ЗМІСТhnpu.edu.ua/sites/default/files/files/kaf_himii/silabus/... · 2020-02-09 ·...

ЗМІСТ

1. ІНФОРМАЦІЯ ПРО ВИКЛАДАЧА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ........................................................ 5

2. ПОЛІТИКА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ .................................................................................................. 6

3. ПРЕРЕКВІЗИТИ І ПОСТРЕКВІЗИТИ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ................................................... 6

4. ХАРАКТЕРИСТИКА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ................................................................................. 6

4.1. ПРИЗНАЧЕННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ......................................................................................................... 6 4.2. МЕТА ВИВЧЕННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ..................................................................................................... 7 4.3. ЗАВДАННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ............................................................................................................... 7 4.4. ПРОГРАМНІ РЕЗУЛЬТАТИ НАВЧАННЯ ЗА ДИСЦИПЛІНОЮ .................................................................................... 8

5. ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ......................................................................................................... 14

МОДУЛЬ №1. ОСНОВНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ХТП. ВИРОБНИЦТВО НЕОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН ................................. 14 Тема №1.1. Вступ. Сировина. Підготовка сировини .................................................................................... 14 Тема №1.2. Основні закономірності ХТП ...................................................................................................... 15 Тема №1.3. Каталіз в хімічній помисливості ................................................................................................ 15 Тема №1.4. Виробництво сульфатної кислоти............................................................................................. 15 Тема №1.5. Виробництво металів .................................................................................................................. 15 Тема №1.6. Технологія силікатів і в’яжучих матеріалів .............................................................................. 15 Тема №1.8. Виробництво аміаку та нітратної кислоти ............................................................................ 15 Тема №1.9. Виробництво мінеральних добрив .............................................................................................. 16

МОДУЛЬ №2. ТЕХНОЛОГІЯ СОДОВИХ ПРОДУКТІВ. ТЕХНОЛОГІЇ ПЕРЕРОБКИ ПАЛИВА ТА ВИРОБНИЦТВА

ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН ........................................................................................................................................................... 16 Тема №2.1. Технологія содових продуктів ..................................................................................................... 16 Тема №2.2. Добування та переробка палива ................................................................................................. 16 Тема №2.3. Промисловий органічний синтез ................................................................................................. 16 Тема №2.4. Виробництво каучуків.................................................................................................................. 17 Тема №2.5. Виробництво пластмас та хімічних волокон. ........................................................................... 17

6. РОЗПОДІЛ ГОДИН/ТЕМ ЗА ВИДАМИ ЗАНЯТЬ ....................................................................................... 17

7. ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛЕКЦІЙ..................................................................................................................... 19

8. ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ.................................................................................. 21

9. КОНТРОЛЬ І ОЦІНКА РЕЗУЛЬТАТІВ ......................................................................................................... 24

9.1. РОЗПОДІЛ РЕЙТИНГОВИХ БАЛІВ ........................................................................................................................ 24 9.2. КРИТЕРІЇ ОЦІНКИ ЗНАНЬ. РЕЙТИНГ-ПЛАН ДИСЦИПЛІНИ ................................................................................... 24 9.3. ГРАФІК ВИКОНАННЯ ЗАВДАНЬ .......................................................................................................................... 25 9.4. ШКАЛА ВИСТАВЛЕННЯ ОЦІНОК ........................................................................................................................ 25 9.5. ВИДИ КОНТРОЛЮ (ПОПЕРЕДНІЙ, ТЕМАТИЧНИЙ, МОДУЛЬНИЙ ТА ПІДСУМКОВИЙ) ПРОМІЖНА АТЕСТАЦІЯ...... 25 9.6. ФОРМИ КОНТРОЛЮ ........................................................................................................................................... 25

10. САМОСТІЙНА РОБОТА ................................................................................................................................ 26

10.1. ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТА .................................................................................. 26 10.2. ІНДИВІДУАЛЬНІ РОЗРАХУНКОВІ ЗАДАЧІ ......................................................................................................... 32 10.3. ТЕМИ ІНДЗ ..................................................................................................................................................... 32 10.4. ЗАПИТАННЯ ДО ІСПИТУ ................................................................................................................................... 33 10.4. ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ІСПИТУ ................................................................................. 37

10.4.1. Вступ. Сировина, підготовка сировини. Вода. Водопідготовка ..................................................... 37 10.4.2. Виробництво сульфатної кислоти ..................................................................................................... 45 10.4.3. Виробництво металів. Виробництво чавуну та сталі ..................................................................... 55 10.4.4. Технологія силікатів і в’яжучих матеріалів ...................................................................................... 63 10.4.5. Виробництво водню та синтез-газу .................................................................................................. 72 Технології зв'язування Нітроґену .................................................................................................................... 75 10.4.6. Виробництво нітратної кислоти ....................................................................................................... 78 10.4.7. Виробництво мінеральних добрив ...................................................................................................... 83 10.4.8. Електрохімічні виробництва .............................................................................................................. 94

10.4.9. Виробництво алюмінію ........................................................................................................................ 97 10.4.10. Хімічні джерела струму .................................................................................................................. 104 10.4.11. Технології палива та основного органічного синтезу ................................................................... 117

11. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ...................................................................... 133

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ТЕХНІЧНИЙ АНАЛІЗ ВОДИ, ВОДОПІДГОТОВКА» .............................................................. 133 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ CL2 У ВОДІ» ...................................................................... 142 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО ХЛОРИДУ КАЛІЮ З СИЛЬВІНІТУ ГАЛУРГІЙНИМ СПОСОБОМ» .................. 144 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО СУЛЬФАТНОЇ КИСЛОТИ НІТРОЗНИМ СПОСОБОМ» ................................... 149 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО ГІДРОКАРБОНАТУ НАТРІЮ ШЛЯХОМ КАРБОНІЗАЦІЇ АМІАЧНО-СОЛЬОВОГО

РОЗЧИНУ» ............................................................................................................................................................................. 152 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО СКЛА ТА БУДІВЕЛЬНОГО ГІПСУ» ............................................................. 161 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ОКСИДУВАННЯ СТАЛІ» ................................................................................................... 163 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА ―ФОСФАТУВАННЯ СТАЛІ‖................................................................................................. 165 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ГАЗОВИЙ АНАЛІЗ ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ» ....................................................................... 169 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ТЕХНІЧНИЙ АНАЛІЗ НАФТИ ТА НАФТОПРОДУКТІВ» ........................................................ 175 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО ФЕНОЛ-ФОРМАЛЬДЕГІДНИХ СМОЛ» ....................................................... 176 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО ТІОКОЛОВОГО КАУЧУКУ»....................................................................... 179 СПЕЦІАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ..................................................................................................................................... 181 ЗАГАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ .................................................................................................................................. 181 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО МАРГАНЦЕВО-ЦИНКОВИХ СОЛЬОВИХ ДЖЕРЕЛ ЖИВЛЕННЯ» ................ 181 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОГО ДИОКСИДУ МАРГАНЦЮ (ЕДМ)» .......................... 194 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ТЕХНОЛОГІЇ ХІМІЧНОЇ ТА ЕЛЕКТРОХІМІЧНОЇ ОБРОБКИ АЛЮМІНІЮ»............................... 199 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ФЛОТАЦІЙНЕ ЗБАГАЧЕННЯ РУД» .................................................................................... 206 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО ОЦТОВОЇ КИСЛОТИ» ............................................................................... 214 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИВЧЕННЯ РОЗСІЮВАЛЬНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЕЛЕКТРОЛІТІВ» ....................................... 217 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА «ВИРОБНИЦТВО ГІДРОКСИДУ НАТРІЮ ТА ХЛОРУ» ........................................................... 222

12. ЛІТЕРАТУРА ................................................................................................................................................... 226

12.1. БАЗОВА.......................................................................................................................................................... 226 12.2. ДОПОМІЖНА .................................................................................................................................................. 226 12.3. ІНТЕРНЕТ РЕСУРСИ ........................................................................................................................................ 226

13. МАТЕРІАЛЬНО-ТЕХНІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ........................... 227

5

1. Інформація про викладача навчальної дисципліни

№

з/

п

ПІБ

викладача

кафедри

(повністю)

Посада Науковий

ступінь

Вчене

звання

Наукові

інтереси

Навчальний

корпус (адреса),

№ кабінету

Контактна

інформація

№ телефону

E-mail

1. Винник

Олександр

Федорович

Ст.

