Завдання 1
Природний газ — це одна з основних форм викопного палива, який використовують у сучасному світі для забезпечення енергетичних потреб.
Основним компонентом природного газу є метан (СН4).
Основним компонентом скрапленого газу є метан (СН4).
Завдання 2
Чому метан є парниковим газом?
Метан в атмосфері затримує тепло приблизно в 25 разів ефективніше, ніж вуглекислий газ, що прискорює кліматичні зміни, зокрема глобальне потепління.
Яких заходів потрібно вживати для зменшення викидів метану в атмосферу?
Використання технологій, які знижують кількість метану, що виділяється в галузі тваринництва, підвищення ефективності збору й транспортування природного газу для зменшення втрат і витоків метану, використання метану, що виділяється на сміттєзвалищах, для виробництва біогазу та електроенергії.
Назвіть сфери застосування метану.
Метан у складі природного газу використовується в житловому господарстві (обігрів чи приготування їжі), в енергетиці (генерація електроенергії в газових турбінах), в хімічній промисловості (сировина для синтезу), а також як паливо для автомобільного транспорту.
Завдання 3
Опишіть фізичні властивості метану.
Це безбарвний газ без запаху, що горить слабкосвітним полум’ям. Легший за повітря, погано розчиняється у воді, скраплюється за температури –162°C.
Завдання 4
Проаналізуйте, які джерела викидів метану є у вашому населеному пункті. Запропонуйте заходи, спрямовані на зменшення викидів метану в атмосферу.
Джерела: сміттєзвалища, тваринництво, трудопроводи.
Заходи зменшення викидів метану в атмосферу: перероблення відходів, виробництво біогазу, контроль витоків газу.
Завдання 5
Доведіть, що природний газ порівняно з іншими викопними видами палива менше забруднює довкілля.
Згоряння природного газу, порівняно з іншими викопними видами палива, супроводжують менші викиди вуглекислого газу та інших шкідливих речовин, таких як тверді частинки, сірчистий газ, сажа та зола.
Завдання 6
Поясніть, як надмірне використання природного та скрапленого газів шкодить озоновому шару.
Надмірне використання природного та скрапленого газів посилює парниковий ефект, адже в атмосфері збільшується концентрація метану, що призводить до нагрівання нижніх шарів атмосфери, де утворюється, так званий, "приземний" озон, а також до охолодження верхніх шарів, що може впливати на стан озонового шару, який захищає нас від ультрафіолетового випромінювання.
Завдання 7
Якщо у вас удома стоїть газовий лічильник, дізнайтеся в дорослих, який об’єм (м3) природного газу витрачає ваша родина за добу. Припустіть, що природний газ складається лише з метану, та обчисліть масу (кг) вуглекислого газу (н.у.), який виділяється в атмосферу під час його згоряння за схемою СН4 + О2 → СО2 + Н2О. Скільки потрібно дерев для фотосинтетичного перетворення такої маси вуглекислого газу на кисень? Дерево за максимальної інтенсивності фотосинтезу здатне перетворювати за добу, у середньому, карбон (ІV) оксид об'ємом 25,5 л.
Відомо: V(CH4) = 2 м3, дерево переробляє 25,5 л CO2 на добу.
Знайти: V(CO2)–?
Розв'язання
Записуємо рівняння реакції:
2 м3 х м3
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
1 м3 1 м3
х = V(СО2) = V(CH4) = 2 м3
Обчислюємо кількість речовини вуглекислого газу.
n(CO2) = V(CO2) : Vm = 2 м3 : 22,4 м3/кмоль = 0,089 кмоль
Обчислюємо масу вуглекислого газу.
M(СO2)=44 кг/кмоль
m(CO2) = n(CO2) • M(CO2) = 0,089 кмоль • 44 кг/кмоль = 3,92 кг
2 м3 : 25,5 л = 2000 л : 25,5 л = 78 дерев.
Відповідь: 3,93 кг, 78 дерев.
Завдання 8
Яку систему опалення використано у ваших оселях? У випадку газового опалення поцікавтеся в дорослих, чи є у ваших оселях побутовий аналізатор газу. Дослідіть, як він працює. Поцікавтеся, скільки газу витрачено на обігрів вашої оселі в зимовий період. Обчисліть, який об’єм (м3) вуглекислого газу (за н.у.) виділився в атмосферу за цей час, припускаючи, що природний газ складається лише з метану. Поміркуйте, як можна зменшити кількість викидів вуглекислого газу. У випадку інших видів опалення обґрунтуйте доцільність та ефективність їх використання.
У наших оселях використано централізовану систему опалення.
Побутовий аналізатор газу (газосигналізатор) — це прилад для безперервного контролю концентрації горючих газів (метану, чадного газу) в повітрі житлових і комунальних приміщень. У разі перевищення допустимих норм концентрації газу за допомогою звукових і світлових сигналів попереджає, водночас може автоматично перекривати подачу газу за допомогою електромагнітного клапана або вмикати витяжну вентиляцію, для запобігання вибуху або отруєнню.
Відомо: V(CH4) = 10,5 м3
Знайти: V(CO2)–?
Розв'язання
Записуємо рівняння реакції:
10,5 м3 х м3
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
1 м3 1 м3
х = V(СО2) = V(CH4) = 10,5 м3
Відповідь: з 10,5 м3 метану при спалюванні утворюється 10,5 м3 вуглекислого газу.
Перевірте себе
Вправа 1 Перейдіть на сайт і виконайте вправу.
Природний газ: займає більше місця, вибухонебезпечний у разі витоку, зберігається в газоподібному стані в сховищах, споживається в країнах з газопроводами, транспортування газопроводами, газоподібний, вартість транспортування низька при наявності інфраструктури.
Скраплений газ: безпечний в рідкому стані (не вибухає), легко транспортується на великі відстані, споживається в країнах без трубопроводів, вимагає постійного охолодження, транспортування танкерними суднами, цистернами, рідкий (за температури –162°C), вартість транспортування вища через складність зберігання та охолодження.
Вправа 2
Знайдіть і виправте помилки, якщо вони є в даних твердженнях:
1) Формула природного газу метану СН4.
2) Метан і вуглекислий газ є парниковими газами.