Метан сгорает с низким уровнем выброса токсичных. Пути экологизации автомобильного топлива

Научный анализ утечки природного газа недалеко от Лос-Анджелеса говорит о том, что она стала крупнейшей в истории США. Утечка в каньоне Алисо привела к выбросу в атмосферу почти 100 000 тонн метана, прежде чем её удалось остановить. Воздействие на климат считается эквивалентным ежегодным выбросам полумиллиона автомобилей. Исследователи говорят, что она оказала гораздо большее влияние на глобальное потепление, чем разлив нефти BP в Мексиканском заливе в 2010 году. Утечка, впервые обнаруженная 23 октября, произошла на одной из 115 скважин, подключенных к массивному подземному хранилищу природного газа, пятого по величине в США. Владелец скважины, компания Southern California Gas Company (SoCalGas), предприняла семь неудачных попыток остановить вздымающиеся шлейфы метана и этана.

Опасения по поводу воздействия выброшенного газа привели в конечном счете к эвакуации более 11000 жителей близлежащих районов, после того как губернатор Калифорнии Джерри Браун объявил чрезвычайное положение в этой области. В результате выброса в воздух ежедневно попадало достаточно газа, чтобы заполнить воздушный шар размером с футбольный стадион. На своем пике поток в два раза превысил темпы выбросов метана со всего бассейна Лос-Анджелеса. Утечка была окончательно перекрыта 18 февраля. К тому времени почти 100 000 тонн метана попало в атмосферу.

Зашкаливающие пробы

Ученые завершили анализ, основанный на 13 исследовательских полетах с захватом проб воздуха внутри и вокруг факела метана, а также с уровня земли. Начальные показания с самолетов были настолько высоки, что исследователи перепроверили своё оборудование для мониторинга на наличие ошибок. Количество метана, выброшенного в атмосферу из утечки в скважине, делает её крупнейшей в своем роде, зарегистрированной в США. Больший выброс газа произошел в Техасе в 2004 году, но так как большая часть этого метана сгорела в результате пожара, который последовал за взрывом, воздействие на климат было сглажено. Исследователи утверждают, что выброс окажет значительное влияние на способность Калифорнии выполнить свои цели по сокращению выбросов парниковых газов в этом году. Метан является химическим веществом с коротким временем жизни в атмосфере, но при этом остаётся очень мощным парниковым газом с эффектом в 25 раз выше, чем у СО 2 за 100-летний период. "С точки зрения выделения метана, утечка в каньоне Алисо является самой крупной", - заявил ведущий автор, доктор Стивен Конли из Университета Калифорнии, Дэвис. - "Она оказала самое большое влияние на климат, превысив разлив нефти BP."

Фото: Скважина с утечкой, отмеченная на этой фотографии как SS25, находится очень близко к микрорайону Porter Ranch

Анализ установил превышение нормального уровня нескольких потенциально вредных химических веществ, которые появляются при утечке природного газа. К ним относятся бензол, толуол и ксилолы, которые, как было установлено, влияют на здоровье при длительном воздействии.

Роль случая

Авторы полагают, что есть важные уроки, которые можно извлечь из утечки - в частности, необходимость более тщательного мониторинга нефтяных и газовых объектов. Они утверждают, в последние годы нескоординированный надзор привёл к возникновению крупных утечек нефти и газа. Они указывают на каньон Алисо, разлив BP и утечку на буровой установке Total Elgin в Северном море в качестве примеров тех случаев, когда в контроле воздействия на окружающую среду случай играл большую роль, чем намерения. В случае каньона Алисо, самолет геодезической разведки работал над другим проектом в поисках проблем трубопровода, когда ученых попросили провести облёт скважины с утечкой. "Реакцией государства на инцидент в каньоне Алисо было недовольство первым измерением, которое мы провели, в этот момент никто даже не представлял, что в час выбрасывалось 50000 кг газа,"- сказал доктор Конли. "С моей точки зрения, это огромное упущение, особенно в связи с Парижским Соглашением о климате. Как мы можем отслеживать и сокращать выбросы парниковых газов без измерения наших самых больших его источников? Утечки такого рода будут продолжать происходить. Давайте попробуем искать их непрерывно, чтобы мы могли серьезно говорить о сокращении наших выбросов."