викл.

Прикладна

електрохімія,

комп'ютерні

технології,

методика

викладання

м. Харків, вул.

Валентинівська 2

(корпус Б, 406

кабінет)

0503032354

vinnik

7777777

@gmail.

com

6

2. Політика навчальної дисципліни

Студент не повинен пропускати лекції та лабораторні заняття, про

відсутність з поважних причин треба заздалегідь доводити до відома викладача.

Перед початком лабораторних занять студент повинен прослухати інформацію

про техніку безпеки під час роботи в лабораторії хімічної технології та здати ці

правила техніки безпеки, розписатись у журналі техніки безпеки.

Готуючись до лабораторної роботи студент повинен переглянути

відповідний лекційний матеріал, навчальну та наукову літературу, частково

заповнити лабораторний журнал (опис лабораторного досліду, рівняння

реакцій) та виконати відповідні завдання для самоконтролю.

Здавати та захищати лабораторні та самостійні роботи у визначені терміни.

Обов'язковою є присутність студента на модульних та підсумкових

контрольних роботах.

Здобувач успішно навчається, якщо накопичувальний бал у нього не

нижче ніж 60, якщо нижче, то здобувач вважається неуспішним і може бути

відрахованим відповідно до «Положення про організацію освітнього процесу в

Харківському національному педагогічному університеті імені Г.С. Сковороди

(у новій редакції)»

http://smc.hnpu.edu.ua/files/Polozhennya/17_Polozhennya_osvintiy_protses_H

NPU_2016.pdf.

3. Пререквізити і постреквізити навчальної дисципліни

(Шифр за навчальним планом: 1.25, кредитів: 6)

Пререквізити (Prerequisite): неорганічна хімія, органічна хімія, фізична

хімія, аналітична хімія, математика, фізика.

Постреквізити (Postrequisite): немає.

4. Характеристика навчальної дисципліни

4.1. Призначення навчальної дисципліни

Курс «Сучасні технології хімічних виробництв»в педагогічному вузі

зобов’язаний забезпечити підготовку висококваліфікованих учителів хімії, які

здатні викладати в школі питання хімічної технології на сучасному науковому

рівні, розвивати вміння використовувати отримані знання на практиці,

формувати уявлення про сучасне хімічне виробництво, стан хімічних

виробництв в Україні, на виховання економічно освідченого вчителя, що

здатний передати свої знання наступному поколінню.

В даному курсі розглядаються, переважно, тільки ті хімічні виробництва

які включені державними програмами до шкільного курсу хімії.

http://smc.hnpu.edu.ua/files/Polozhennya/17_Polozhennya_osvintiy_protses_HNPU_2016.pdf

http://smc.hnpu.edu.ua/files/Polozhennya/17_Polozhennya_osvintiy_protses_HNPU_2016.pdf

7

Курс побудований таким чином, щоб в майбутнього вчителя сформувати

основні поняття про принципи і фізико-хімічні закономірності багатотонажних

хімічних виробництв.

В курс також включені питання методики викладання тем у середній

загальноосвітній школі, що пов’язані з хіміко-технологічними процесами.

Розглядають основні хімічні виробництва України, їх економічні

показники, перспективи розвитку.

4.2. Мета вивчення навчальної дисципліни

Метою викладання навчальної дисципліни «Сучасні технології хімічних

виробництв» є вивчення фізико-хімічних основ виробництв та технологічних

схеми, що розглядаються в шкільному курсі хімії, забезпечення підготовки

висококваліфікованих учителів хімії, які здатні викладати питання хімічної

технології на сучасному науковому рівні, розвивати уміння використовувати

отримані знання на практиці.

4.3. Завдання навчальної дисципліни

– засвоїти принципи побудови хіміко-технологічних виробництв;

– вивчити принципи будови та роботи хімічних реакторів;

– засвоїти фізико-хімічні основи виробництв що розглядаються в шкільному

курсі хімії;

– засвоїти технологічні схеми виробництв що розглядаються в шкільному

курсі хімії;

– навчити орієнтуватися в екологічних проблемах сьогодення пов’язаних з

роботою хімічних виробництв;

– навчити робити основні теоретичні розрахунки хіміко-технологічних

процесів;

– розвивати уміння використовувати отримані знання на практиці.

8

4.4. Програмні результати навчання за дисципліною

№ Сформовані

компетентності

Результати навчання

за дисципліною

Методи

оцінювання

Методи

навчання

1. Уміти

розраховувати

ступінь

вилучення,

ступінь

збагачення, вихід

концентрату.

Знати основні задачі

хімічної технології,

роль її в підготовці

вчителя; класифікацію

сировини; методи

підготовки сировини до

переробки

(подрібнення,

грохочення, збагачення,

грануляція, агломерація

та інш.).

Поточний

контроль,

модульний

контроль,

підсумкови

й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,

лабораторні

заняття,

поточні

консультації

, самостійна

робота.

1. Уміти

розрахувати

енергетичний

ефект реакції,

визначати типи

хімічних

реакторів та

хіміко-

технологічних

схем.

Мати уявлення про

основні типи

технологічних схем

хімічних; реакторів та

процеси, які протікають

в них; знати методи її

збільшення швидкості

хімічно-технологічних

процесів. Мати явлення

про технологічні та

техніко-економічні

показники хімічного

виробництва.

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.

2. Уміти визначати

загальну,

карбонатну не

карбонатну

твердість води,

загальний вміст

солей,

концентрацію

Ca2+

, Mg2+

, Cl2.

Знати класифікацію вод,

склад, фізико-хімічні

характеристики; методи

очищення питної та

промислової води;

методи фізико-

хімічного аналізу води.

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.

9

3. Уміти

користуватися

газоаналізатором

ГХП-3.

Знати фізичні

властивості повітря,

склад, застосування,

очищення, технології

виділення окремих газів

із повітря.

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.


ефективність

каталізатора.

Знати фізико-хімічні

основи каталізу, його

види; технічне

оформлення

каталітичних реакторів

та режими їх роботи.

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.

5. Уміти

порівнювати

технології

отримання SO2 із

сірки та піриту.

Знати основні джерела

сировини для

отримання SO2;

технології отримання

SO2 із сірки та піриту .

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.

6. Уміти



виробництва

сульфатної

кислоти,

аналізувати

екологічні аспекти

цих технологій.

Знати технології

отримання сульфатної

кислоти контактним та

сульфатним способом.

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.

10


за зовнішнім

виглядом та

фізико-хімічними

характеристиками

найбільш

розповсюджені

метали та сплави.

Знати класифікація

металів, сировина.

методи виробництва

металів.

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.

8. Уміти записати

рівняння реакцій

що відбуваються в

доменній печі.

Аналізувати

екологічні

проблеми

доменного


Знати сировину, хімізм

доменного процесу;

будову домни та

кауперів; продукти

доменного


Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.

