + H₂O → (NH₄)₂SO₃
2(NH₄)₂SO₃ + O₂ → 2(NH₄)₂SO₄
SO₂ + 2NH₃ + H₂O → (NH₄)₂SO₃ (сульфит аммония). 2(NH₄)₂SO₃ + O₂ → 2(NH₄)₂SO₄ (сульфат аммония — удобрение). Преимущество: получение ценного удобрения вместо отходов.
20
Задача 20
В биологическом очистном сооружении объёмом 1000м³ за сутки обрабатывается сточная вода с ХПК (химическим потреблением кислорода) 500мг/л. Рассчитайте, сколько килограммов O₂ потребуется микроорганизмам для полного окисления органики.
Правильный ответ: 500кг
Объём воды: 1000м³ = 10⁶ л. ХПК = 500мг/л. m(O₂) = 500 × 10⁶ мг = 500 × 10³ г = 500кг.