- •Росжелдор
- •1 Энергетика химических процессов
- •2 Направленность химических процессов
- •3 Скорость химических реакций
- •4 Химическое равновесие
- •5 СтРоение электронных оболочек атомов
- •6 Растворы
- •6.1 Способы выражения концентрации растворов
- •Расчет нормальной концентрации
- •6.2 Растворы электролитов
- •7 Окислительно-восстановительные реакции
- •8 Гальванические элементы
- •Стандартные электродные потенциалы 0некоторых металлов
- •Аанионы соли Электродный процесс (31) Электродный процесс (32) или (33)
- •9 Коррозия металлов
- •Вкислой среде:
- •10 Электролиз
- •11 Жесткость воды и способы ее устранения
- •12 Задачи прикладного характера
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Виленский Валерий Моисеевич
12 Задачи прикладного характера
241. Эффективность защитного действия ингибитора определяют по коэффициенту торможения (ингибирования):
= ;
где к скорость коррозии металла в отсутствии ингибитора;
кискорость коррозии в присутствии ингибитора.
Скорость коррозии стали в водной среде составляет 9,108 в присутствии ингибитора И-1-А 0,172 и ингибитора АНПО 0,207 г/м2год. При использовании смеси ингибиторов И-1-А и АНПО (1:1) с той же суммарной концентрацией 0,05 кг/м3скорость коррозии составляет 0,00134 г/м2год, т.е. эффективность защиты металла при использовании смеси ингибиторов возрастает.
Вычислите коэффициент ингибирования для каждого случая, считая, что в небольшом диапазоне концентраций коэффициент ингибирования пропорционален концентрации.
242.Зависимость логарифма скорости коррозии железа от концентрации азотной кислоты дана в табл. 6.
Таблица 6
С,% |
20 |
40 |
43 |
60 |
80 |
91 |
95 |
lg корр. |
3,2 |
3,5 |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
0,1 |
Представьте эти результаты графически. Чем объясняется резкий спад скорости коррозии при концентрации СНNO40%? Почему при СНNO95% коррозия усиливается? Объясните, почему при перевозке НNO3по железной дороге используются алюминиевые цистерны?
243.В каком случае металл двигателя внутреннего сгорания в большей степени подвергается коррозионному разрушению: при непрерывной работе или при частых остановках? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии стали в кислой среде. Какие продукты коррозии образуются при этом?
244.Почему металл двигателя внутреннего сгорания подвергается значительному коррозионному разрушению при частых остановках двигателя? Когда эти остановки опаснее: в летнее или зимнее время? Почему? Составьте электронные уравнения электрохимической коррозии сплава железа с включениями никеля в кислой среде. Каков состав продуктов коррозии?
245.Стальные цистерны применяют для транспортировки концентрированных серной и азотной кислот. Почему надо закрывать люк в цистернах после освобождения их от кислот? Как протекает коррозия в указанном случае? Что является анодом и что катодом? Составьте электронные уравнения соответствующих процессов.
246. Получение перспективных конструкционных материалов осуществляется металлотермическим методом. При какой температуре начнется реакция:
ТiO2+ 2Н2Тi+ 2Н2О?
Н=944 кДж/моль;S= 30,6;SТiO= 50 Дж/мольК;
Н=242 кДж/моль;SН= 131;SНО= 189 Дж/мольК.
247.Известно, что марганец широко используется в качестве раскислителя стали. Возможно ли получить марганец из МnO2алюмотермическим методом при Т= 293 К? Ответ подтвердите расчетом реакции.
Н=520 кДж/моль;SMn = 32;SMnO= 53 Дж/мольК;
Н=1675 кДж/моль;SАl= 28;S= 51Дж/мольК.
248. При коррозии железа в воде происходит следующая реакция:
Fе + Н2О(ж)Fe3O4(т) + Н2
Уравняйте. На основании термодинамических расчетов докажите, что эта реакция при Т = 298 К происходит самопроизвольно.
Н=286 кДж/моль;Н=1118 кДж/моль;
SНО(ж) = 70;S= 142;SFе = 27;SН= 131 Дж/мольК.
249. Возможна ли совместная перевозка или хранение на складе этилен-гликоля, являющегося основой антифризных составов, и аммиачной селитры? Проведите соответствующие расчеты, зная, что вероятная схема реакции следующая:
С2Н6О2+ 5NН4NO35N2+ 2CO2+ 13Н2О
G=319,45;G=183,96;
G=394,64;G=237,4 кДж/моль.
250. Как изменится скорость реакции сгорания пропана С3Н8(используемого в качестве жидкого топлива в карбюраторных двигателях) при увеличении давления вдвое?
