Судя по высоким темпам роста мирового газомоторного рынка в последнее десятилетие, можно утверждать, что перевод автотранспорта на газомоторное топливо – общемировая тенденция, которая в ближайшем будущем сохранится и усилится. Надеюсь, моя книга поможет менеджерам газомоторной сферы, предпринимателям и автовладельцам максимально эффективно использовать возможности развивающегося рынка КПГ.
* * *
компанией ЛитРес .
Глава 1. Природный газ как моторное топливо
КПГ, или Сжатый метан
Природный газ, который промышленным способом добывают из недр Земли, на 70-98% состоит из метана – простейшего углеводорода без цвета и запаха. В числе его компонентов также присутствуют более тяжелые углероды (этан, пропан, бутан) и некоторые неуглеродные вещества (водород, сероводород, азот и др).
Чтобы потребители могли вовремя отреагировать на утечки природного газа в его состав специально добавляют одоранты – ароматизирующие примеси в незначительных, а потому не представляющих угрозу здоровью, количествах. Чаще всего в качестве одорантов используют серосодержащие органические соединения, обдающие неприятным запахом, который заставляет обратить на себя внимание.
«На сегодняшний день природный газ является наиболее значимым альтернативным топливом.»
– ТимКеллер, Erdgas Mobil GmbH
Поскольку в качестве топлива используются только углероды, то сразу после добычи природный газ очищается от неуглеродных примесей. Из очищенной смеси углеродов отдельно извлекается метан, который обычно и называют природным газом, а также смесь пропана и бутана, которая являет собой отдельный продукт и обычно называется «углеводородным газом» или «сжиженным углеводородным газом» (СУВГ). По сути настоящий природный газ – это смесь углеродных газов, которые в целях потребления промышленным способом отделяются друг от друга.
Область применения природного газа очень широка. Он используется как источник электрической и тепловой энергии, в химической промышленности, а также в качестве моторного топлива в сжатом или сжиженном виде. Именно это качество природного газа (далее под ним я буду иметь в виду только очищенный метан) является темой этой книги.
Любой газ для использования в качестве моторного топлива сжимают или сжижают, чтобы сократить объем и тем самым упростить и удешевить транспортировку и использование. Объем сжатого метана сокращается в 200-250 раз, сжиженного – в 600 раз.
Сжижение позволяет максимально сократить объем газа, поэтому на первый взгляд сжижение кажется более выгодным, но поскольку это более сложный и дорогой технологический процесс, что резко увеличивает производственные затраты, то метан для использования в качестве автомобильного топлива обычно не сжижают, а сжимают.
Также следует заметить, что энергоотдача пропан-бутановой смеси (СУВГ) почти на 25% ниже, чем энергоотдача метана. То есть пропан-бутана нужно как минимум на 25% больше, чем метана, чтобы проехать одно и то же расстояние, поскольку сжиженная пропан-бутановая смесь не во столько раз дешевле сжатого метана, во сколько раз в отличие от него меньше места занимает в баллоне. СУВГ дешевле бензина на 40-50%, в то время как КПГ дешевле на 30-50%.
Хотя на сегодняшний день использовать сжиженную пропан-бутановую смесь финансово выгоднее, чем сжатый метан, это преимущество временное. Учитывая тот факт, что запасы пропана и бутана гораздо ниже запасов метана, будущее газомоторного топлива за метаном. Точнее за сжиженным метаном или компримированным природным газом (далее – КПГ).
Сжатие метана происходит путем внешнего давления. Очищенный метан сжимают при помощи компрессора и закачивают в специальные баллоны, которые способны выдержать определенный уровень давления. После добычи природный газ доставляютна завод илиавтомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС) по подземному газопроводу, где он очищается, измеряется и сжимается для последующей заправки автомобилей конечными пользователями.
Экологически чистое топливо
Газификация автомобильного транспорта в первую очередь вызвана необходимостью улучшить экологическую ситуацию в крупных городах, жители которых задыхаются от смога. Из-за загрязнения воздуха, которое по оценкам специалистов от 50 до 90% вызвано выбросами вредных веществ при эксплуатации автотранспорта, люди часто страдают от заболеваний дыхательных путей, онкологических и других серьезных болезней.
Эксперты считают, что при массовом использовании автомобилей на газомоторном топливе вред выбросов для здоровья человека на 60% ниже, чем при массовом использовании бензина и дизельного топлива. Кроме этого перевод 20 млн единиц транспорта на газ в мировом масштабе позволит на 20% сократить парниковые выбросы.
Таблица 1. Удельные выбросы токсичных веществ автомобильными ДВС
Сгорая, метан выделяет в основном воду и углекислый газ. Нет ни золы, ни копоти, портящих двигатели и загрязняющих атмосферу.
КПГ в отличие от бензина и по сравнению с ним:
полностью избавляет выбросы от свинцовых соединений, поскольку не содержит свинца;
в 5 раз снижает количество выбросов окиси углерода;
в 2 раза снижает количество выбросов несгоревших углеводородов;
в 9 раз снижает задымленность атмосферы;
в 2 раза снижет уровень шума при работе двигателя, что также очень важно для больших шумных городов.
КПГ содержит немного серы, ароматических углеводородов и других примесей. То есть продукты его сгорания не являются абсолютно безвредными для человека, но все же метан одно из самых экологически чистых видов моторного топлива, поэтому его использование устраняет и уменьшает ряд серьезных экологических проблем.
Стандарты качества моторного топлива постоянно меняются. Требования к его экологической чистотевсе время повышаются, поскольку чем оно чище, тем безопаснее и дешевле обходится эксплуатация автомобильного двигателя и меньший вред наносится окружающей среде.
Природный газ позволяет перейти на использование экологически чистого моторного топлива, которое соответствует стандарту Евро 5, быстро окупив вложения на переоборудование авто за счет его более низкой стоимости по сравнению с бензином и дизельным топливом.
К метану технически невозможно добавить какую-то химическую смесь, поэтому он не может быть некачественным. Его только можно плохо очистить от углеводородных или неуглеродных примесей, однако современные технологии позволяют делать это на достаточно высоком уровне, чтобы потребители не волновались за чистоту КПГ.
Экономическая выгода
Актуальность перевода автотранспорта на газ вызвана не только необходимостью улучшить экологическую обстановку, проблемы с которой сказываются на состоянии здоровья населения и, как следствие, понижают качество жизни, уровень производительности труда и требуют увеличения расходов на медицину, но и многими другими причинами.
«Мировые лидеры по числу газобаллонных автомобилей – Иран, Аргентина, Бразилия, Индия, Китай, Италия. Если сравнить этот список со списком наиболее развивающихся экономик мира, то можно найти прямую связь. Экономичность, экологичность и безопасность – вот три составляющие, которые характеризуют газовое топливо.»
– Рафаэль Батыршин, Альфред Гатиятов, ООО «РариТЭК»
Обратить внимание на газомоторное топливо многие страны мира вынуждает дефицит и дороговизна бензина, зависимость от импортного топлива, необходимость сократить темпы инфляции, которые частично зависят от роста цен на моторное топливо, удешевить моторное топливо для населения и организаций, рационально использовать природные ресурсы и необходимость повысить бюджетную эффективность.