9. Уміти




сталі, аналізувати

екологічні аспекти

цих технологій.


виплавки сталі:

мартенівський, киснево-

конверторний

електродуговий.

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.

10. Уміти пояснити

фізико-хімічні

процеси що

відбуваються при

виплавці скла,

отриманні

алебастру,

негашеного та

гашеного вапна,

виробництві

порцеляни, цегли.

Знати які виробництва

відносяться до

силікатних,

класифікацію силікатів,

сировину, типові

процеси технології.

Технології виробництва

кераміки, в’яжучих

матеріалів (алебастру,

цементу), вогнетривів,

скла.

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.

11

11. Уміти

прогнозувати

зміщення

рівноваги

внаслідок зміни

концентрацій

речовин,

температури,

тиску.

Знати методи фіксації

атмосферного азоту;

сировина у виробництві

аміаку; технологію

виробництва NH3 під

середнім і підвищеним

тиском; каталізатори.

Поточний

контроль,

модульний

контроль,


й контроль

(екзамен).

Проблемні

лекції,

лекції,


заняття,

поточні



робота.



процеси що



нітратної кислоти.

Знати технологію


розбавленої нітратної

кислоти, хімізм

каталітичного

окислення аміаку;


концентрування


кислоти, фізико-хімічні

властивості HNO3. Мати

уявлення про

технологію


концентрованої

нітратної кислоти

прямим методом.

12

13. Уміти записати

формули

найбільш

розповсюджених

добрив; пояснити

хімічні процеси

що відбуваються

при виробництві

фосфорних

добрив;

ортофосфатної

кислоти, фосфору;

аміачної селітри,

карбаміду; фізико-

хімічні процеси

при флотаційному

та галургійному

виробництві калій

хлориду.

Знати класифікацію

мінеральних добрив;



фосфорних добрив;

ортофосфатної

кислоти, фосфору;

аміачної селітри,

карбаміду, калій

хлориду. Мати

уявлення про

комплексні добрива та

їх виробництва.



процеси, що



натрій

гідрокарбонату,

карбонату,

гідроксиду.



кальцинованої соди

хімічним способом:

фізико-хімічні основи

виробництва;

принципову схему.

виробництва натрій

гідрокарбонату;


виробництво

каустичної соди.

15. Аналізувати

екологічну

чистоту палива.

Знати види палива.

13


породи вугілля.

Уміти аналізувати

екологічні

проблеми

коксового



добування вугілля;

класифікацію;

технологію

коксування вугілля;

будову коксових

печей; уловлювання

та розділення летких

продуктів коксування.

17. Уміти аналізувати


процеси, що


риформінгу та

крекінгу.

Аналізувати

екологічну шкоду

що наносять


добування та

переробки нафти.


добування нафти;

склад; технології

атмосферно-

вакуумної перегонки;

крекінгу; риформінгу;

очистки

нафтопродуктів.

18. Уміти




дієнів.



бутадієну-1,3

каталітичним

дегідруванням

алканів; технологічні

схеми виробництв;

отримання бутадієну

за способом Лебедєва

19. Уміти




етанолу


виробництва етанолу:

біохімічну, прямою

гідратацією етену,

через диетилсульфат.

20. Уміти




метанолу



метанолу.

14

21. Уміти




метаналю.



метаналю.


хімізм


етаналю з

реакцією

Кучерова.


виробництва етаналю

з реакцією Кучерова

23. Уміти




оцтової кислоти.


виробництва оцтової

кислоти з етаналю,

етену, біохімічну.

24. Уміти


властивості

канчуків.

Знати марки канчуків,


виробництва (не

менше двох);

переробки каучуків у

гуму.

25. Уміти



пластмас та

волокон.

Мати уявлення про

основні види пластмас

та волокон, технології

їх виробництва.

5. Зміст навчальної дисципліни

Модуль №1. Основні закономірності ХТП.

Виробництво неорганічних речовин

Тема №1.1. Вступ. Сировина. Підготовка сировини

Предмет хімічної технології, роль її в підготовці вчителя. Сировина її

класифікація, підготовка сировини до переробки.

Вода, її характеристика, очищення питної води.

Повітря. Фізичні властивості, склад, застосування, очищення. Виділення

15

окремих газів із повітря.

Тема №1.2. Основні закономірності ХТП

Хімічно-технологічний процес (ХТП). Класифікація процесів.

Технологічний режим. Хімічні реактори і процеси, які протікають в них.

Швидкість ХТП, методи її збільшення.

Поняття макрокінетики. Типи технологічних схем.

Енергія. Технологічні та техніко-економічні показники хімічного


Тема №1.3. Каталіз в хімічній помисливості

Значення та область застосування. Фізико-хімічні основи. Види каталізу.

Технічне оформлення каталітичних реакторів та режими їх роботи. Тверді

каталізатори та способи їх приготування.

Тема №1.4. Виробництво сульфатної кислоти

Сировина, одержання оксиду сірки (IV). Випалювання колчедану.

Очищення пічного газу.

Способи виробництва сульфатної кислоти. Виробництво сульфатної

кислоти контактним методом. Контактне окислення оксиду сірки (IV) до оксиду

сірки (VІ). Абсорбція оксиду сірки (VІ). Принципова схема виробництва Пк/Па.

Виробництво сульфатної кислоти нітрозним методом.

Тема №1.5. Виробництво металів

Класифікація металів. Сировина. Методи виробництва металів.

Виробництво чавуну

Сировина. Хімізм доменного процесу. Будова домни. Регенератори.

Продукти доменного виробництва.

Виробництво сталі

Класифікація сталей. Технології виплавки сталі: мартенівський, киснево-

конверторний та електродуговий методи.

Перспективи розвитку технологій виробництва сталі. Бездоменний метод

виплавки сталі.

Тема №1.6. Технологія силікатів і в’яжучих матеріалів

Класифікація силікатів. Сировина. Типові процеси технології. Печі.

Виробництво кераміки, в’яжучих матеріалів (алебастр, цемент), вогнетривів,

скла.

Способи формування скляних виробів. Поняття про ситали.

Тема №1.8. Виробництво аміаку та нітратної кислоти

Методи фіксації атмосферного азоту.

16

Сировина у виробництві аміаку. Виробництво під середнім і підвищеним

тиском. Каталізатори.

Виробництво нітратної кислоти. Хімізм виробництва нітратної кислоти.

Виробництво розбавленої нітратної кислоти. Каталітичне окислення

аміаку. Переробка нітрозних газів в азотну кислоту. Концентрування

розбавленої нітратної кислоти.

Схема виробництва комбінованим методом.

Виробництво концентрованої нітратної кислоти прямим методом.

Охорона повітряного басейну та природних вод.

Тема №1.9. Виробництво мінеральних добрив

Класифікація мінеральних добрив. Сировина.

Виробництво фосфорних добрив. Виробництво ортофосфатної кислоти,

фосфору.

Виробництво азотних добрив на прикладі аміачної селітри і карбаміду.

Виробництво калійних

Виробництво комплексних добрив.

Модуль №2. Технологія содових продуктів. Технології переробки палива та

виробництва органічних речовин

Тема №2.1. Технологія содових продуктів

Загальні відомості. Виробництво кальцинованої соди хімічним способом:

фізико-хімічні основи виробництва, принципова схема.

Виробництво натрій гідрокарбонату.

Виробництво каустичної соди хімічним способом: фізико-хімічні основи

виробництва, принципова схема.

Тема №2.2. Добування та переробка палива

Види палива.

Добування вугілля. Класифікація вугілля. Переробка твердого палива.

Коксування кам'яного вугілля. Будова коксових печей. Уловлювання летких

продуктів коксування. Переробка коксового газу.

