Номер 1537, страница 242 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1537. В каких областях промышленности используются химические процессы? Приведите примеры.

Химические процессы являются основой для подавляющего большинства промышленных производств. Они позволяют преобразовывать природное сырье и полупродукты в огромное разнообразие товаров, от предметов повседневного спроса до высокотехнологичных материалов. Ниже приведены ключевые области промышленности, где химические процессы играют центральную роль, с конкретными примерами.

Химическая и нефтехимическая промышленность

Эта отрасль является фундаментом для многих других секторов, так как она производит базовые химические вещества, пластмассы, удобрения и топливо.

• Производство минеральных удобрений. Ключевым процессом является синтез аммиака по методу Габера-Боша, который затем используется для получения азотных удобрений. Уравнение реакции: $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$.
• Производство серной кислоты контактным методом. Серная кислота — один из самых важных продуктов химической промышленности, используемый в производстве удобрений, моющих средств, лекарств и многого другого.
• Нефтепереработка (крекинг, риформинг, изомеризация). Эти процессы позволяют разделять сырую нефть на фракции (бензин, керосин, дизельное топливо) и улучшать их качество.
• Синтез полимеров. Процессы полимеризации позволяют получать из простых молекул (мономеров), таких как этилен и пропилен, длинные полимерные цепи, образующие пластмассы (полиэтилен, полипропилен), каучуки и волокна.

Металлургия

Извлечение металлов из руд (пирометаллургия, гидрометаллургия) и создание сплавов — это целиком химические процессы.

• Производство чугуна в доменных печах. Железную руду (в основном оксиды железа) восстанавливают угарным газом при высоких температурах: $Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$.
• Производство алюминия электролизом расплава оксида алюминия в криолите (процесс Холла-Эру).
• Получение стали из чугуна путем окисления избытка углерода и других примесей.

Фармацевтическая промышленность

Создание лекарственных средств основано на методах тонкого органического синтеза — проведении сложных многостадийных химических реакций для получения молекул с заданной биологической активностью.

• Синтез лекарственных субстанций, например, ацетилсалициловой кислоты (аспирина), парацетамола, антибиотиков.
• Производство витаминов, гормонов и других биологически активных соединений.

Пищевая промышленность

Многие процессы приготовления и консервации пищи являются химическими или биохимическими.

• Брожение (спиртовое, молочнокислое). Используется в хлебопечении, виноделии, пивоварении и производстве кисломолочных продуктов (йогурт, кефир).
• Гидрогенизация (гидрирование) растительных масел для получения твердых жиров (маргарина).
• Использование пищевых добавок: консервантов (например, бензойной кислоты) для увеличения срока годности, красителей, ароматизаторов.

Производство строительных материалов

Получение таких материалов, как цемент, стекло, кирпич, основано на высокотемпературных химических превращениях.

• Производство цемента. Обжиг смеси известняка ($CaCO_3$) и глины приводит к образованию цементного клинкера. Основная реакция — разложение известняка: $CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2$.
• Производство стекла. Плавление смеси кварцевого песка ($SiO_2$), соды ($Na_2CO_3$) и известняка ($CaCO_3$).

Текстильная и целлюлозно-бумажная промышленность

Химические процессы используются для создания волокон, их окрашивания, а также для производства бумаги.

• Синтез полимерных волокон (капрон, нейлон, лавсан).
• Окрашивание тканей. Молекулы красителя химически связываются с волокнами материала.
• Варка целлюлозы из древесины с использованием химических реагентов (например, по сульфатному методу) для отделения целлюлозы от лигнина.
• Отбеливание целлюлозы для получения белой бумаги.

Энергетика

Производство энергии в значительной степени основано на химических реакциях.

• Сжигание ископаемого топлива (угля, природного газа, нефтепродуктов) на тепловых электростанциях. Это экзотермическая реакция окисления, например, горение метана: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$.
• Работа химических источников тока (батареек, аккумуляторов), в которых энергия окислительно-восстановительных реакций преобразуется в электрическую.

Ответ: Химические процессы используются повсеместно в промышленности: в химической и нефтехимической (производство пластмасс, удобрений, топлива), металлургической (выплавка металлов), фармацевтической (синтез лекарств), пищевой (брожение, консервация), строительной (производство цемента, стекла), текстильной и целлюлозно-бумажной (создание волокон, бумаги), а также в энергетике (сжигание топлива, работа аккумуляторов).