Сжатый метан стоит в 2-3 раза дешевле, чем бензин А-92. Его использование в качестве моторного топлива на 15-20% уменьшает эксплуатационные расходы автомобиля.
Все это делает природный газ самым низко затратным способом перехода на экологически чистый вид топлива как для частных автовладельцев и коммерческих предприятий, обладающих собственным автопарком, так и для коммунальных служб.
Преимущества газификации автомобиля:
не требует переделки двигателя;
увеличивает срок службы двигателя в 2 раза, поскольку тот меньше загрязняется продуктами сгорания;
увеличивает срок службы моторных масел в 1,5-2,0 раза;
увеличивает срок службы свечей зажигания на 40%;
делает работу двигателя более пожаробезопасной, поскольку при утечке метан не скапливается, а быстро улетучивается.
Некоторые эксперты предлагают отнести метан к числу возобновляемых источников энергии, поскольку его можно производить промышленным способом (биометан), используя органические отходы, что одновременно решает и часть экологических, и часть экономических (энергетических) проблем человечества.
Как я уже неоднократно писал, развитие газомоторного рынка, которое снизит уровень негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду и здоровье населения, требует решения ряда задач научного, технического и организационного характера. В их числе которых:
«сокращение выбросов загрязняющих веществ автотранспортом вследствие применения экологически чистого топлива;
расширение и стабилизацию рынка моторных топлив за счет увеличения доли использования газового топлива;
введение новых мощностей по производству КПГ позволит обеспечить внутренние потребности в автомобильном топливе в долгосрочной перспективе;
повышение эффективности использования существующих мощностей с целью энергосбережения;
наращивание инвестиций в реальную экономику в посткризисный период;
внедрение новых технологий во все отрасли экономики;
развитие газификации и надежное газоснабжение потребителей;
развитие газозаправочной сети;
размещениеавтогазозаправочных пунктов на основных международных транспортных коридорах»1 .
Поскольку экологические проблемы усугубляются, газодобывающие и газоперерабатывающие технологии совершенствуются, а запасы нефти истощаются, интерес к метану как источнику энергии и альтернативному виду моторного топлива продолжает расти. В качестве моторного топлива метан особо ценен для стран, у которых есть большие запасы природного газа или возможности для выработки биометана, а также для тех стран, где остро стоят вопросы повышения бюджетной эффективности, улучшения экологической обстановки и обеспечения энергетической безопасности.
Преимущества для частных автовладельцев
Частных автовладельцев переводить автомобили на газ чаще всего стимулирует дороговизна бензина и дизельного топлива. Тем, кто много передвигается на колесах, ежемесячное снижение расходов на топливо и других эксплуатационных расходов в 2-3 раза, позволяет больше денег оставить в семейном бюджете, не отказываясь от использования автомобиля и не урезая другие статьи семейных расходов.
Следует отметить, что переход на газомоторное топливо наиболее выгоден тем частным автовладельцам, которые много и часто пользуются автомобилем. Тем, кто лишь изредка пользуется своим авто, придется долго ждать, пока окупится переоборудование машины, что и сдерживает их от покупки и установки на машину ГБО. Однако если речь идет о покупке нового или подержанного автомобиля, рассчитанного на газомоторное топливо, то такая покупка с финансовой точки зрения является более выгодным решением, чем покупка нового авто на бензине.
Бюджетная эффективность
Не секрет, что бюджеты коммунальных служб всегда ограничены, а экономия на транспортных расходах в связи с переводом общественного транспорта и транспорта коммунальных служб на газомоторное топливо, позволяет им потратить часть денег на другие цели.
Главная экономическая выгода от автогазификации заключается в экономии приблизительно третьей части расходов на заправку автомобилей, автобусов и другой автомобильной техники. Также, поскольку реализация газомоторных проектов всегда улучшает экологическую обстановку в регионе. Люди меньше и реже болеют, что также сокращает расходы на медицинское обслуживание и выплаты по временной нетрудоспособности.
Развитие малого бизнеса
Потребление КПГ в кризисные периоды по сравнению с потреблением бензина снижается крайне незначительно. К примеру, в 2009 году в период мирового финансового кризиса российский рынок КПГсократился всего на 1,1%, рынок пропан-бутановой смеси на 4%, а рынок бензина – на 18%2 . Это значит, что участники газомоторного рынка, особенно сегмента КПГ, меньше подвержены риску убытков и риску неполучения прибыли, чем участники других рынков моторного топлива.
Малому бизнесу, особенно занятому грузовыми и пассажирскими перевозками, перевод транспорта на газомоторное топливо часто не только позволяет выжить, но и дает возможность получить конкурентное преимущество в цене товаров и услуг для конечного потребителя через снижение их себестоимости.
Развенчивание мифов
Количество автотранспорта в мире постоянно растет. С одной стороны это свидетельствует о развитии экономики и росте благосостояния людей, с другой – об увеличении потребности в доступном моторном топливе и обострении экологическим проблем, связанных с выбросами вредных продуктов сгорания. Перевод автотранспорта на газомоторное топливо успешно решает и те, и другие проблемы, однако в силу ряда факторов процесс газификации происходит медленно и скачкообразно.
Ускоренному развитию газомоторного топлива в частности препятствует недостаточная информированность конечных потребителей о преимуществах метана в качестве моторного топлива. Некоторые частные автовладельцы опасаются, что использование КПГ небезопасно, снижает мощность двигателя и грузоподъемность автомобиля. Такие мифы нужно развенчивать, поскольку они препятствуют развитию газомоторного рынка.
Заблуждение: метан легко взрывается
Реальность: метан безопаснее бензина и пропана
Метан легче воздуха, пропан и бензин – тяжелее. После утечки метан быстро улетучивается, пропан – скапливается в любом удобном месте. Поэтому по техническим причинам иногда загораются автомобили, в которых установлены пропан-бутановые или бензиновые двигатели, но не метановые. Метан быстро испаряется даже при низкой температуре воздуха.
Автовладельцы боятся, что ГБО по какой-то причине взорвется и в салоне нельзя курить. На самом деле газовые баллоны выдерживают не только давление сжатого газа, но и сильные удары. Они специально созданы так, чтобы выдерживать гораздо большее давление, чем давление сжатого в 200-250 раз природного газа.
Метановые автомобили с установленным качественным ГБО не загораются и не взрываются. А если газобаллонная система качественная, нет проблем с герметичностью, все клапаны исправны, запаха газа не чувствуется, то бояться пожара не стоит, даже автомобиль ездит на пропан-бутановой смеси. Придерживаясь техники безопасности, используя любое топливо, нет причин чего-то либо бояться.
Заблуждение: метановое ГБО очень тяжелое
Реальность: современное метановое ГБО бывает очень легким
Есть тяжелые и легкие баллоны для КПГ. Вопрос в цене. Тяжелые баллоны для сжатого метана стоят дешевле. Легкие баллоны стоят гораздо дороже, но они есть. Если вес ГБО для водителя или автовладельца критически важен, то найти легкий газовый баллон не трудно, просто на его покупку придется потратить большую сумму.
