Номер В, страница 44 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

В

1. Рассчитайте массовые доли элементов в соединении, для которого составили формулу в пункте А 4.

2. К какому типу реакции относится взаимодействие металлов с кислотами?

1. Расположите формулы приведенных оксидов по возрастанию в них массовых долей металлов.

Дано:

Оксиды: 1. $Na_2O$, 2. $BaO$, 3. $CrO$, 4. $MnO_2$, 5. $PbO_2$.

Относительные атомные массы (округленные):

$A_r(Na) = 23$

$A_r(Ba) = 137$

$A_r(Cr) = 52$

$A_r(Mn) = 55$

$A_r(Pb) = 207$

$A_r(O) = 16$

Найти:

Массовые доли (ω) металлов в каждом оксиде и расположить оксиды в порядке возрастания этих долей.

Решение:

Массовая доля элемента в соединении вычисляется по формуле:

$\omega(Э) = \frac{n \cdot A_r(Э)}{M_r(\text{соединения})} \cdot 100\%$, где $n$ – число атомов элемента в формуле.

1. $Na_2O$ (1)

Молярная масса: $M_r(Na_2O) = 2 \cdot A_r(Na) + A_r(O) = 2 \cdot 23 + 16 = 62$.

Массовая доля натрия: $\omega(Na) = \frac{2 \cdot 23}{62} \approx 0.742$, или $74.2\%$.

2. $BaO$ (2)

Молярная масса: $M_r(BaO) = A_r(Ba) + A_r(O) = 137 + 16 = 153$.

Массовая доля бария: $\omega(Ba) = \frac{137}{153} \approx 0.895$, или $89.5\%$.

3. $CrO$ (3)

Молярная масса: $M_r(CrO) = A_r(Cr) + A_r(O) = 52 + 16 = 68$.

Массовая доля хрома: $\omega(Cr) = \frac{52}{68} \approx 0.765$, или $76.5\%$.

4. $MnO_2$ (4)

Молярная масса: $M_r(MnO_2) = A_r(Mn) + 2 \cdot A_r(O) = 55 + 2 \cdot 16 = 87$.

Массовая доля марганца: $\omega(Mn) = \frac{55}{87} \approx 0.632$, или $63.2\%$.

5. $PbO_2$ (5)

Молярная масса: $M_r(PbO_2) = A_r(Pb) + 2 \cdot A_r(O) = 207 + 2 \cdot 16 = 239$.

Массовая доля свинца: $\omega(Pb) = \frac{207}{239} \approx 0.866$, или $86.6\%$.

Сравним полученные массовые доли и расположим их в порядке возрастания:

$\omega(Mn)$ в $MnO_2$ (63.2%) < $\omega(Na)$ в $Na_2O$ (74.2%) < $\omega(Cr)$ в $CrO$ (76.5%) < $\omega(Pb)$ в $PbO_2$ (86.6%) < $\omega(Ba)$ в $BaO$ (89.5%).

Соответствующая последовательность номеров оксидов: 4, 1, 3, 5, 2.

Ответ:

2. Рассмотрите рис. 15. Сделайте выводы.

На рисунке 15 представлен эксперимент, демонстрирующий условия, необходимые для коррозии (ржавления) железа. Анализ результатов в четырех пробирках позволяет сделать следующие выводы:

• В пробирке а железные гвозди находятся в контакте с водой и воздухом (содержащим кислород). В этих условиях наблюдается коррозия.
• В пробирке б гвозди находятся в сухом воздухе, так как влага поглощается осушителем (безводным $CaCl_2$). Коррозия отсутствует. Это доказывает, что для ржавления необходима вода.
• В пробирке в гвозди находятся в кипяченой воде (из которой удален растворенный кислород), а слой масла сверху препятствует контакту воды с воздухом. Коррозия отсутствует. Это доказывает, что для ржавления необходим кислород.
• В пробирке г гвозди находятся в воде и в атмосфере чистого кислорода. Коррозия наблюдается. Сравнение с пробиркой а (где используется воздух, содержащий ~21% кислорода) позволяет предположить, что более высокая концентрация кислорода ускоряет процесс коррозии.