251.При получении электротехнической меди на поверхности провода при Т = 1200 К образуется двухслойная окалина, содержащая СuО и Сu2О. Проведите термодинамический анализ реакций, при которых возможно образование этих оксидов:
1) Сu+½О2= СuO;G1. 2) 2Сu+½O2= Сu2О;G2
Cравнивая реакции 1 и 2, укажите, какой из оксидов легче образуется на поверхности проволоки? Энтальпии образования Сu2Oи СuOравны соответственно –173 и –162 кДж/моль, а энтропии Сu2O, СuO, Сuи О2равны 92,9; 42,6; 33; 205,4 Дж/мольК.
252.Основным показателем качества электротехнической меди является содержание в ней кислорода. Ее очистка производится в атмосфере водорода:
Сu2O+ Н2= 2Сu+ Н2О
СuO+ Н2= Сu+ Н2О
Накапливающаяся в дефектах металла вода оказывает расклинивающее давле-ние, что приводит к образованию микротрещин («водородная болезнь»). Зная, что изобарные потенциалы образования Сu2O, СuOи Н2О равны соответственно –86,3;129,4;228,8 кДж/моль, укажите, какой из слоев двухслойной окалины восстанавливается легче?
253. Сплавы типа «победит» содержат карбиды вольфрама, титана и других металлов. Их применение ограничено в связи с высокими температурами, возникающими в зоне трения. При этом возможны два процесса:
графитизация карбида 2WC=W2C+C;
выгорание углерода 2WС + О2=W2C+CO2.
На основании термодинамических расчетов оцените возможность протекания каждой из реакций, зная, что локальная температура в зоне резания может достигать 1250 К. Теплоты образования WC,W2Cи СО2равны соответственно –41,0;26 и –393,5 кДж/моль, а энтропииWC,W2C; С, О2, СО2равны 36; 82; 5,74; 205,4; 213,68 Дж/мольК.
254.В качестве антифризной жидкости используется этиленгликоль. Оцените возможность самовозгорания этой жидкости при ее контакте с перекисью водорода. Возможно ли протекание реакции:
С2Н6О2(ж)+ 5Н2О2(ж)= 2СО2(г)+ 8Н2О(г),
если G=454,5;G=120,4;
G=228;G=394,6 кДж/моль?
255.Температура вспышки – самая низкая температура, при которой образующиеся над жидкостью пары способны вспыхивать от источника зажигания. Для простых органических молекул она рассчитывается по формуле:
tвсп. = ао + а1·tкип. + а2·Нгор,
где tкип. – температура кипения;
Нгор– тепловой эффект реакции горения вещества;
ао,а1иа2– эмпирические константы.
Вычислите температуру вспышки этиленгликоля, если tкип. = 197,6оС.
Н=389,4;Н=393,5;Н=242,8 кДж/моль;
ао=45,5;а1= 0,83;а2=0,0082.
256. В качестве альтернативного топлива в двигателях внутреннего сгорания грузового тепловоза 2ТЭ10 используется пропиловый спирт. Определите количество тепла, выделяющегося при сгорании 1000 кг пропилового спирта.Н=242;Н=393,5;Н=307 кДж/моль.
257. Процесс декарбонизации известняка протекает по уравнению:
СаСО3(т)СаО(т) + СО2(г);Н = 178 кДж/моль.
Сколько тепла нужно затратить на разложение 150 кг известняка, содержащего 8% примесей? Будет ли эта реакция протекать самопроизвольно при стандартных условиях?
Н=1206;S= 89 Дж/мольК;
Н=635 кДж/моль;S= 40 Дж/мольК;
Н=393 кДж/моль;S214 Дж/мольК.
258. Сколько тепла выделится при твердении 62,5 кг строительного гипса, содержащего 20% примесей, если реакция протекает по уравнению:
СаSO4 · 0,5H2O+ 1,5H2O(ж)СаSO4 · 2H2O;Нх.р.=17 кДж/моль.
Возможно ли самопроизвольное протекание реакции при стандартной температуре?
Н=1575 кДж/моль;S= 131 Дж/мольК;
Н=286 кДж/моль;SНО(ж) = 70 Дж/мольК;
Н=2021 кДж/моль;S= 194 Дж/мольК.
259. Негашеная известь получается путем прокаливания известняка СаСО3. Вычислите, при какой температуре начнется эта реакция?
Н=1206 кДж/моль ;S= 89 Дж/мольК;
Н=635 кДж/моль;S= 40 Дж/мольК;
Н=393 кДж/моль;S214 Дж/мольК.
260.Магнезиальная коррозия бетона протекает по уравнению:
Са(ОН)2(т)+ МgSO4(т)= СаSO4(т) + Мg(ОН)2(т).
Сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания реакции в стандартных условиях.
Н=996 кДж/моль;S= 83 Дж/мольК;
Н=1277 кДж/моль;S= 92 Дж/мольК;
Н=1424 кДж/моль; S= 107 Дж/мольК;
Н=925 кДж/моль;S= 63 Дж/мольК.