Заблуждение: установка ГБО портит автомобиль
Реальность: правильная установка не портит автомобиль
Ошибки в установке ГБО могут привести к поломке автомобиля, но это не имеет отношение к ГБО как таковому, а только к квалификации механиков, выполняющих работы по его установке. Профессиональный механик не допустит подобных ошибок, поэтому переоборудовать авто нужно не в кустарных условиях, а в профессиональном специализированном сервисе. Там же нужно регулярно проводить его техосмотр.
Использование метана также не приводит к более быстрому износу двигателя. В старых двигателях, где сухой смазкой в клапанах выступал свинец, такая проблема действительно была. В новых двигателях свинец для смазки клапанов не используется, поэтому перевод автомобиля на газ не приводит к более быстрому износу двигателя.
Заблуждение: двигатель значительно теряет мощность
Реальность: максимум на 10%
Потеря мощности двигателя при переоборудовании на метан до 10% многими автовладельцами даже не ощущается. Любители быстрой езды могут протестировать автомобиль с заводским газовым оборудованием от Mersedes, Passat или Volvo и убедиться в том, что возможности современных газовых автомобилей ничуть уступают бензиновым.
Техническое обеспечение
В последние годы в мире наблюдается рост количества автомобилей, использующих природный газ в качестве моторного топлива. В их числе находятся и переоборудованные под использование газа автомобили, и заводские газомоторные автомобили, и гибридные автомобили, в которых предусмотрены два источники энергии.
Для массовой газификации автомобилей нужны:
достаточное количество добытого и очищенного метана;
развитая газотранспортная сеть для транспортировки природного газа после добычи;
автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС), которые обеспечивают комплексную обработку (очистку, замеры, сжатие) и хранение газа;
газобаллонное оборудование (ГБО), которое устанавливается на автомобили;
заводские газомоторные автомобили (легковые, грузовые, специальная техника);
специализированные сервисы, которые занимаются установкой и техническим обслуживанием ГБО.
Транспорт на метановом топливе
Крупные автопроизводители давно выпускают гибридные автомобили и автомобили с метановыми двигателями. К сожалению, из-за низкого спроса (по сравнению с бензиновыми автомобилями) количество газовых моделей не так уже велико (около сотни3 ), но оно постоянно увеличивается.
Грузовые и легковые газомоторные автомобили производят такие автогиганты как Volkswagen, Volvo, Audi, Ореl, Fiat, Renault, КАМАЗ, Группа ГАЗ, Komatsu. Коммунальные службы, сельскохозяйственные и строительные компании закупают газомоторные автобусы Hengtong, Volgabus, Volvo, Группы ГАЗ; специальную технику Iveco (грузовики); Dayun и Volvo (тягачи); Valtra (тракторы), КАМАЗ (разнообразная сельскохозяйственная, коммунальная, дорожно-строительная техника).
Газобаллонное оборудование (ГБО)
На практике принято различать несколько поколений ГБО. Каждое новое поколение гораздо дороже, но и гораздо совершеннее предыдущего: обеспечивает высшую безопасность, более комфортное использование, меньшую потерю мощности двигателя и грузоподъемности автомобиля.
ГБО состоит из небольшого количества элементов, основными среди которых являются следующие:
заправочное устройство (используется для заправки баллона газом и предупреждения утечек газа);
баллон (резервуар для газа);
редуктор (обеспечивает снижение давления газа при его непосредственной подачи из баллона в двигатель);
форсунки (выдает порцию газа и распыляет ее);
клапан (включает и выключает подачу газа из баллона);
датчик уровня топлива;
манометр (измеряет уровень давления газа);
дозатор топлива;
переключатель (производит переключение между источниками топлива в гибридных авто).
Количество и тип деталей (электрические, механические) зависит от поколения ГБО и типа авто: карбюраторное или инжекторное.
Вес и объем баллонов раньше являлся весомой причиной, по которой автовладельцы не желали устанавливать ГБО на легковые автомобили. Современные технологии устранили эту проблему: баллоны стали легче и безопаснее, а также долговечнее и удобнее. Для грузовиков баллоны делают более объемными и их количество в одном автомобиле доходит до десяти. Баллоны для легковых автомобилей компактные, к тому же обычно их устанавливают не больше одного.
Баллоны для КПГ, в основном цилиндрической формы, делают из стали, металлопластика и полимерных композиционных материалов. Самые тяжелые и дешевые баллоны – стальные, самые легкие и дорогие – полимерно-композитные (на 70% легче, чем металлические). Стальные баллоны традиционно считаются более надежными, хотя современные полимерно-композитные баллоны полностью защищены от утечек газа, не боятся ударов и огня, поэтому полностью взрывобезопасны.
Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции бывают частными и общественными, материнскими (ведущими) и дочерними; стационарными и мобильными. Среди мобильных АГНКС в частности различаютблочно-контейнерные, в том числе модульные, и индивидуальные (бытовые, домашние) газозаправочные станции.
Стационарные АГНКС обычно занимают большую площадь и получают метан непосредственно из подземного магистрального газопровода. Такая АГНКС состоит из нескольких блоков, обеспечивающих передачу газа из газопровода, его осушку, очистку, сжатие, хранение, редуцирование и заправку в баллоны.
Изредка стационарные АГНКС могут быть не подключены к газопроводу, получая КПГ из АГНКС, которая в нему подключена. В таком случае АНГКС, которая подключена к газопроводу, называют «материнской», «ведущей», в АНГКС, получающую газ из материнской, – «дочерней».
В некоторых странах используются передвижные автомобильные газовые заправщики – ПАГЗ, которые часто называют просто передвижными автозаправочными станциями. В основном ПАГЗ используются для доставки КПГ в местности, где ни одна АГНКС еще не построена по причине отсутствия заинтересованных инвесторов или же в места, где нет магистрального трубопровода, к которому можно было подключить новую АГНКС.
В некоторых странах используется схема эксплуатации материнской и дочерних АГНКС при помощи ПАГЗ. К примеру, в Италии, при помощи ПАГЗ доставляют метан на общественные АГНКС, которые не подключены к магистральному трубопроводу по причине его отсутствия. В этом случае при помощи компрессорной установки на материнской АГНКС газ заправляют в ПАГЗ, потом отправляют его на дочернюю АГНКС, где в процессе передачи КПГ в цистерне падает давление, из-за чего возникает потребность в дополнительном компримировании газа, которое и проводится на дочерней АГНКС, также оборудованной соответствующим компрессором.
Обычно дочерние АГНКС строят рядом с крупными населенными пунктами, где использовать ПАГЗ не представляется возможным в виду того, что потребности в КПГ слишком большие и его нужно постоянно доставлять на станцию. То есть ПАГЗы фактически выполняют функцию автоперевозчика моторного топлива, а непосредственная заправка автомобилей осуществляется на стационарной дочерней АГНКС.
