Вопросы для брейн-ринга

1. Октановые числа бензинов, полученных за счет термического крекинга, находятся в пределах от 60 до 75, а бензинов каталитического крекинга  выше 80. Что можно сказать о составе этих бензинов?

Ответ. Основной особенностью крекинга на катализаторах является получение легких бензинов с высоким содержанием ароматических соединений и предельных углеводородов изостроения, повышающих октановое число топлива.

2. С 1923 г. более 3 млн. т тетраэтилсвинца (ТЭС) было добавлено в бензин для улучшения его свойства - повышения октанового числа. Чтобы при сгорании бензина с добавкой ТЭС на стенках и головках цилиндра двигателя внутреннего сгорания (ДВС) не образовывался свинец, в бензин добавляется еще 1,2-дибромэтан. При сгорании бензина, ТЭС и 1,2-дибромэтана в ДВС образуется множество различных веществ и среди них летучий при высокой температуре галогенид, один из загрязнителей окружающей среды. Написать формулу этого галогенида и назвать его.

Ответ. Бромид свинца (II), PbBr₂. В настоящее время для снижения токсичности выхлопных газов автомобилей ТЭС заменяется другими веществами, сохраняющими требуемые качества топлива.

3. Объяснить, почему в радиатор автомобиля не рекомендуется наливать речную или водопроводную воду, а необходимо использовать дистиллированную.

Ответ. Из водопроводной и речной воды при нагревании выделяются соли (накипь), которые осаждаются на металлических стенках системы охлаждения двигателя, вследствие чего уменьшается теплопроводность металла и засоряются отверстия, через которые проходит вода; двигатель при этом перегревается.

4. Почему, оставаясь в машине или ремонтируя ее при работающем двигателе в закрытом гараже, вы рискуете жизнью?

Ответ. При работе ДВС потребляется кислород воздуха, а содержащиеся в выхлопных газах СО₂ и СО накапливаются в непроветриваемом помещении и могут привести к отравлению и удушью.

5. Объяснить, почему жидкий бензин и этанол спокойно горят, а пары этих веществ в смеси с воздухом взрываются, что используется в работе ДВС?

Ответ. Жидкий бензин или этанол имеют небольшую площадь соприкосновения с воздухом, в то время как в парообразном состоянии число частиц бензина или этанола, реагирующих с кислородом воздуха, гораздо больше, поэтому скорость их взаимодействия резко возрастает.

6. Автомобиль  один из источников загрязнения окружающей среды. Наряду с прочими соединениями в выхлопных газах содержатся оксиды азота. Ответить на вопросы:

1. Почему говорят об оксидах азота, а не об оксиде? Написать химические формулы оксидов азота.

2. Какие оксиды азота образуются при работе ДВС прежде всего? Написать уравнения реакций.

Ответ. 1. Азот с кислородом может образовать пять оксидов: N₂O, NO NO₂, N₂O₃, N₂O₅.

2. N₂ + O₂  2 NO

2 NO + O₂  2 NO .

7. За этим металлом прочно утвердилось название «автомобильный». Добавление его к обычной стали увеличивает ее упругость и прочность. Если бы не этот металл, автомобили весили бы в два раза больше. Какой это металл?

Ответ. Ванадий.

8. Металл А образует гидрид, состав которого можно выразить формулой АН₂. Гидрид этого металла легко реагирует с водой:

АН₂ + 2Н₂О  А(ОН)₂ + 2Н₂ 

При обработке 2,1 г гидрида избытком воды выделилось 2,24 л газа (н.у.). Определить металл А.

Ответ. Этот металл  кальций. Ход решения представлен ниже.

m(AH2) = 2,1 г V (H2) = 2,24 л ______________ А - ?

Пусть Ar(A)=X, тогда М(АН2)=Х + 2 АН2 + 2Н2О = А(ОН)2 + 2Н2  1 моль 2 моль (Н2)=2,24 л/22,4 г/моль = 0,1 моль, т.е.: (АН2) = 0,05 моль М(АН2)=2,1 г/0,05 моль = 42 г/моль М(АН2)=42; х+2=42; х=40 Ar = 40, это кальций.

9. При растворении в воде 2,0 г смеси гидридов двух щелочных металлов выделилось 3,36 л водорода (н.у.). Определить, гидриды каких металлов были в смеси, если известно, что количества образовавшихся щелочей относятся как 5:1.

Ответ. Гидриды лития и калия. Ход решения представлен ниже.

М(МH+М1Н) = 2,0 V (H2) = 3,36 л (МОН)/ (М1ОН)=5:1 _______________ М - ? М1 - ?

Пусть A1 - AR(M), A2 - AR(M1) X1 -m(MH), X2 - m(M1H) M + H2O = MOH + H2 (Н2)=3,36 л/22,4 г/моль = 0,15 моль (X1/A1 + 1) + (X2/A2 + 1) = 0,15 (X1/A1 + 1) : (X2/A2 + 1) = 5 : 1 Решаем систему этих уравнений: (X1/A1 + 1)= 0,125, или Х1=0,125 (А1+1) (X2/A2 + 1)= 0,125, или Х2=0,025 (А2+1) X1 + X2 = 2 0,125 (A1 + 1) + 0,025 (A2 + 1)= 2 5 A1 + A2 = 74 Этому условию удовлетворяет лишь одна пара значений атомных масс: при А1=7  это литий, при А2 =39  это калий.

10. Автомашина на пути в 850 км израсходовала 200 кг бензина. Рассчитать объем воздуха, необходимого для сгорания данного бензина, если в его составе около 85% углерода и 15% водорода.

Ответ. 2 426,5 м³. Ход решения представлен ниже.

m (бензина) = 200 кг  (С) = 85%  (Н) = 15% _________________ V (воздуха)- ?

m (C) = (200 кг х 85%) : 100% = 170 кг m (Н) = (200 кг х 15%) : 100% = 30 кг С + О2 = СО2 1 моль 1 моль (С)=170 кг: 12 г/моль = 14,166 кмоль (С) = (О2) V(О2) = 317,3 м^2 2Н2 + О2 = 2Н2О 2 моль 1 моль (Н2) = 30 кг : 2 г/моль = 15 кмоль (С) =2 (О2); (О2) = 7,5 кмоль V(О2) = 7,5 кмоль х 22,4 л = 168 м^3 V(О2) = 485,3 м^3 Принимая, что в воздухе содержится около 20% кислорода, получим: V (воздуха)= 485,3 х 5 = 2 426,5 м^3.