Нафта. Добування нафти. Склад та переробка нафти. Атмосферно-

вакуумна перегонка нафти. Крекінг нафтопродуктів, його види та особливості.

Риформінг. Очистка нафтопродуктів.

Тема №2.3. Промисловий органічний синтез

Сировина. Типові процеси.

Виробництво бутадієну-1,3 та ізопрену каталітичним дегідруванням

алканів. Технологічні схеми виробництв. Отримання бутадієну за способом

17

Лебедєва.

Виробництво метанолу та етанолу. Технологічні схеми виробництв.

Виробництво метаналю.

Виробництво оцтової кислоти. Стадії виробництва. Виробництво

ацетилену з природного газу та з карбіду кальцію. Гідратація ацетилену.

Виробництво оцтової кислоти з ацетальдегіду.

Тема №2.4. Виробництво каучуків

Марки каучуків. Виробництво каучуків. Переробка каучуків у гуму.

Технологічні схеми виробництв.

Тема №2.5. Виробництво пластмас та хімічних волокон.

Виробництво полімерних та поліконденсаційних смол та пластмас на їх

основі. Виробництво фенолформальдегідних смол і фенопластів, синтез

вихідних речовин. Технологічні схеми виробництв.

Виробництва пластмас. Марки поліетилену, виробництво етилену та

поліетилену. Виробництво стиролу і полістиролу. Виробництво капролактаму

та капрону.

Хімічні волокна. Класифікація хімічних волокон. Виробництво

синтетичних волокон. (капрон, віскозне волокно). Технологічні схеми

виробництв.

6. Розподіл годин/тем за видами занять

№

з/п

Назва теми/розділу

дисципліни

Форми організації навчання

в годинах

В/

Усього

Лек

ції

Пр

ак

ти

чн

і

зан

яття

Лаб

ор

ато

рн

і

зан

яття

СР

Модуль 1. Основні закономірності ХТП. Виробництво неорганічних речовин

1. Вступ. Сировина. Підготовка

сировини. 1 0 4 6 11

2. Основні закономірності ХТП. 0 0 4 4 8

3. Каталіз в хімічній

помисливості. 0 0 4 6 10

4. Виробництво сульфатної

кислоти. 1 0 4 4 9

5. Виробництво металів. 1 0 4 4 9

6. Технологія силікатів і в’яжучих

матеріалів. 0,5 0 6 6 12,5

18

7. Виробництво аміаку та

нітратної кислоти. 1 0 0 6 7

8. Виробництво мінеральних

добрив. 0,5 0 4 6 10,5

9. Модульний контроль №1 0 0 2 6 8

10. Разом за модулем 1 5 0 32 48 85

Модуль 2. Технологія содових продуктів. Технології переробки палива та


1. Технологія содових продуктів 0 0 6 6 12

2. Добування та переробка

палива. 1 0 4 6 11

3. Промисловий органічний

синтез. 2 0 4 6 12

4. Виробництво каучуків. 1 0 4 6 11

5. Виробництво пластмас та

хімічних волокон. 1 0 4 6 11

6. Модульний контроль №2 0 0 2 6 8

Разом за модулем 2 5 0 30 60 95

Всього 10 0 62 108 180

19

7. Тематичний план лекцій

№

з/п

Назва теми

лекції

Кіль-

кість

годин

Форма

проведення

(оглядова,

проблемна

та ін.)

Завдання для студентів до лекції


1.

Вступ.

Сировина,

підготовка

сировини.

Вода, очистка

води.

1 Оглядова

Опрацювати питання:

предмет хімічної технології, роль її в

підготовці вчителя, проблеми

комплексної переробки сировина та

ресурсозбереження; вода, її

характеристика, очищення питної

води; проблеми підвищення якості

очистки питної води.

2.

Виробництво


кислоти.

1 Оглядова


загальна характеристика сировини;

основні способи одержання оксиду

сірки (IV): проблеми інтенсифікації та

безвідхідного використання сировини;

очищення пічного газу; способи

виробництва сульфатної кислоти;

виробництво сульфатної кислоти

контактним методом; контактне

окислення оксиду сірки (IV) до оксиду

сірки (VІ); абсорбція оксиду сірки

(VІ); принципова схема виробництва

Пк/Па; проблеми зменшення

собівартості сульфатної кислоти;

виробництво сульфатної кислоти

нітрозним методом; проблеми захисту

навколишнього середовища.

3.


чавуну.

2 Оглядова


залізні руди; доменний процес; будова

домни; регенератори; продукти

доменного виробництва.

../../Technol_ppt/Lecture1/lecture1.ppt






../../Technol_ppt/H2SO4/H2SO4.ppt



../../Technol_ppt/Fe/Fe.ppt


20

4.


сталі.

2 Оглядова


класифікація та методи виплавки

сталі; загальна характеристика

Мартенівського, киснево-

конверторного та електродугового

методів виплавки сталі; бездоменний

метод виплавки сталі; проблеми

переходу на бездоменний метод

виплавки сталі.

5.

Технологія

силікатів і

в’яжучих

матеріалів.

2 Оглядова


класифікація силікатів; сировина;

загальна характеристика типових

процесів технології; печі; виробництво

кераміки, в’яжучих речовин (гіпс,

цемент), вогнетривів, скла; способи

формування скляних виробів; ситали.

6.


аміаку та

нітратної

кислоти.

Проблеми

фіксації

атмосферного

азоту.


сировина; виробництво під середнім і

підвищеним тиском; каталізатори.

проблеми вибору найбільш

економічно доцільної технології

синтезу; виробництво нітратної

кислоти; хімізм виробництва нітратної

кислоти; виробництво розбавленої

нітратної кислоти; каталітичне

окислення аміаку; переробка

нітрозних газів в нітратну кислоту;

концентрування розбавленої нітратної

кислоти; схема виробництва

комбінованим методом; виробництво

концентрованої нітратної кислоти

прямим методом; проблеми охорони

повітряного басейну та природних

вод.

7.


мінеральних

добрив.

2 Оглядова


класифікація мінеральних добрив;

виробництво фосфорних добрив;

виробництво фосфорної кислоти;

виробництва фосфорних; виробництво

нітратних добрив; виробництво

калійних та комплексних добрив;

виробництво комплексних добрив.



../../Technol_ppt/Si/Si.ppt




../../Technol_ppt/Nitrogen/Nitrogen.ppt

../../Technol_ppt/Nitrogen/HNO3.ppt

../../Technol_ppt/Nitrogen/HNO3.ppt

../Technol_ppt/H2/H2.ppt

../../Technol_ppt/Fertiliz/Fertiliz.ppt



21

Разом за

модулем 1 6



8.

Добування та

переробка

палива.

1 Оглядова


Види палива; склад та переробка

нафти.; атмосферно-вакуумна

перегонка нафти; крекінг

нафтопродуктів, його види та

особливості; екологічні проблеми

добування і транспорту нафти,

виробництва і транспорту

нафтопродуктів; переробка твердого

палива; коксування кам'яного вугілля;

уловлювання летких продуктів

коксування.

9.

Промисловий

органічний

синтез.

2 Оглядова

Типові процеси основного органічного

синтезу; загальні принципи

виробництва метанолу та етанолу;

виробництво оцтової кислоти;

виробництво ацетилену з природного

газу та з кальцій карбіду; гідратація

ацетилену; виробництво оцтової

кислоти з оцетальдегіду; загальна

характеристика виробництва

бутадієна-1,3 та ізопрену

каталітичним дегідруванням.

10.


полімерних

матеріалів.