Сравнительно небольшое количество частных газифицированных автомобилей делает бизнес автозаправщиков не особо выгодным. Частично эту проблему решают мини-АГНКС. Каждое предприятие, обладающие собственным автопарком, может перевести его на газомоторное топливо и приобрести мини-АГНКС, мощностей которой хватит для удовлетворения собственных нужд в газомоторном топливе.
Модульный принцип устройства мини-АГНКС позволяет владельцу выбрать именно ту мощность станции, которая ему нужна, что позволяет окупить ее за 1-1,5 года. При расширении автопарка количество насосных агрегатов можно легко увеличить, тем самым увеличив мощность собственной АГНКС. Обычно мини-АГНКС устанавливают владельцы таксопарков, сельскохозяйственные предприятия и предприятия коммунального транспорта, торговые сети и строительные организации.
Специализированные сервисы
Метановое ГБО можно установить практически на любой автомобиль, но только в специализированном сервисе. Иногда его устанавливают в кустарных условиях, но такая практика не рекомендуется специалистами из соображений безопасности. В профессиональном сервисе ГБО не только правильно установят и настроят, но и дадут гарантию на работы и рассчитают примерный срок его окупаемости.
Кроме установки ГБО такие автосервисы проводят испытания газобаллонного оборудования, регулярный технический осмотр авто, ремонт и замену изношенных запчастей, а также консультируют потребителей по всем вопросам, связанным с переоборудованием и эксплуатацией транспорта, использующего газ в качестве моторного топлива.
* * *
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Метан на транспорте. Проблемы, задачи и перспективы развития рынков компримированного природного газа (А. А. Батталханов) предоставлен нашим книжным партнёром -
Cтранные новости пришли из Арктики. Cовместная Российско-американская экспедиция обнаружила большие выбросы метана в Восточном секторе Арктики, на севере Берингова моря и моря Лаптевых. Как сообщает профессор Игорь Семилетов, являющийся руководителем экспедиции, метан в большом количестве попадает в океан из трещин в земной коре на дне, что является признаком усиления сейсмической активности в районе Арктики. Это было предсказано еще некоторое время назад, и вот это началось. Глубоко под водами Арктики глобальное потепление вызывает высвобождение метана из-под океанского дна.
Выбросы метана приводят к повышению среднегодовой температуры в Арктике, из-за чего площадь арктических ледников уменьшается намного быстрее, чем в любой сравнимый период за последние восемь тысяч лет.
Недавно было обнаружено более 250-ти потоков газовых пузырьков, поднимающихся со дна океана в районе к западу от норвежского архипелага Шпицберген. Большую часть их составляет метан - а в качестве парникового газа он куда более опасен углекислого газа. Находку сделали британские ученые, работающие в экспедиции на борту исследовательского судна James Clark Ross. Они также отметили, что именно этот район океана омыватся Западным Шпицбергенским течением, которое за последние 30 лет потеплело на 1 °C.
Считается, что источник этих выбросов метана - гидрат метана, сохраняющийся во льду под морским дном. По мере повышения температуры он становится нестабильным и распадается с выделением метана. Пока что ни один из потоков газовых пузырьков, зафиксированных учеными, не достигает поверхности океана. Весь газ успевает раствориться в воде и еще не попадает в атмосферу. По крайней мере, пока.
Но только из-за этого не стоит считать этот метан совершенно безобидным для нашей планеты. Некоторая часть его, переходя через несложную химическую реакцию, превращается в углекислый газ, который повышает кислотность водной среды. Ну а более мощные потоки рано или поздно наверняка достигнут атмосферы - а возможно, такие уже имеются в других районах мирового океана.
Что поражает в результатах британцев, так это объемы выбросов метана, которые они обнаружили. Охватив район всего-то в 600 кв. км, ученые показали, что здесь ежегодно высвобождается 27 тыс. тонн газа, а значит, одни только залежи гидрата в районе Шпицбергена могут выделять в год 20 млн тонн. Если же расширить эти цифры на весь Северный Ледовитый океан, то получится, что уже сейчас должно происходить постепенное увеличение содержания метана в атмосфере. Ежегодно в нее, видимо, выбрасывается от 500 до 600 млн тонн этого газа.
Впрочем, некоторые ученые считают, что происхождение метана в Арктике иное, и он имеет ту же природу, что и остальной метан, добываемый, скажем, «Газпромом»; место его происхождения - довольно глубоко в недрах планеты. В этом случае потепление вряд ли сказывается на скорости его высвобождения из-под океанских вод. Но даже эти ученые соглашаются, что такой вариант маловероятен. Потепление ускоряет высвобождение метана, а газ этот не только ядовит, но и способен чрезвычайно ускорить дальнейшее нагревание Земли. В этом смысле он куда опасней углекислого газа: если степень его воздействия на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21.
Оказывается, ученые на 20−40% недооценивали влияние метана на климат. А ведь в плане глобального потепления он в 25 раз опасней, чем углекислый газ.
В отчете, подготовленном под руководством Института Годдарда по космическим исследованиям (НАСА) в Нью-Йорке, заявляется, что метан блокирует формирование аэрозолей, которые охлаждают планету. Прогнозы на ближайшее 100 лет говорят о том, что каждая тонна метана принесет вред в 25 раз более значительный, чем тонна углекислого газа. Но влияние метана не столь долговечно, как влияние СО2. Таким образом, чем меньше срок исследований - тем больше обвинений в адрес метана.
Так как огромные уровни выброса метана наблюдаются в Новой Зеландии, местные ученые в первую очередь озабочены этой проблемой. Между тем, они считают, что надо провести еще несколько исследований, чтобы сделать окончательные выводы. Мартин Мэннинг (Martin Manning), автор последнего доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата, говорит, что нужен еще хотя бы еще один эксперимент. Поскольку заявление очень короткое, а проблема действительно сложная, да и не изучена до конца.
_______________________________________________
http://globalist.org.ua/shorts/80790.html
A sudden methane burp in the Arctic could set the world back a colossal $60 trillion.
Billions of tonnes of the greenhouse gas methane are trapped just below the surface of the East Siberian Arctic shelf. Melting means the area is poised to deliver a giant gaseous belch at any moment - one that could bring global warming forward 35 years and cost the equivalent of almost a year"s global GDP.
Проблема экологической безопасности автотранспорта – часть проблемы экологической безопасности страны. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспортных средств увеличиваются в России ежегодно в среднем на 3,1%. В результате ежегодный экологический ущерб от функционирования транспортного комплекса России составляет более 3,5 млрд. долл., и эта сумма продолжает расти.
Вклад автомобилей в загрязнение окружающей среды составляет 60–90% (в Москве – 92%). Автомобильные двигатели сбрасывают в воздух городов более 95% оксида углерода, около 65% углеводородов и 30% оксидов азота. При сгорании 1 кг бензина в атмосферу поступает 465 г угарного газа, 25 г углеводородов, 15 г оксидов азота. Кроме того, для сгорания 1 кг бензина необходимо 14,5 кг воздуха. То есть двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в течение часа расходует около 200 л кислорода – в 2,5 раза больше, чем за сутки вдыхает человек. В общем загрязнении атмосферного воздуха токсичными выбросами автомобилей доля двигателей с искровым зажиганием составляет 93–95%, дизельных двигателей – 5–7%. Правда, уровень выбросов сажи у последних в 5–6 раз выше.
