Решение: Получение кислорода из воздуха

Прочитайте текст и выполните задания.

Текст 1.
Методы разделения смесей

Если оглядеться вокруг и задуматься, то можно обнаружить, что нас окружает множество предметов, которые называют «телами». Практически все тела состоят не из одного, а из нескольких веществ, т.е. образованы из смесей. Смеси можно разделить на составляющие их чистые вещества, которые в дальнейшем используют для синтеза новых веществ с нужными свойствами.

Существует разнообразные методы разделения смесей. Выбор метода зависит от состава смеси. Расскажем о некоторых из них.

1. Выпаривание – процесс, при котором разделяются вещества, имеющие различные температуры кипения. Он применяется для выделения менее летучего компонента (например, соли) из раствора путём испарения растворителя при нагревании. Пример: раствор соли или сахара в воде.

2. Кристаллизация – процесс, в ходе которого из растворов или расплавов образуются кристаллы вещества с наименьшей при данной температуре растворимостью. Кристаллизация веществ из растворов происходит либо при понижении температуры, либо при постепенном испарении воды при комнатной температуре, если сосуд, содержащий раствор, оставить открытым. Таким способом добывают поваренную соль из морской воды.

3. Дистилляция: метод, основанный на различии в температурах кипения жидких компонентов смеси. При нагревании смеси компоненты кипят поочерёдно, начиная с самого легкокипящего. Если при этом в отдельном элементе установки охлаждать пары и собирать конденсированную жидкость, можно отделить все компоненты смеси. Дистилляция используется при переработке нефти для получения различных видов топлива.

4. Отстаивание – метод, использующийся в случае неоднородных систем, в которых плотность твёрдых частиц больше плотности жидкости. Под действием силы тяжести такие частицы опускаются на дно (таким образом можно разделить смесь песка и воды). Если же частицы вещества легче жидкости, они всплывают на поверхность.

5. Фильтрование – способ, при котором смесь пропускают через пористый материал, называемый фильтром. При этом нерастворимые частицы остаются на фильтре, а жидкость проходит через него. Фильтры бывают различных размеров, структуры и конфигураций. Целесообразно процесс фильтрации сочетать с отстаиванием.

Общую картину методов разделения смесей можно представить в виде схемы.

Текст 2.
Природный газ

За многие-многие тысячи лет в земной коре образовались запасы нефти, природного газа и каменного угля. Чтобы добывать нефть и газ, нефтяникам и газовикам приходится бурить глубокие скважины. По ним с помощью воды нефть и газ «выдавливают» на поверхность земли для дальнейшей переработки, в результате которой появляется возможность получить новые вещества, используемые в различных областях жизни.

Природный газ – это смесь газообразных углеводородов, т.е. веществ, состоящих из углерода и водорода (СₓHᵧ). Главным образом он используется в газовых плитах, в промышленных печах, а в последнее время в качестве топлива для автомобильных двигателей, так как при его сгорании выделяется меньше вредных веществ, чем при сгорании продуктов нефтепереработки.

Текст 3.
Переработка и применение нефти

1. Нефть – это тоже смесь углеводородов, которую практически полностью перерабатывают для получения большого количества разнообразных полезных веществ и материалов. 2. На первом этапе переработки добытую и очищенную нефть нагревают, после чего она поступает в цилиндрическую вертикальную (ректификационную) колонну, где подвергается воздействию пара, движущегося снизу вверх. 3. В результате нагрева до температуры, достигающей 400 °С, она разделяется на фракции: бензиновую, керосиновую, дизельную и жидкий мазут.

4. Так как продукция первичной переработки нефти, как правило, не отличается необходимыми товарными свойствами, то для улучшения качества её подвергают вторичной переработке – крекингу и риформингу. 5. Суть процесса состоит в получении мелких и циклических молекул из более крупных соединений с помощью нагрева, в результате чего получается бензин более высокого качества.

6. Путём химической обработки из нефтепродуктов и продуктов переработки газа получают многие органические вещества: пластмассы, синтетические и искусственные волокна, синтетические меха, лакокрасочные покрытия, лекарственные вещества, моющие средства, а также каучуки, душистые вещества, взрывчатые вещества и многое другое.

Текст 4.
Переработка каменного угля

1. Около 25% добытого каменного угля используется на промышленных предприятиях в качестве сырья для производства кокса – высококачественного углеродного сырья. 2. Остальные 75% используется в тепловых электростанциях, а также для коммунально-бытовых, сельскохозяйственных, строительных и иных нужд.

3. Перечислим основные сферы применения каменного угля: для отопления зданий и помещений, удобрения почвы, получения жидкого топлива, кокса, аммиака, каменноугольной смолы и др., которые используются в производстве парфюмерных средств, растворителей, пластмасс, лекарственных препаратов, уксусной кислоты, красок, взрывчатых веществ.

4. Рассматривая преимущества использования каменного угля, нельзя не сказать о том, что при сгорании из него образуются газообразные летучие продукты. 5. Это обусловлено тем, что в каменном угле содержится большое количество минеральных примесей, которые при сжигании превращаются в газы и золу и выбрасываются в атмосферу, почву, гидросферу. 6. Затем они попадают в растительные культуры, а потом по пищевой цепочке – в организм животных и человека.

Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка

Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка