Кислотные дожди

На фотографии, приведенной ниже, изображены статуи, называемые Кариатидами, которые были возведены в Акрополе в Афинах более 2500 лет назад. Статуи были изваяны из горной породы, которая называется мрамором. Мрамор состоит из карбоната кальция. В 1980 году подлинные статуи были перенесены в музей Акрополя, а их заменили копиями. Подлинные статуи были разъедены кислотными дождями.

Вопрос 1. Обычный дождь слегка кислотный, потому что он поглощает некоторое количество диоксида углерода из воздуха. Кислотный дождь более кислый по сравнению с обычным дождем, потому что он поглощает также такие газы, как оксид серы и оксид азота. Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?
Решение. 1. Оксиды азота и серы образуются в результате реакций горения при сжигании или обжиге полезных ископаемых на металлургических предприятиях и электростанциях. Соединения серы — сульфиды, самородная сера и др. — содержатся, например, в углях и рудах; особенно много сульфидов в бурых углях. В углях же, и особенно в торфе содержатся различные соединения азота. (Азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые.)
2. Азотистые соединения образуется в результате молниевой активности. При высокой температуре, создаваемой молнией, азот образует различные соединения с кислородом и влагой воздуха.
3. Оксиды серы и азота выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом при сгорании бензина и дизельного топлива.
Правильный ответ: в результате действия молний или хозяйственной деятельности человека (см. решение).

Действие кислотных дождей на мрамор может быть смоделировано путем помещения кусочков мрамора в уксус на ночь. Уксус и кислотный дождь обладают примерно одинаковым уровнем кислотности. Когда кусочек мрамора помещают в уксус, то наблюдается процесс образования пузырьков газа. Масса сухого кусочка мрамора определяется до и после эксперимента.

Вопрос 2. До погружения на ночь в уксус кусочек мрамора имел массу 2,0 г. На следующий день этот кусочек вынимают из уксуса и высушивают. Какова будет масса высушенного кусочка мрамора?

Решение. Карбонат кальция, из которого состоит мрамор, взаимодействует с уксусной кислотой, в результате чего образуется ацетат кальция, вода и углекислый газ. Углекислый газ выделяется в виде пузырьков газа, а вода и ацетат кальция переходят в уксусный раствор. Таким образом, из кусочка мрамора вымывается вещество, и он теряет массу. На следующий день масса кусочка станет меньше 2,0 г.
Правильный ответ: A.

Вопрос 3. Учащиеся, которые проводили этот эксперимент, поместили на ночь кусочки мрамора также в чистую (дистиллированную) воду. Объясните, для чего учащиеся включили этот опыт в свой эксперимент.
Решение. Уксус — сложное вещество. Для того чтобы можно было интерпретировать результаты эксперимента с мрамором и уксусом (что именно вызывает разрушение мрамора? вода или уксусная кислота, входящие в состав уксуса? или, может быть, из-за того, что уксус — жидкость?), их нужно сравнить с результаты эксперимента взаимодействия мрамора и с каким-нибудь более простым веществом. Например, с чистой (дистиллированной) водой или с чистой уксусной кислотой. Учащиеся выбрали воду.
Правильный ответ: для сравнения.