Улучшение свойств топлива при помощи присадок
Добавление к топливу определенных присадок может снизить образование оксида углерода, углеводородов, альдегидов, сажи. С целью улучшения эксплуатационных и экологических свойств автомобильных бензинов в их состав вводят моющие и многофункциональные присадки (см. таблицу).
Эффективным способом борьбы с отложениями в карбюраторе и впускной системе стало добавление к бензинам специальных моющих присадок.
Маркирующие присадки вводят в бензин в столь малой концентрации, что они практически не влияют на физико-химические и эксплуатационные характеристики.
В Финляндии разработана добавка к бензину «Футура», которая не содержит свинца и повышает октановое число до 95. Присадка эффективно очищает двигатель, уменьшает загрязнение клапанов, защищает топливную систему от коррозии, повышает морозостойкость карбюратора, обеспечивает равномерный режим сгорания топлива и уменьшает выбросы вредных веществ.
Из отечественных разработок отметим антидетонационную присадку на марганцевой основе ЦТМ, которая в 50 раз менее токсична, чем тетраэтилсвинец, и существенно повышает октановое число. АО «Омский каучук» наладило выпуск метилретичнобутилового эфира (МТБЭ) с высоким октановым числом 110 единиц – добавки к бензинам, существенно улучшающей их качество и экологичность. Его применение снижает содержание в выхлопных газах CO на 10–20%, несгоревших углеводородов – на 5–10% и вредных летучих соединений – на 13–17%.
Использование нетрадиционных видов топлива
Крупнейшие мировые автомобильные концерны инвестируют миллиарды долларов в развитие технологий альтернативных видов моторного топлива и источников энергии для автомобилей. В последнее десятилетие интенсивно ведутся поиски альтернативного топлива, которое было бы дешево и не давало бы вредных выбросов. К альтернативным топливам относят все автомобильные топлива, кроме бензинов, и дизельное топливо.
Метан (сжиженный газ) – особенно перспективный газ в нашей стране для использования в автотранспорте. К его достоинствам относятся большие по сравнению с нефтью ресурсы и менее токсичный выхлоп. Однако существует проблема хранения сжатого газа на борту легковых автомобилей, так как для этого нужны легкие и прочные баллоны, изготовленные из композитных материалов, способных выдерживать давление 20 МПа.
Сжатые газы при нормальной температуре сохраняют газообразное состояние даже при высоком давлении. В жидкое состояние они переходят при температуре ниже –820С и давлении 4,5 МПа. Основной компонент – метан, присутствуют и другие углеводороды, а также углекислый газ, кислород, азот, вода, механические примеси.
Главным недостатком газобаллонной аппаратуры для сжатых газов является ее масса. Баллон из легированной стали емкостью 50 л с газом под давлением 200 МПа весит 62,5 кг, а баллон из углеродистой стали – 93 кг. Полная заправка восьми баллонов, масса которых составляет 14% грузоподъемности автомобиля, обеспечивает 200–280 км пробега. При замене бензина на сжатый природный газ мощность двигателя падает на 18–20%, скорость – на 5-6%, время разгона увеличивается на 24–30%.
Способ повышения эффективности применения сжатого природного газа состоит в увеличении степени сжатия до 10, повышении коэффициента наполнения цилиндров двигателя путем увеличения диаметра впускного трубопровода, устранении подогрева газа на впуске, изменении фаз газораспределения. Все это требует конструкционных переделок двигателя, но запасы природного газа столь значительны по сравнению с нефтью, что делают перспективным его использование. Уменьшить массу баллонов можно путем сжижения газа при низких температурах (–1600С) и хранения его в изотермических баллонах. По энергоемкости такой газ может сравниться с жидким нефтяным топливом.
По сравнению с бензином метан имеет следующие преимущества: он в 1,5–2 раза дешевле, имеет более высокую детонационную стойкость, и двигатель на нем работает мягче, ресурс его увеличивается примерно в 1,5 раза, а срок службы моторного масла возрастает вдвое.
При переводе на сжиженный газ мощность двигателя падает на 3–4%. Этого можно избежать, если смесь охлаждать во впускном тракте или повысить степень сжатия, так как октановое число у газа больше, чем у бензина. Лучше всего использовать высокую детонационную стойкость газа путем увеличения угла опережения зажигания.
Бутан – наиболее калорийная и легкосжимаемая часть топливной смеси. Для создания давления насыщенных паров баллон заправляют не более чем на 90%.
Сжиженный газ (пропан-бутан). В Европе это топливо, получаемое из попутных нефтяных газов, называется LPG (Liqefied petroleum gas – сжиженный бензиновый газ). В то время как сжатый газ (метан) находится в баках под давлением 20 МПа, LPG сжижается уже при 0,6–0,8 МПа. В ЕС сегодня насчитывается около 2,8 млн. машин, работающих на LPG. Фирмы, занимающиеся переоборудованием топливных систем автомобилей под LPG, за свою работу берут около 2 тыс. евро. Кроме того, компания Isuzu в заводских условиях под заказ устанавливает на свою 3,5-литровую модель Trooper 100-литровый баллон под этот газ. В США 80% нефтепродуктов получают уже не из нефти, а из попутных газов – пропана-бутана и этана, в то время как в России из-за устаревших НПЗ, созданных большей частью в 1960-х годах, только присматриваются к переработке попутных нефтяных газов (мы перерабатываем только 72% добываемой нефти, остальное теряем, в то время как в развитых странах перерабатывается до 95% добываемой нефти).
Газоконденсатное топливо – это природная смесь легкокипящих нефтяных углеводородов, находящаяся в газообразном состоянии под давлением 4,9–9,8 МПа при температуре –1500С.
Добавка спиртовых смесей к бензину может уменьшить выбросы токсичных компонентов в отработанных газах в пределах 10–15%, а в Москве, где уже 4,5 млн. автомобилей, такое мероприятие позволит сократить выбросы до 7–10%. Поскольку у этих смесей более низкая фотохимическая реактивность, то уменьшение выбросов составит 15–17%.
Спирты относятся к числу синтетических топлив, из которых наиболее известны метанол и этанол. При содержании в топливе спирта до 10% не требуется изменять конструкцию двигателя, а введение спирта повышает октановое число с 88 до 94 при одновременном снижении содержания оксидов азота и углеводородов в выхлопных газах.
Метанол – метиловый или древесный спирт. Сырьем служат природный газ и нефтяные остатки. Синтез проводится под давлением 25–60 МПа в присутствии катализаторов при температуре 300–4000С. Его стоимость превышает в 1,5–2 раза стоимость бензина. Применение метанола требует изменения конструкции двигателя, так как ухудшается пуск двигателя при низких температурах. Добавка 3–5% метанола позволяет использовать бензин с меньшим октановым числом и заменять этилированный бензин на неэтилированный.
Метиловый спирт не содержит тех углеводородных примесей, которые имеются в бензине, сгорает в двигателе полнее, поэтому в атмосферу попадает гораздо меньше оксида углерода. Кроме того, он менее взрывоопасен при столкновении автомобилей – поэтому его применяют в гонках «Формула-1». Но и недостатков у этого вида топлива достаточно много. Главный из них – плохое смешивание неполярного бензина с высокополярным спиртом. Чтобы преодолеть этот недостаток, в Германии используют третичный бутиловый спирт (СН3)3СОН, растворяющийся в бензине и в метиловом спирте. Другой недостаток – гигроскопичность горючей смеси, насыщенный водяными парами метиловый спирт вызывает коррозию металла. К тому же при его сгорании образуется на 40% энергии меньше, и, значит, чаще придется заправлять автомобиль. Тем не менее с 1990-х годов на метаноле работает общественный транспорт Стокгольма, в результате в 5 раз снизился выброс вредных веществ, уменьшилась и их токсичность.
Этанол – этиловый или винный спирт, вырабатывается из злаков, картофеля, сахарного троcтника и других культур, применяется как в смеси с бензином, так и в чистом виде. Этанол добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Так, Бразилия после своего нефтяного кризиса 1973 года активно использует этанол – в стране более 14 млн. автомобилей ездит на этом топливе. Кроме того, концерн Ford сейчас готовит к производству модель Focus FFV, которая будет заправляться топливом под названием Е 85 – смесью, состоящей из 85% эталона и 15% бензина.
Диметиловый эфир. Представители Renault совместно с французским Агентством по защите окружающей среды успешно работают над проектом использования диметилэфира – жидкого газа, который используется в аэрозолях, а продукты его сгорания малотоксичны. Этот газ можно использовать в автомобилях с дизельным двигателем, так как октановое число у него выше, чем у дизтоплива. Достоинства диметилового эфира состоят в том, что он не содержит ароматических углеводородов и серы, характеризуется полнотой сгорания, не имеет сажи и оксидов азота в выхлопных газах, не требует изменений в конструкции дизельного двигателя (необходима лишь незначительная модернизация системы подачи топлива), обеспечивает хороший старт холодного двигателя, имеет более выгодные условия производства по сравнению с дизельным топливом. Пониженная по сравнению с дизтопливом теплотворная способность частично искупается большей экономичностью двигателя и отсутствием затрат на очистку выхлопа.
Экологизация автотранспорта – сложная социальная проблема, просто и дешево ее не решить. Казавшаяся когда-то близкой перспектива перехода к электромобилям все еще весьма далека от реальности. Достаточно сказать, что уже созданные в развитых странах сотни тысяч таких средств передвижения используются в 90% случаев как тележки для перевозки мелких грузов и продуктов. Таким образом, альтернативы двигателям внутреннего сгорания пока нет и надо искать возможности более широкого применения экологических видов топлива, прежде всего сжатого природного газа и спиртового топлива.
| Свойства основных автомобильных присадок | ||
| Антидинатронные присадки и добавки | Максимально допустимая концентрация в бензине | Максимальный прирост октанового числа при допустимой концентрации присадки в бензине |
| 1. Присадки ⌠АвтоВэм■ ТУ 38.401-58-185-97 | до 1,3% | 8 |
| 2. Добавка ⌠Феррада■ ТУ 38.401-58-186-97 | до 1,3% | 7,5 |
| 3. Добавка ⌠АДА■ ТУ 38.401-58-61-93 | до 1,3% | 6 |
| 4. Добавка ⌠АДА■ ТУ 38.401-58-61-93 | до 1,3% | 6 |
| 5. Добавка ⌠БВД■ ТУ 38.401-58-228-99 | до 1,9% | 6 |
| 6. Присадка ⌠ФерроЗ■ ТУ 38.401-58-83-941 | до 0,02% | 3 |
| 7. Продукт спиртосодержащий для повышения октановых чисел бензинов (ВОКЭ) ТУ 9291-001-32465440-9 | до 5% | 1,5 |
Каталог заданий.
Задания 13. Органика. Расчёт количества вещества, массы, объёма
Пропан сгорает с низким уровнем выброса токсичных веществ в атмосферу, поэтому его используют в качестве источника энергии во многих областях, например в газовых зажигалках и при отоплении загородных домов.
Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при полном сгорании 4,4 г пропана?
Запишите подробное решение задачи.
Сохранено
Сероводород является частью природного газа, при горении которого в атмосферу выбрасывается большое количество кислотного оксида
Вычислите массу кислорода (в граммах), необходимого для полного сжигания 6,72 л (н. у.) сероводорода.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Прокаливанием перманганата калия можно получить кислород высокой чистоты.
Сколько граммов перманганата калия необходимо прокалить для получения 6,72 л (н. у.) кислорода? Ответ округлите с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Ацетилен является полезным прекурсором для получения пластиков, его можно синтезировать в реакции карбида кальция и воды.
Рассчитайте объём (н. у.) ацетилена, который выделится при взаимодействии с водой 50 г карбида кальция, содержащего 8% примесей. Ответ укажите в литрах с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Рассчитайте массу хлорида алюминия, образующегося при взаимодействии избытка алюминия с 2,24 л (н. у.) хлора. Ответ укажите в граммах с точностью до целых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Неправильное хранение большого количества перекиси водорода, может привести к возгоранию или даже взрыву из-за образующегося в результате распаде кислорода.
При разложении перекиси водорода образовалось 10,08 л (н. у.) кислорода. Сколько граммов перекиси вступило в реакцию? Ответ округлите с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Для декоративности железные изделия подвергают процессу воронения - термическое окисление металла.
Рассчитайте массу железной окалины, образующейся при сгорании в кислороде 5,1 г железа. Ответ укажите в граммах с точностью до целых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Бромид железа используется в качестве катализатора в оргсинтезе и как бромирующий агент, однако соединение сильно неустойчиво, поэтому его часто переводят в
Рассчитайте массу бромида железа (III), образующегося при действии избытка брома на 2,16 г бромида железа (II). Ответ укажите в граммах с точностью до целых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Этанол является частью ракетного топлива и топлива двигателя внутреннего сгорания.
Рассчитайте объём (н. у.) кислорода, необходимый для полного сгорания 4,6 г этанола. Ответ укажите в литрах с точностью до сотых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Водород является основным компонентом гидрирования органических соединений. Его можно получить при реакции железа с соляной кислотой.
Какой объём газа (н. у.) выделится при растворении 28,0 г железа в соляной кислоте? Ответ укажите в литрах с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Хлорид алюминия является хорошим катализатором в нефтепереработке, получается он путем реакции хлора и чистого алюминия.
Рассчитайте массу хлорида алюминия, образующегося при действии избытка хлора на 2,7 г алюминия. Ответ укажите в граммах с точностью до сотых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Оксид лития часто используется для получения специальных стекол с высокой термической стойкостью. Оксид лития получают путем окисления лития кислородом.
Литий массой 3,5 г сожгли в кислороде. Рассчитайте массу оксида лития, образовавшегося при этом. Ответ укажите в граммах с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Хлорид алюминия является хорошим катализатором в нефтепереработке. Его можно получить при реакции сульфида алюминия с соляной кислотой.