Ответ: Основной вывод из эксперимента заключается в том, что коррозия железа является электрохимическим процессом, для протекания которого необходимо одновременное наличие двух веществ: воды (электролита) и кислорода (окислителя). Отсутствие хотя бы одного из этих компонентов предотвращает коррозию.

3. Подготовьте эссе о защите металлов от коррозии. Какой вред наносит коррозия народному хозяйству?

Коррозия металлов — это их самопроизвольное разрушение в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Это явление наносит колоссальный ущерб экономике и представляет серьезную угрозу безопасности.

Вред, наносимый коррозией народному хозяйству

Ущерб от коррозии можно разделить на прямой и косвенный.

• Прямые убытки — это безвозвратная потеря массы металла, а также стоимость замены или ремонта корродировавших конструкций, оборудования, трубопроводов и транспортных средств. Ежегодно в мире из-за коррозии теряются миллионы тонн стали.
• Косвенные убытки часто превышают прямые и включают в себя:
  • Простои производства из-за выхода из строя оборудования.
  • Загрязнение продукции продуктами коррозии, что особенно критично в пищевой, фармацевтической и химической промышленности.
  • Снижение эффективности: коррозия увеличивает шероховатость труб, что приводит к росту энергозатрат на перекачку жидкостей; снижает теплопередачу в теплообменниках.
  • Угроза безопасности: разрушение несущих конструкций мостов, зданий, прорыв трубопроводов (с утечкой нефти, газа, химикатов), отказ транспортных средств и авиационной техники могут приводить к катастрофам с человеческими жертвами и серьезным экологическим последствиям.
  • Нерациональный расход металла: необходимость закладывать в проекты увеличенную толщину стенок и сечений конструкций ("запас на коррозию").

Способы защиты металлов от коррозии

Эффективная борьба с коррозией основана на предотвращении контакта металла с агрессивной средой или на замедлении скорости коррозионных процессов. Существует несколько основных методов защиты:

1. Нанесение защитных покрытий. Это самый распространенный метод, заключающийся в изоляции поверхности металла.
   • Неметаллические покрытия: лаки, краски, эмали, полимерные пленки, смазки и масла. Они создают на поверхности барьер, непроницаемый для влаги и кислорода.
   • Металлические покрытия: нанесение слоя другого металла. Бывают анодными (например, цинкование стали), где покрытие (цинк) более активно и разрушается в первую очередь, защищая сталь, и катодными (например, лужение — покрытие оловом), где защита эффективна только при целостности покрытия.
2. Изменение свойств коррозионной среды.
   • Применение ингибиторов коррозии — веществ, которые, будучи введенными в агрессивную среду в небольших количествах, резко замедляют скорость коррозии.
   • Деаэрация среды — удаление из воды или другого раствора кислорода, например, путем кипячения или продувки инертным газом.
3. Электрохимическая защита. Этот метод изменяет электродный потенциал защищаемой конструкции.
   • Катодная защита: к защищаемому объекту (трубопровод, корпус судна) присоединяют либо более активный металл (протектор, например, цинковый или магниевый), который будет разрушаться вместо основного металла, либо подключают к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, делая конструкцию катодом.
4. Создание коррозионностойких сплавов (легирование). Введение в состав металла специальных добавок, которые повышают его стойкость к коррозии. Классическим примером является нержавеющая сталь, получаемая добавлением к железу хрома и никеля. Хром образует на поверхности тонкую, прочную инертную пленку оксида, которая защищает металл.
5. Рациональное проектирование. Конструирование изделий и сооружений с учетом минимизации коррозионных рисков: избегание щелей и застойных зон, где может скапливаться влага, обеспечение дренажа, предотвращение контакта разнородных металлов.

Ответ: Коррозия наносит огромный экономический ущерб, приводя к потере металла, выходу из строя оборудования, простоям производства и создавая угрозы безопасности и экологии. Для борьбы с ней применяется комплексный подход, включающий нанесение защитных покрытий (краски, цинк), изменение свойств агрессивной среды (ингибиторы), электрохимическую защиту (протекторы), создание коррозионностойких сплавов (нержавеющая сталь) и рациональное конструирование.