2 Оглядова

Високомолекулярні сполуки;

властивості, класифікація, методи

виробництва. виробництво пластмас

та хімічних волокон; виробництва

поліетилену; виробництво

полістиролу; хімічні волокна;

класифікація хімічних волокон;

виробництво синтетичних волокон;

(капрон, віскозне волокно);

технологічні схеми виробництв.

Разом за

модулем 2 5

Всього 10

8. Тематичний план лабораторних занять

../../Technol_ppt/Coal/coal.ppt

../../Technol_ppt/Coal/coal.ppt

../../Technol_ppt/Organic/Organic.ppt



../../Technol_ppt/Polymer/polymer.ppt






22

№

з/п Назва теми заняття

Кількість

годин

Форма

проведення

Завдання для

студентів до заняття


1.

Техніка безпеки при

роботі в лабораторії

хімічної технології.

Розв'язування задач.

4 Лабораторна

робота

Оформити

лабораторний

журнал. Виконати

завдання для

самоконтролю.

2.

Технічний аналіз

води


робота

Оформити





3.

Флотаційне

збагачення

сульфідної руди.

або

флотація апатито-

нефелінових руд


робота

Оформити





4.



кислоти. 4 Лабораторна

робота

Оформити





5.

Фосфатування та

оксидування сталі.

4

Лабораторна

робота

Оформити





6.


алебастру та

легкоплавкого скла 4 Лабораторна

робота

Оформити





7.


хлориду калію із

сильвініту. 4 Лабораторна

робота

Оформити





8.

Тестування

2

Виконати

тренувальні тести

згідно методичних

../../Lab/LAB_H2O.doc

../../Lab/LAB_H2O.doc

../../Lab/lab_flot2.doc



../../Lab/lab_flotCa3PO42.doc

../../Lab/lab_flotCa3PO42.doc

../../Lab/Lab_so4.doc



../../Lab/magef.doc

../../Lab/magef.doc

../../Lab/LAB_SI.doc



../../Lab/LAB_KCL_chem.doc



23

рекомендацій

9. Разом за модулем 1 32



10.

Карбонізація

аміачного розчину

хлориду натрію

(виробництво натрій

гідрокарбонату).


робота

Оформити





11.

Газовий аналіз

продуктів згоряння

палива. 4 Лабораторна

робота

Оформити





12.


синтетичної оцтової

кислоти. 4 Лабораторна

робота

Оформити





13.


каучуків.


робота

Оформити





14.

Синтез фенол-

формальдегідних

смол. 4 Лабораторна

робота

Оформити





15.

Тестування

4 Тестування

Виконати

тренувальні тести

згідно методичних

рекомендацій

Разом за модулем 2 30

Разом 62

../../PMC/PMC_Technol/Lab/NaHCO3_2009.doc





../../Lab/Газовий%20%20аналіз%20ГХП-3М_2.doc



../../PMC/PMC_Technol/Lab/LAB_AC1.doc



../../Lab/Lab_tiokol1.doc

../../Lab/Lab_tiokol1.doc

../../Lab/Rezol1.doc



24

9. Контроль і оцінка результатів

9.1. Розподіл рейтингових балів

Вид роботи Бали Кількість Всього

Робота на лекціях 0,5 5 3

Лаб. роб. 1,5 14 21

Самостійна робота 16

Тест 10 2 20

Іспит 40 1 40

Всього 100

9.2. Критерії оцінки знань. Рейтинг-план дисципліни

Оцінка за

національною

шкалою

Критерії навчальних досягнень

Сума балів

за всі види

навчально

ї

діяльності

ВІДМІННО Студент показав глибокі, системні знання з

курсу та вміння їх використовувати з

відповідними обґрунтуваннями. Виявляє

творчі здібності, уміє самостійно поставити

мету дослідження, логічно, усвідомлено

експериментально її реалізує Показав

володіння хімічною термінологією. Вірно та

логічно відповідає на питання.

90-100

ДОБРЕ Студент засвоїв більше половини навчального

матеріалу, виявляє розуміння основоположних

хімічних теорій і фактів, підтверджує їх

прикладами самостійно і логічно відтворює

фактичний і теоретичний навчальний матеріал,

дає недостатньо переконливі відповіді. Вміє

розв’язувати задачі середнього рівня

складності.

74-89

ЗАДОВІЛЬНО Студент виявляє розуміння матеріалу з курсу.

На репродуктивному рівні використовує

знання та уміння при вирішенні практичних

завдань, . Вміє розв’язувати найпростіші

експериментальні та розрахункові задачі

програми курсу..

60-63

НЕЗАДОВІЛЬНО

– з можливістю

Студент володіє деякими поняттями курсу,

фрагментарно відтворює незначну частину 35-59

25

повторного

складання

навчального матеріалу.

НЕЗАДОВІЛЬНО -

з обов’язковим

повторним

вивченням

дисципліни

необхідна

серйозна подальша

робота,

обов’язковий

повторний курс

Студент має базову шкільну підготовку, вміє її

використовувати при вивченні навчального

матеріалу.

Фрагментарно відтворює незначну частину

навчального матеріалу. 0-34

9.3. Графік виконання завдань

Відповідно з розкладом занять студент повинен виконувати завдання для

підготовки до лекцій, лабораторних робіт, самостійної роботи, підсумкового

модуля та іспиту.

9.4. Шкала виставлення оцінок

Сума балів за всі види

навчальної діяльності

Оцінка за національною шкалою

для екзамену, курсового проекту (роботи),

практики

90 – 100 відмінно

74-89 добре

60-73 задовільно

35-59 незадовільно з можливістю повторного

складання

1-34 незадовільно з обов’язковим повторним

вивченням дисципліни

9.5. Види контролю (попередній, тематичний, модульний та підсумковий)

проміжна атестація

Для оцінки знань студентів використовується тематичний, модульний та

підсумковий контроль.

9.6. Форми контролю

Для аналізу рівня засвоєння матеріалу використовують три основні види

контролю: поточний, проміжний та підсумковий.

Для контролю використовується 100-бальна система оцінювання.

26

Поточний контроль здійснюється під час проведення лабораторних робіт і

має на меті здійснення перевірки рівня підготовки студентів до виконання

конкретної роботи.

Формами поточного контролю є перевірка виконання домашніх завдань,

тести, контрольні роботи, перевірка виконання індивідуальних розрахункових

завдань, підготовки теоретичних розрахунків до лабораторних робіт.

Студент вважається допущеним до семестрового контролю, якщо виконав

усі види робіт передбачені програмою.

Підсумковий семестровий контроль (підсумковий екзаменаційний тест –

40 балів).

10. Самостійна робота

10.1. Тематичний план самостійної роботи студента

№

з/п Назва теми/розділу

Форми

роботи

Оцінюючі

форми

Графік

консультацій

Змістовий модуль №1. Основні закономірності ХТП.

Виробництво неорганічних речовин

1. Вступ. Сировина.

Підготовка сировини.

Хімічно-технологічний

процес (ХТП).

Класифікація процесів.

Технологічний режим.

Хімічні реактори і

процеси, які протікають в

них. Швидкість ХТП,

методи її збільшення.

Опрацювання

питань.

Самотестування.

Тестування.

Співбесіда

Консультація

проводиться

за розкладом

перед

виконанням

лабораторної

роботи (0,5

год)

27

2. Основні закономірності

ХТП.

Хімічно-технологічний

процес (ХТП).

Класифікація процесів.

Технологічний режим.

Хімічні реактори і

процеси, які протікають в

них. Швидкість ХТП,

методи її збільшення.

Поняття макрокінетики.

Типи технологічних

схем.

Енергія. Технологічні та

техніко-економічні

показники хімічного



питань.