Проверочная работа включает в себя 15 заданий. На выполнение работы по химии отводится 1 час 30 минут (90 минут).

Из курса химии вам известны следующие способы разделения смесей: отстаивание, фильтрование, дистилляция (перегонка), действие магнитом, выпаривание, кристаллизация.

На рисунках 1-3 представлены ситуации, в которых применены указанные методы познания.

Какими из способов, которые показаны на рисунках, НЕЛЬЗЯ разделить смесь:

1) ацетона и бутанола-1;

2) глины и речного песка;

3) сульфата бария и ацетона?

Показать ответ

На рисунке изображена модель электронного строения атома некоторого химического элемента.

На основании анализа предложенной модели:

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, образованное этим химическим элементом.

Показать ответ

Li; 2; 1 (или I); металл

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. Например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах электроотрицательность атомов увеличивается, а в группах - уменьшается.

Учитывая эти закономерности, расположите в порядке уменьшения электроотрицательности следующие элементы: В, С, N, Аl. Запишите обозначения элементов в нужной последовательности.

Показать ответ

N → С → В → Аl

Ниже перечислены характерные свойства веществ, которые имеют молекулярное и атомное строение.

Характерные свойства веществ

молекулярного строения

Хрупкие;

Тугоплавкие;

Нелетучие;

Растворы и расплавы проводят электрический ток.

ионного строения

Твёрдые при обычных условиях;

Хрупкие;

Тугоплавкие;

Нелетучие;

Не растворимы в воде, не проводят электрический ток.

Используя данную информацию, определите, какое строение имеют вещества: алмаз С и гидроксид калия КОН. Запишите ответ в отведённом месте.

1. Алмаз С

2. Гидроксид калия КОН

Показать ответ

Алмаз С имеет атомное строение, гидроксид калия КОН имеет ионное строение

Оксиды условно подразделяют на четыре группы, как показано на схеме. В эту схему для каждой из четырёх групп впишите пропущенные названия групп или химические формулы оксидов (по одному примеру формул), принадлежащих к данной группе.

Показать ответ

Элементы ответа:

Записаны названия групп: амфотерные, основные; записаны Формулы веществ соответствующих групп.

(Допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла.)

Прочитайте следующий текст и выполните задания 6-8

Карбонат натрия (кальцинированная сода, Na 2 CO 3) используют в стекольном производстве, мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков, эмалей, для получения красителя ультрамарина. Также он применяется для смягчения воды паровых котлов и вообще для уменьшения жёсткости воды. В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки Е500 - регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.

Карбонат натрия можно получить взаимодействием щёлочи и углекислого газа. В 1861 году бельгийский инженер-химик Эрнест Сольве запатентовал метод производства соды, который используется и по сей день. В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака и диоксида углерода. Выпавший остаток малорастворимого гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (прокаливают) нагреванием до 140-160 °С, при этом он переходит в карбонат натрия.

Римский врач Диоскорид Педаний писал о соде как о веществе, которое шипело с выделением газа при действии на него известных к тому времени кислот - уксусной СН 3 СООН и серной H 2 SO 4 .

1) Запишите оговорённое в тексте молекулярное уравнение реакции получения карбоната натрия взаимодействием щелочи и углекислого газа.

2) Что представляет собой мыло с химической точки зрения?

Показать ответ

1) 2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

2) Мыло с химической точки зрения представляет собой натриевую или калиевую соль одной из высших карбоновых кислот (пальмитиновой, стеариновой...)

1) Запишите в молекулярном виде оговорённое в тексте уравнение разложения гидрокарбоната натрия, приводящего к образованию кальцинированной соды.

2) Что такое «жёсткость воды»?