Рассчитайте объём (н. у.) газа, выделяющегося при действии соляной кислоты на 10 г сульфида алюминия. Ответ укажите в литрах до сотых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
При пожаре образуется угарный газ по причине недостатка кислорода для полного окисления углерода.
Рассчитайте массу кислорода, необходимого для полного сжигания 2,24 л (н. у.) угарного газа. Ответ укажите в граммах с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Используется в органическом синтезе и в промышленности как компонент травления, получают его хлорированием
Рассчитайте объём (н. у.) хлора, необходимый для полного окисления 12,7 г дихлорида железа. Ответ укажите в литрах с точностью до сотых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Оксида азота(II) используется в медицине для расширения кровеносных сосудов и в пищевой промышленности в роли пропеллента. Его можно получить в реакции свинца с азотной кислотой.
Сколько литров (н. у.) оксида азота(II) образуется при полном растворении 93,15 г свинца в разбавленной азотной кислоте? Ответ округлите до сотых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
При сжигании пирита в атмосферу попадает диоксид серы, который с составе осадков попадает на поверхность земли тем самым подкисляя почву и водоемы.
Сколько литров (н. у.) сернистого газа образуется при сжигании 300 г пирита (дисульфида железа(II)) в избытке кислорода? Ответ округлите до целых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Для получения свинца из его оксида, оксид свинца можно обработать аммиаком, который восстановит его с образованием воды и азота.
Для полного восстановления раскалённого оксида свинца(II) до металла потребовалось 4,48 л аммиака (в пересчёте на н. у.). Сколько граммов свинца образовалось? Ответ округлите до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
В процессе получения серной кислоты из серы, при долгом нагревании образуется диоксид серы.
При растворении серы в концентрированной серной кислоте образовался газ объёмом 26,88 л (в пересчете на н. у.). Определите массу серы (в граммах), вступившей в реакцию. Ответ дайте с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Чему равен объём газа (н. у.), образовавшегося в результате растворения 40 г карбоната кальция в избытке соляной кислоты? Ответ укажите в литрах с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Используется в органическом синтезе и в промышленности как компонент травления, получают его хлорированием железа.
Какой объём хлора (н. у.) необходим для образования хлорида железа (III) массой 65,0? Ответ укажите в литрах с точностью до сотых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Хлор как важный хлорирующий агент в чистом виде можно получить при реакции хромата калия и соляной кислоты.
Сколько граммов дихромата калия потребуется для получения 13,44 л (н. у.) хлора при взаимодействии с концентрированной соляной кислотой? Ответ округлите с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Мраморные и известняковые сооружения разрушаются под действие кислотных осадков. В лаборатории для демонстрации на карбонат кальция капают соляной кислотой, в результате образуется газ.
Чему равен объём газа, образовавшегося в результате растворения 50 г карбоната кальция в избытке соляной кислоты? Ответ укажите в литрах с точностью до десятых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Карбонат магния используется в строительной промышленности в производстве стекла, цемента и кирпича. При реакции с кислотами выделяется углекислый газ.
Чему равен объём газа, образовавшегося в результате растворения 40 г карбоната магния в избытке соляной кислоты? Ответ укажите в литрах с точностью до целых.
Сохранено
Впишите ответ на задание в поле выше или загрузите его (в форматах.txt, .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png):
Азот важный компонент химической промышленности, его можно получить из воздуха так как он состоит на 78% из азота, однако высоко чистый азот получают химически, например в реакции разложения дихромата аммония.
При полном разложении навески дихромата аммония масса твёрдого остатка составила 38,0 г. Сколько литров азота (в пересчёте на н. у.) при этом образовалось? Ответ дайте с точностью до десятых.
ВПР Всероссийская Проверочная Работа- Химия 11 класс
Пояснения к образцу всероссийской проверочной работы
При ознакомлении с образцом проверочной работы следует иметь в виду, что задания, включённые в образец, не отражают всех умений и вопросов содержания, которые будут проверяться в рамках всероссийской проверочной работы. Полный перечень элементов содержания и умений, которые могут проверяться в работе, приведены в кодификаторе элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников для разработки всероссийской проверочной работы по химии. Назначение образца проверочной работы заключается в том, чтобы дать представление о структуре всероссийской проверочной работы, количестве и форме заданий, уровне их сложности.
Инструкция по выполнению работы
Проверочная работа включает в себя 15 заданий. На выполнение работы по химии отводится 1 час 30 минут (90 минут).
Оформляйте ответы в тексте работы согласно инструкциям к заданиям. В случае записи неверного ответа зачеркните его и запишите рядом новый.
При выполнении работы разрешается использовать следующие дополнительные материалы:
– Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева;
– таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде;
– электрохимический ряд напряжений металлов;
– непрограммируемый калькулятор.
При выполнении заданий Вы можете использовать черновик. Записи в черновике проверяться и оцениваться не будут.
Советуем выполнять задания в том порядке, в котором они даны. Для экономии времени пропускайте задание, которое не удаётся выполнить сразу, и переходите к следующему. Если после выполнения всей работы у Вас останется время, Вы сможете вернуться к пропущенным заданиям.
Баллы, полученные Вами за выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать наибольшее количество баллов.
Желаем успеха!
1. Из курса химии Вам известны следующие способы разделения смесей : отстаивание, фильтрование, дистилляция (перегонка), действие магнитом, выпаривание, кристаллизация. На рисунках 1–3 представлены примеры использования некоторых из перечисленных способов.
Какие из названных способов разделения смесей можно применить для очищения:
1) муки от попавших в неё железных опилок;
2) воды от растворённых в ней неорганических солей?
Запишите в таблицу номер рисунка и название соответствующего способа разделения смеси.
железные опилки притягиваются магнитом
при перегонке после конденсации паров воды в сосуде остаются кристаллы соли
2. На рисунке изображена модель электронного строения атома некоторого химического элемента.
На основании анализа предложенной модели выполните следующие задания:
1) определите химический элемент, атом которого имеет такое электронное строение;
2) укажите номер периода и номер группы в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, в которых расположен этот элемент;
3) определите, к металлам или неметаллам относится простое вещество, которое образует этот химический элемент.
Ответы запишите в таблицу.
Ответ:
N; 2; 5 (или V); неметалл
для определения химического элемента следует посчитать общее количество электронов,которое мы видим на рисунке (7)
взяв таблицу Менделеева, мы с легкостью можем определить элемент (найденное кол-во электронов равняется атомному номеру элемента) (N- азот)
после этого определяем номер группы (вертикальный столбец) (5) и природу данного элемента (неметалл)
3. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева
– богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.
Учитывая эти закономерности, расположите в порядке увеличения радиусов атомов следующие элементы: N, C, Al, Si. Запишите обозначения элементов в нужной последовательности.
Ответ: ____________________________
N → C → Si → Al
4. В приведённой ниже таблице перечислены характерные свойства веществ, которые имеют молекулярное и ионное строение.