перед



роботи (0,5

год)

3. Каталіз в хімічній

помисливості.

Фізико-хімічні основи.

Види каталізу. Типи

каталітичних реакторів.

Застосування

каталізаторів у хімічному

виробництві.


питань.







перед



роботи (0,5

год)

28

4. Виробництво

сульфатної кислоти.

Будова печі киплячого

шару.

Будова сухих і мокрих

електрофільтрів.

Будова 5-ти полицевого

контактного апарату.


каталізатора СВД.

Будова полої промивної

башти та промивної

башти з насадкою.

Будова моногідратного

абсорбера.

Будова олеумного

абсорбера.

Технології виділення

Селену із шламу.

Екологічні проблеми



питань.







перед



роботи (0,5

год)

5. Виробництво металів.

Класифікація металів.

Сировина. Методи

виробництва металів. Опрацювання

питань.







перед



роботи (0,5

год)

6. Виробництво чавуну.

Застосування чавуну.

Технології виробництва

промислових виробів із

чавуну.


питань.







перед



роботи (0,5

год)

29

7. Виробництво сталі.

Класифікація сталей.

Маркування сталей.


питань.







перед



роботи (0,5

год)

8. Технологія силікатів і

в’яжучих матеріалів.


гідрофобного цементу.


пуцоланових та

шлакових цементів.


реманцементу.


гідравлічного вапна.

Технологія отримання

магнезіальних матеріалів.

Виробництво ситалів.


питань.







перед



роботи (0,5

год)

9. Виробництво аміаку.

Будова колони синтезу.

Будова конденсаційної

колони.

Будова випарника.

Транспортування аміаку.




питань.







перед



роботи (0,5

год)

10. Виробництво нітратної

кислоти.

Концентрування


кислоти.

Технологічна схема

виробництва HNO3 під

підвищеним тиском.

Транспортування

нітратної кислоти.




питань.







перед



роботи (0,5

год)

30


мінеральних добрив.


ортофосфатної кислоти.


комплексних добрив та

тукосумішей.


комплексних добрив.


питань.







перед



роботи (0,5

год)

Змістовий модуль №2. Технологія содових продуктів. Технології переробки

палива та виробництва органічних речовин

1. Технологія содових

продуктів.

Загальні відомості.


кальцинованої соди



виробництва,

принципова схема.

Виробництво натрій

гідрокарбонату.


каустичної соди



виробництва,

принципова схема.


питань.







перед



роботи (0,5

год)

2.

Хімічна переробка

палива.

Технології добування

нафти. Родовища

нафти.


питань.







перед



роботи (0,5

год)

31

3. Промисловий

органічний синтез.

Виробництво синтез-

газу.


метилового спирту.


ацетилену.

Біотехнолгії

виробництвої оцтової

кислоти з рослинної

сировини.


питань.







перед



роботи (0,5

год)

4.


каучуків.

Виробництво гум.


силіконових каучуків.


питань.







перед



роботи (0,5

год)


пластмас та хімічних

волокон.

Сучасні пластмаси та

їх виробництво.

Переробка пластмас.

Сучасні синтетичні та

штучні волокна.

Формування волокон.


питань.







перед



роботи (0,5

год)

32

10.2. Індивідуальні розрахункові задачі

Беляєва И.И., Трофимов В.А. Тихвинская М.Ю., Семенов А.С., Попов В.А.

Сборник задач по химической технологии. — М.:Просвещение, 1982. - 142c.

№п

/п

Тех

нік

о-

еко

но

міч

ні

по

каз

ни

ки

хім

ічн

их

пр

оц

есів

С

ир

ови

на

во

да

Ви

ро

бн

иц

тво

сульф

атн

ої

ки

сло

ти

Тех

но

ло

гії

зв’я

зуван

ня а

зоту

В

ир

об

ни

цтв

о

мін

ерал

ьни

х

до

бр

ив

Елек

тро

хім

ічн

і

ви

ро

бн

иц

тва

Мет

алу

ргі

я

Ви

ро

бн

иц

тво

силік

атів

Хім

ічн

а

пер

еро

бка

пал

ива

Ор

ган

ічн

ий

син

тез

ВМ

С

Модуль №1 Модуль №2

1. 1-1 2-30 3-1 4-14 5-1 6-1 7-2 8-3 9-3 10-33 11-1 11-47

2. 1-2 2-26 3-2 4-33 5-2 6-2 7-3 8-9 9-4 10-30 11-2 11-38

3. 1-3 2-22 3-3 4-31 5-3 6-3 7-4 8-12 9-5 10-28 11-3 11-43

4. 1-4 2-21 3-4 4-30 5-4 6-4 7-9 8-14 9-7 10-26 11-4 11-54

5. 1-5 2-20 3-5 4-29 5-5 6-7 7-11 9-8 10-25 10-34 11-22 11-52

6. 1-6 2-19 3-6 4-28 5-6 6-8 7-16 9-9 10-23 10-35 11-21 11-37

7. 1-7 2-18 3-7 4-27 5-7 6-9 7-17 9-33 10-22 10-36 11-20 11-36

8. 1-8 2-17 3-8 4-26 5-8 6-10 7-18 9-34 10-21 10-37 11-19 11-35

9. 1-15 2-16 3-9 4-24 5-10 6-11 7-19 9-31 10-20 10-38 11-16 11-34

10. 1-16 2-15 3-10 4-23 5-11 6-12 7-20 9-18 10-18 10-39 11-15 11-33

11. 1-17 2-12 3-11 4-22 5-12 6-14 7-23 9-19 10-17 10-40 11-14 11-32

12. 1-18 2-11 3-13 4-21 5-13 6-15 7-25 9-20 10-16 10-42 11-13 11-31

13. 1-19 2-10 3-14 4-17 5-14 6-16 7-26 9-21 10-14 10-43 11-12 11-30

14. 1-20 2-9 3-15 4-7 5-15 6-17 7-27 9-23 10-13 10-44 11-11 11-29

15. 1-22 2-8 3-16 4-6 5-16 6-18 7-28 9-28 10-12 10-46 11-10 11-28

16. 1-23 2-6 3-17 4-5 5-39 6-19 7-29 9-35 10-36 10-47 11-9 11-27

17. 1-24 2-5 3-18 4-4 5-20 6-20 7-30 9-36 10-7 10-49 11-8 11-26

18. 1-25 2-4 3-20 4-3 5-21 6-21 7-32 9-37 10-6 10-50 11-7 11-25

19. 1-26 2-3 3-23 4-2 5-31 6-22 7-21 9-39 10-3 10-51 11-6 11-24

20. 1-27 2-1 3-24 4-1 5-32 6-13 7-6 9-41 10-2 10-58 11-5 11-23

10.3. Теми ІНДЗ

1. Очистка питної води.

2. Виробництво побутових фільтрів для очистки води.

3. Сучасні хімічні джерела живлення.

4. Протекторний захист металів.

5. Пасивація металів.

6. Електрохімічне хромування.

7. Фосфатування металів.

8. Ематалювання металів.

33

9. Захист металів полімерними плівками.

10. Виробництво друкованих плат.

11. Виробництво рідких кристалів.

12. Виробництво рідкокристалічних індикаторів.

13. Виробництво напівпровідників.

14. Виробництво світлодіодів.

15. Виробництво хемодатчиків.

16. Виробництво біопалива.

17. Виробництво високооктанових бензинів.

18. Паливні елементи. Виробництво паливних елементів.

19. Виробництво епоксидних смол.

20. Виробництво тефлону.

21. Виробництво цукру.

22. Виробництво маргарину.

23. Технічний аналіз бензинів.

24. Виробництво високоякісного порцеляну.