Показать ответ

1) Са(ОН) 2 + СO 2 = СаСO 3 ↓ + Н 2 O

2) Признак реакции - образование белого осадка карбоната кальция

1) Запишите в сокращённом ионном виде оговорённое в тексте уравнение взаимодействия соды с уксусной кислотой.

2) К каким электролитам - сильным или слабым - относится карбонат натрия?

Показать ответ

1) Са(ОН) 2 + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + CaSO 4 ↓

2) В результате реакции гидроксид железа выпадает в осадок и содержание железа в воде существенно уменьшается

Дана схема окислительно-восстановительной реакции:

HIO 3 + Н 2 O 2 → I 2 + O 2 + Н 2 O

1) Составьте электронный баланс для этой реакции.

2) Укажите окислитель и восстановитель.

3) Расставьте коэффициенты в уравнении реакции.

Показать ответ

1) Составлен электронный баланс:

2) Указано, что окислителем является I +5 (или йодноватая кислота), восстановителем - О -1 (или пероксид водорода);

3) Составлено уравнение реакции:

2НIO 3 + 5Н 2 O 2 = I 2 + 5O 2 + 6Н 2 O

Дана схема превращений:

Р → Р 2 O 5 → Са 3 (РO 4) 2 → Са(Н 2 РO 4) 2

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.

Показать ответ

1) 4Р + 5O 2 = 2Р 2 O 5

2) Р 2 O 5 + ЗСаО = Са 3 (РO 4) 2

3) Са 3 (РО 4) 2 + 4Н 3 РO 4 = ЗСа(Н 2 РO 4) 2

Установите соответствие между классом органических веществ и формулой его представителя: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

КЛАСС ВЕЩЕСТВ

А) 1,2-диметил бензол

Газета «Уральский рабочий» г. Екатеринбург.

Метан - это основной компонент природного газа. Его используют в качестве моторного топлива в сжатом виде. Заправляться природным газом начали еще в Советском Союзе. В это же время было построено большинство существующих сегодня газовых заправочных станций. Однако в период Перестройки развивать применение перспективного топлива прекратили. Сегодня о метане, как о лучшей альтернативе бензину и дизельному топливу заговорили вновь. За последние 10 лет численность метановых автомобилей увеличилась в 7,5 раз. Сегодня в мире природным газом заправляются 18 миллионов машин! Метан и в России все увереннее вступает в конкуренцию с бензином и дизельным топливом. И на это есть как минимум пять причин, о которых и пойдет речь в статье.

Причина №1. Выгодно

Главное преимущество метана перед традиционными нефтепродуктами, бензином и дизельным топливом, - это выгодная цена. Как известно, Россия является мировым лидером по запасам природного газа, а для того, чтобы превратить его в топливо требуются минимальные затраты. Метану не нужны ни перерабатывающие заводы, ни дорогостоящее оборудование. Добытый газ нужно сжать в компрессоре, закачать в автомобильный баллон и все - можно ехать. Кроме того, стоимость метана регулируется законодательно и не может превышать 50% от цены бензина А-80. Традиционные виды топлива стоят в 2-3 раза дороже природного газа и стабильно растут в цене. Эксперты топливного рынка утверждают, что и в долгосрочной перспективе метан не потеряет своей экономической привлекательности. Сегодня 1м 3 этого топлива стоит всего 9-12 рублей.

Причина №2. Экологично

Выхлопные газы - бич современных городов. До 90% загрязняющих веществ в воздухе мегаполисов - вредные выбросы транспорта, работающего на нефтяном топливе, при сгорании которого образуется большое количество сажи, дыма, токсичных соединений тяжелых металлов.

Доказано, что метан - наиболее экологичное топливо из существующих. Оно сгорает практически полностью, поэтому объем вредных выбросов по сравнению с тем же бензином сокращается многократно. В отработавших газах двигателя на метане содержится в 2-3 раза меньше оксида углерода и в 2 раза меньше окиси азота. При этом задымленность снижается в 9 раз, а вредные соединения серы и свинца отсутствуют вовсе. Конкурентом в данном случае могут служить только электромобили, но если учесть экологические проблемы производства и утилизации аккумуляторов, то по показателям экологичности снова побеждает метан.