Используя данную информацию, определите, какое строение имеют вещества азот N2 и поваренная соль NaCl. Запишите ответ в отведённом месте:
1) азот N2 ________________________________________________________________
2) поваренная соль NaCl ___________________________________________________
азот N2 – молекулярное строение;
поваренная соль NaCl – ионное строение
5. Сложные неорганические вещества условно можно распределять, то есть классифицировать, по четырём группам, как показано на схеме. В эту схему для каждой из четырёх групп впишите пропущенные названия групп или химические формулы веществ (по одному примеру формул), принадлежащих к данной группе.
Записаны названия групп: основания, соли;
записаны формулы веществ соответствующих групп
CaO, основания, HCl, соли
Прочитайте следующий текст и выполните задания 6–8.
В пищевой промышленности используется пищевая добавка Е526, которая представляет собой гидроксид кальция Ca(OH)2. Она находит применение при производстве: фруктовых соков, детского питания, маринованных огурцов, пищевой соли, кондитерских изделий и сладостей.
Получение гидроксида кальция в промышленном масштабе возможно путём смешивания оксида кальция с водой
, этот процесс называется гашение.
Широкое применение гидроксид кальция получил в производстве таких строительных материалов, как белила, штукатурка и гипсовые растворы. Это связано с его способностью взаимодействовать с углекислым газом CO2
, содержащимся в воздухе. Это же свойство раствора гидроксида кальция применяется для измерения количественного содержания углекислого газа в воздухе.
Полезным свойством гидроксида кальция является его способность выступать в роли флокулянта, очищающего сточные воды от взвешенных и коллоидных частиц (в том числе солей железа). Он также используется для повышения рН воды, так как природная вода содержит вещества (например, кислоты
), вызывающие коррозию в сантехнических трубах.
1. Составьте молекулярное уравнение реакции получения гидроксида кальция, которая
упоминалась в тексте.
2. Объясните, почему этот процесс называют гашением.
Ответ:__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
1) CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
2) При взаимодействии оксида кальция с водой выделяется большое
количество теплоты, поэтому вода закипает и шипит, как при попадании на раскалённый уголь, когда костёр гасят водой (или «гашением данный процесс назван, потому что в результате образуется гашёная известь»)
1. Составьте молекулярное уравнение реакции между гидроксидом кальция и углекислым
газом, которая упоминалась в тексте.
Ответ:__________________________________________________________________________
2. Объясните, какие особенности этой реакции позволяют использовать её для обнаружения
углекислого газа в воздухе.
Ответ:__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
1) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O
2) В результате этой реакции образуется нерастворимое вещество – карбонат кальция, наблюдается помутнение исходного раствора, что и позволяет судить о наличии углекислого газа в воздухе (качественная
реакция на CO 2)
1. Составьте сокращённое ионное уравнение упомянутой в тексте реакции между
гидроксидом кальция и соляной кислотой.
Ответ:__________________________________________________________________________
2. Объясните, почему эту реакцию используют для повышения рН воды.
Ответ:__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
1) OH – + H + = H 2 O (Ca(OH)2+ 2HCl = CaCl2 + 2H2O)
2) Наличие кислоты в природной воде обусловливает низкие значения pH этой воды. Гидроксид кальция нейтрализует кислоту, и значения pH повышаются
шкала pH существует от 0-14. от 0-6 — кислая среда, 7- нейтральная среда, 8-14 — щелочная среда
9. Дана схема окислительно-восстановительной реакции.
H 2 S + Fe 2 O 3 → FeS + S + H 2 O
1. Составьте электронный баланс этой реакции.
Ответ:__________________________________________________________________________
2. Укажите окислитель и восстановитель.
Ответ:__________________________________________________________________________
3. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции.
Ответ:__________________________________________________________________________
1) Составлен электронный баланс:
| 2Fe +3 + 2ē → 2Fe +2 | 2 | 1 | |
| 2 | |||
| S -2 – 2ē → S 0 | 2 | 1 |
2) Указано, что сера в степени окисления –2 (или H 2 S) является восстановителем, а железо в степени окисления +3 (или Fe 2 O 3) – окислителем;
3) Составлено уравнение реакции:
3H 2 S + Fe 2 O 3 = 2FeS + S + 3H 2 O
10. Дана схема превращений:
Fe → FeCl 2 → Fe(NO 3) 2 → Fe(OH) 2
Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
указанные превращения.
1) _________________________________________________________________________
2) _________________________________________________________________________
3) _________________________________________________________________________
Написаны уравнения реакций, соответствующие схеме превращений:
1) Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
2) FeCl 2 + 2AgNO 3 = Fe(NO 3) 2 + 2AgCl
3) Fe(NO 3) 2 + 2KOH = Fe(OH) 2 + 2KNO 3
(Допускаются иные, не противоречащие условию задания уравнения
реакций.)
11. Установите соответствие между формулой органического вещества и классом/группой , к которому(-ой) это вещество принадлежит: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ:
| А | Б | В |
- C3H8 — CnH2n+2 — алкан
- C3H6 — CnH2n- алкен
- C2H6O — CnH2n+2O- спирт
12. В предложенные схемы химических реакций вставьте формулы пропущенных веществ и расставьте коэффициенты.
1) С 2 Н 6 + ……………..… → С 2 Н 5 Cl + HCl
2) C 3 H 6 + ……………..… → CO 2 + H 2 O
1) С 2 Н 6 + Cl 2 → С 2 Н 5 Cl + HCl
2) 2C 3 H 6 + 9O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
(Возможны дробные коэффициенты.)
13. Пропан сгорает с низким уровнем выброса токсичных веществ в атмосферу
, поэтому его используют в качестве источника энергии во многих областях, например в газовых зажигалках и при отоплении загородных домов.
Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при полном сгорании 4,4 г пропана?
Запишите подробное решение задачи.
Ответ:__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
1) Составлено уравнение реакции горения пропана:
С 3 Н 8 + 5О 2 → 3СО 2 + 4Н 2 О
2) n(С 3 Н 8) = 4,4/44 = 0,1 моль
n(СО 2) = 3n(С 3 Н 8) = 0,3 моль
3) V(О 2) = 0,3 · 22,4 = 6,72 л
14. Изопропиловый спирт используют как универсальный растворитель: он входит в состав средств бытовой химии, парфюмерной и косметической продукции, стеклоомывающих жидкостей для автомобилей. В соответствии с приведённой ниже схемой составьте уравнения реакций получения этого спирта. При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.
1) _______________________________________________________
2) _______________________________________________________
3) _______________________________________________________
Написаны уравнения реакций, соответствующие схеме:
(Допускаются иные, не противоречащие условию задания уравнения реакций.)
15. Физиологическим раствором в медицине называют 0,9%-ный раствор хлорида натрия в воде.
Рассчитайте массу хлорида натрия и массу воды, которые необходимы для приготовления 500 г физиологического раствора. Запишите подробное решение задачи.
Ответ:__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
1) m(NaCl) = 4,5 г
2) m(воды) = 495,5 г
m(р-ра) = 500г m(соли) = x
x/500 * 100%= 0,9%
m(cоли) = 500* (0,9/100)= 4,5 г
© 2017 Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки Российской Федерации