25. Виробництво чорних металів в Україні.

26. Виробництво титану.

27. Виробництво германію.

28. Виробництво урану.

29. Виробництво плутонію.

30. Виробництво ніобію.

31. Виробництво вольфраму.

32. Виробництво ванадію.

33. Сучасні барвники для тканини.

34. Виробництво СМЗ.

35. Виробництво пестицидів.

Примітка: студент може запропонувати свою тему.

10.4. Запитання до іспиту

1. Предмет хімічної технології.

2. Сировина. Класифікація сировини.

3. Підготовка сировини.

4. Основні показники процесу збагачення.

5. Вода. Водопідготовка.

6. Класифікація вод

34

7. Підготовка питної води

8. Промислова водопідготовка. Пом’якшення води. Вапняково-содово-

фосфатний метод пом’якшення води. Накип та боротьба з ним.

9. Очищення води методом іонного обміну

10. Дегазація (деаерація)

11. Знезалізнення

12. Дистиляція

13. Очистка стічних вод

14. Використання води в замкнених циклах.

15. Раціональне використання і збереження природних ресурсів

16. Отримання оксиду сульфуру (IV).

17. Фізико-хімічні основи виробництва отримання оксиду сульфуру (IV). .

18. Будова та принцип дії циклонної та форсуночної печі для спалювання сірки.

19. Отримання випаленого газу (оксиду сульфуру (IV)) із колчедану

20. Попередня очистка сірчистого газу (очистка сірчистого газу від пилу).

21. Виробництво сульфатної кислоти контактним методом. Фізико-хімічні

основи виробництва. Технологічна схема виробництва

22. Виробництво сульфатної кислоти нітрозним (баштовим) методом. Фізико-

хімічні основи виробництва. Технологічна схема виробництва.

23. Використовуючи загальні уявлення про ХТП, хімічні властивості відповідних

сполук, механізм хімічних реакцій, обґрунтуйте технологічну схему

виробництва сульфатної кислоти контактним методом.

24. Виробництво аміаку

25. Виробництво водню (конверсією природного газу, вугілля, нафтопродуктів;

електролізом води).

26. Фізико-хімічні основи процесу синтезу аміаку.

27. Каталізатори синтезу аміаку.

28. Технології синтезу аміаку.

29. Технологічна схема установки середнього тиску для виробництва аміаку.

30. Виробництво розбавленої нітратної кислоти.Сировина. Фізико-хімічні основи

процесу. Технологічна схема виробництва.

31. Концентрування розбавленої нітратної кислоти.

32. Виробництво концентрованої нітратної кислоти прямим синтезом.

33. Класифікація мінеральних добрив.

34. Виробництво простого гранульованого суперфосфату.

35. Виробництво подвійного суперфосфату.

36. Отримання фосфорної кислоти .

35

37. Виробництво фосфору.

38. Виробництво фосфорної кислоти екстракційним методом.

39. Технології виготовлення калійних добрив.

40. Виробництво аміачної селітри. Фізико-хімічні основи виробництва.

Технологічна схема установки.

41. Виробництво карбаміду. Фізико-хімічні методи виробництва карбаміду.

Технологічна схема установки.

42. Використовуючи наукові принципи організації виробництва, термодинамічні

та кінетичні закономірності перебігу хімічних процесів обґрунтуйте

оптимальні умови синтезу метанолу.

43. Виробництво комплексних мінеральних добрив. Виробництво нітрофосу,

нітрофоски, амофосу, нітроамофоски.

44. Виробництво змішаних добрив (тукосумішей).

45. Електроліз водних розчинів та розплавів. Закони Фарадея.

46. Виробництво хлору, гідроксиду натрію, водню в електролізерах з твердим

катодом.

47. Виробництво хлору, гідроксиду натрію, водню в електролізерах з ртутним

катодом.

48. Виробництво гіпохлориту натрію.

49. Захист металів електрохімічними покриттями.

50. Марганцево-цинкові сольові елементи.

51. Марганцево-цинкові лужні елементи.

52. Порівняйте будову оксидмарганцево-цикових лужних і сольових

гальванічних елементів.

53. Свинцеві сірчанокислотні акумулятори.

54. Лужні нікель-залізні (НЗ) та нікель-кадмієві (НК) акумулятори.

55. Паливні елементи.

56. Отримання глинозему способом Байера.

57. Отримання глинозему способом Толмуда.

58. Електроліз кріоліт-глиноземного розплаву. Використовуючи наукові

принципи організації виробництва, термодинамічні та кінетичні

закономірності перебігу хімічних процесів обґрунтуйте оптимальні умови

виробництва алюмінію.

59. Рафінування алюмінію.

60. Виробництво чавуну. Види чавуну. Сировина. Доменна Установка. Будова

доменної печі. Будова і робота каупера.

61. Доменний процес

62. Виробництво сталі Бесемерівським способом.

36

63. Виробництво сталі Томасівський спосібом.

64. Порівняйте технології отримання глинозему способом Байера та Толмуда.

65. Порівняйте технології виробництва портландцементу мокрим і сухим

способом.

66. Технологія отримання гіпсу

67. Технологія отримання магнезіальних матеріалів

68. Технологія отримання вапна

69. Виробництво білої та червоної будівельної цегли

70. Виробництво скла

71. Коксування вугілля. Сировина. Продукти коксування. Стадії виробництва

коксу. Будова коксової печі. Переробка коксового газу. Використовуючи

наукові принципи організації виробництва, термодинамічні та кінетичні

закономірності процесів одержання коксу, обґрунтуйте вибір апаратурного

оформлення для здійснення цих процесів

72. Добування нафти. Родовища нафти.

73. Пряма перегонка нафти. Продукти переробки.

74. Крекінг. Порівняйте технології термічного та каталітичного крекінгу


75. Піроліз.

76. Коксування.

77. Риформінг.

78. Виробництво метилового спирту

79. Виробництво етилового спирту з деревини.

80. Виробництво етилового спирту сірчанокислою гідратацією

81. Виробництво етилового спирту прямою гідратацією етилену.

82. Виробництво оцтової кислоти. Порівняйте біотехнологію виробництва

оцтової кислоти та технологію виробництва оцтової кислоти за реакцією

Кучерова..

83. Виробництво метаналю.

84. Виробництво бутадієну

85. Класифікація полімерів, основні представники

86. Виробництво фенолформальдегідних смол.

87. Виробництво поліетилену: виробництво етилену; виробництво поліетилену

низького, високого та середнього тиску; властивості поліетилену.

88. Порівняйте технології виробництва поліетилену низького та середнього

тиску.

89. Виробництво капрону.

90. Виробництво полістиролу.

37

91. Виробництво волокон, класифікація основні представники.

92. Виробництво каучуків і гуми, класифікація основні представники.

93. Порівняйте фізико-хімічні властивості каучуків СКБ та СКД.

10.4. Тестові завдання для самопідготовки до іспиту

10.4.1. Вступ. Сировина, підготовка сировини. Вода. Водопідготовка 1. Хімічна технологія – наука, що...

1.1. вивчає та розробляє виробництва, методи й апарати за допомогою

яких вихідні матеріали перетворюють в предмети споживання чи засоби


1.2. вивчає та розробляє методики вивчення хіміко-технологічних тем у

школі.

1.3. вивчає вплив хімічних виробництв на навколишнє середовище.

1.4. вивчає та розробляє хіміко-технологічні процеси.

1.5. вивчає технології та методики вивчення хімії в школі.

2. Сировина...

2.1. це вихідні матеріали виробництв.

2.2. матеріали які отримують виключно з природних джерел.

2.3. має вартість.