Все эти факторы подтверждение тому, что сделать воздух городов чище, не отказываясь при этом от транспорта, вполне реально.

Причина №3. Практично

По своим эксплуатационным характеристикам метан не уступает бензину и дизельному топливу. Автолюбители, которые уже успели оценить преимущества природного газа, как моторного топлива, подтвердят: времена, когда двигатель при переходе на газ терял мощность, давно прошли. Метан - идеальное топливо для современных машин. В камере сгорания газ образует оптимальную смесь топлива и воздуха. Двигатель на метане работает ровнее, тише, а главное - дольше, чем на обычном топливе. Природный газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, что снижает трение и уменьшает износ деталей. Метан сгорает без образования золы, которая обычно оседает на цилиндрах. Практика показывает, что при работе на природном газе двигатель служит в 1,5-2 раза дольше.

Мировые лидеры автопрома прекрасно понимают все преимущества применения метана. Volkswagen, Opel, Ford, Audi, Mercedes-Benz уже налаживают серийный выпуск автомобилей с двигателями на природном газе. Отечественные автопроизводители стараются не отставать: АвтоВАЗ выпустил газовый легковой автомобиль Lada Priora и уже представил проект двухтопливной Lada Granta. Всего в мире на сегодняшний день выпущено более 180 моделей автомобилей, работающих на природном газе. Результаты многочисленных тест-драйвов показывают: заводской автомобиль на метане не уступает в мощности своим бензиновым конкурентам.

Причина №4. Безопасно

Классификатор горючих веществ, которым пользуется МЧС России, относит метан к самому безопасному, четвертому классу. Бензин в данном классификаторе относится к третьему классу (среднечувствительные вещества), а пропан-бутан и вовсе ко второму (чувствительные). Это означает, что в чрезвычайных ситуациях можно не опасаться возгорания природного газа - его порог воспламенения гораздо выше по сравнению с нефтяными видами топлива.

Высокая безопасность метана также обусловлена и его физическими свойствами. Природный газ легче воздуха, при разгерметизации он улетучивается. Метан не может скопиться, к примеру, в полостях автомобиля и образовать взрывоопасную концентрацию. Что касается баллонов для газа, то современные емкости изготавливают из легких и прочных композитных материалов. Поэтому баллоны имеют высокий запас прочности, рассчитанный на рабочее давление 200 атмосфер и способный выдержать любое внешнее воздействие. Резервуары для метана оснащаются системой безопасности. Например, в случае повреждения газопровода, отводящего газ к двигателю, автоматический мультиклапан моментально прекращает подачу газа.

Причина №5. Современно

В странах, где уже давно используется транспорт на природном газе, существует широкий ряд стимулирующих мер. Например, в Италии и Германии при переводе автомобиля на природный газ выплачивается единовременная премия. Во многих странах для машин на метане действует пониженная ставка транспортного налога. В России тоже задумались о создании системы мотивации повсеместного перехода на метан. Всерьез обсуждаются возможности предоставления преференций для владельцев транспорта, использующего природный газ. Министерство энергетики выступило с инициативой ввода пониженной ставки транспортного налога для обладателей техники на метане. Уже готовится соответствующий законопроект.

Первые лица страны курируют вопрос по расширению применения метана в качестве топлива; эксперты обсуждают развитие региональных программ в данном направлении - все говорит о грядущих переменах на топливном рынке. В России уже развернулось масштабное строительство газозаправочной инфраструктуры. Уже через год заправиться природным газом можно будет также легко, как и бензином. Самое время подсчитать выгоду и подумать о переходе на метан.

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.

Каталог заданий.
Задания 13. Органика. Расчёт количества вещества, массы, объёма

Версия для печати и копирования в MS Word

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