2.4. сировина одного хімічного виробництва може бути продукцією

іншого хімічного виробництва.

2.5. сировину для хімічних виробництв виробляють виключно хімічні

заводи.

3. За типом запасів сировина може бути:

3.1. __________________

3.2. __________________

4. За походженням сировина може бути:

4.1. штучна;

4.2. природна;

4.3. пульпа

4.4. первинна;

4.5. вторинна;

5. Суміш, що складається з декількох твердих речовин називають:

5.1. пульпа;

5.2. шлам;

5.3. грязь;

5.4. шихта;

5.5. руда;

6. Помел – це руйнування твердих тіл до частинок розміром:

6.1. <1мм

6.2. >1мм

38

6.3. <109нм

6.4. >1м

6.5. >від 1см до 1мм.

7. Дробарки знаходяться на рис. ______

a) b) c)

d) e)

8. Вкажіть млини з закріпленими тілами __________

a) b) c) d)

e)

9. Сухе подрібнення проводять:

9.1. на повітрі;

9.2. в грохотах;

9.3. в азоті;

9.4. в аргоні;

9.5. в бензині.

10. Мокре подрібнення:

11. Мокре подрібнення проводять:

39

11.1. в керосині;

11.2. в воді;

11.3. розчинних у рідині речовин;

11.4. при підвищеній вологості матеріалу;

11.5. при необхідності виключити пилоутворення.

12. Технологію подрібнення

12.1. з закритим циклом зображено на схемі _№1;

12.2. з закритим циклом зображено на схемі _№2;

12.3. з безперервним процесом подрібнення можна зобразити схемою №1;

12.4. з безперервним процесом подрібнення можна зобразити схемою №2;

12.5. що включає періодичний процес подрібнення можна зобразити

схемою №1.

№1 №2

13. Знайдіть відповідність між виразами:

13.1. Ступінь

подрібненості

1) Виражається в см2/г

13.2. Питомі

енергетичні витрати

2) Відношення середнього розміру шматків (зерен)

вихідного матеріалу до середнього розміру шматків

(зерен, частинок) здрібненого продукту

13.3. Гранулометрични

й склад 3)Енергетичні затрати кВт·год на 1 т

продукту

13.4. Питома поверхня

продукту 4) Вміст у % певних фракцій

14. Види дроблення за гранулометричним складом продукту, середній розмір

частинок, мм

14.1. Грубе _____

14.2. Середнє _____

14.3. Дрібне _____

15. Види помелу за гранулометричним складом продукту, середнійрозмір

частинок (мкм):

15.1. грубий ______;

15.2. середній ______;

Дробарка

Сировина

Продукт

Дробарка

Сировина

Прод

укт

Грохоти

Ретур

40

15.3. тонкий ______;

15.4. надтонкий ______;

16. Ультразвукові млини працюють при частотах:

16.1. 20-100Гц;

16.2. 20кГц-1МГц;

16.3. 1-100МГц;

16.4. 1-100Гц;

16.5. 400-10000ГГц.

17. Грохочення це

17.1. ультразвукове подрібнення матеріалів;

17.2. механічне подрібнення матеріалів;

17.3. розділення сипучих матеріалів на фракції за розміром шматків

просіюванням;

17.4. розділення сипучих матеріалів на фракції за розміром шматків

просіюванням в дробарках;

17.5. механічне подрібнення матеріалів в відцентрово-кульових млинах;


18.1. Межа поділу

фракцій 1) Відношення маси готового продукту до маси

вихідного матеріалу. у ситах.

18.2. Продуктивність 2) Показує вміст у продукті сторонніх фракцій.

18.3. Ефективність 3) Залишки матеріалу після грохочення на ситах,

обумовлена розміром отворів

18.4. Показник

якості (засміченість) 4) Відношення маси подрешітного продукту до

маси фракції тієї ж крупності у вихідному матеріалі.

19. Грануляція це:

19.1. процес спікання рудного дріб'язку та пилу в пористі шматки певних

розмірів

19.2. формування твердих частинок (гранул) визначених розмірів і форми з

заданими властивостями.

19.3. метод грудкування пилоподібного рудного чи дріб'язку

тонкоподрібненних концентратів, спікання яких ускладнене.

19.4. метод розділення гранул, що ґрунтується на різній швидкості

випадання частинок різної густини та величини в потоці рідини або газу

19.5. виділення гранул із сировини.

20. Агломерація


розмірів



20.3. метод грудкування пилоподібного рудного чи дріб'язку

тонкоподрібненних концентратів, спікання яких ускладнене.

41




21. Брикетування


розмірів

21.2. процес пресування сировини в шматки певних розмірів






22. Збагачення сировини:

22.1. додавання корисного компоненту до сировини;

22.2. сукупність фізичних і фізико-хімічних методів обробки сировини

направлених на виділення пустої породи і збільшення вмісту основного

компоненту в хвостах;


направлених на виділення пустої породи і збільшення вмісту основного

компоненту в концентраті;


направлених на здешевлення сировини;

23. Гравітаційний сепарація це технологія розділення сировини, що ґрунтується

23.1. на різній швидкості випадання частинок різної густини;

23.2. на різній швидкості випадання частинок різної гідрофобності;


23.4. на різній магнітній проникності частинок;

23.5. на різній електричній провідності частинок.

24. Гравітаційний сепарація це технологія розділення сировини, що ґрунтується






25. Магнітна сепарація






26. Перегонка це технологія розділення речовин, що ґрунтується;

26.1. на різній температурі випарювання та конденсації речовин;

26.2. на різній температурі випарювання речовин;

42

26.3. на різній температурі плавлення речовин.

26.4. застосовується для розділення газів та рідин.

27. Термічне збагачення це технологія розділення речовин, що ґрунтується;

27.1. на різній температурі випарювання та конденсації речовин;

27.2. на різній температурі випарювання речовин;

27.3. на різній температурі плавлення речовин;

27.4. застосовується для розділення газів та рідин.

28. Флотація це метод розділення що ґрунтується

28.1. на різній гідрофобності речовин.

28.2. на законі Архімеда;

28.3. на різній густині речовин;

28.4. на здатності деяких твердих речовин спливати в рідинах;

28.5. на здатності підніматися твердих частинок, що мають густину більшу

за густину рідини з бульбашками газу.

29. Колектори

29.1. адсорбуються поверхнею певного мінералу утворюючи гідрофобний

адсорбційний шар

29.2. обов’язково мають дві різні за атомарним складом неполярні групи;

29.3. мають полярну та неполярну групи;

29.4. регулюють флотуємість;

29.5. реагенти, які підвищують стійкість піни.

30. Вкажіть на відповідність формулі

1. Вихід концентрату а)

%100

.руд

конц.

2. Ступінь вилученн б)

%100

.

.

концm

сирm

3. Ступінь збагачення в) .

.

сир

конц

m

m

31. Добове споживання води людиною складає близько:

31.1. 1л

31.2. 2,5

31.3. 5

31.4. 10

31.5. 20

32. Вкажіть кількість електронів протонів та нейтронів

32.1. D; p=___, n=___; e=___.

32.2. Н; p=___, n=___0; e=___.

33. Вміст солі у воді (г/л)

33.1. прісній до ______ г/л;

33.2. солонуватій ____ г/л;

33.3. солоній більше _____г/л.

43

34. Заповніть таблицю:

Вода С(Са2++Mg2+) мг·екв/л

Дуже м'яка

М'яка

Помірно тверда

Тверда

Дуже тверда

35. При [ОН-]=10-8

моль/л воду вважають:

35.1. кислою;

35.2. нейтральною;

35.3. лужною;

36. Кількість бактерій в 1мл питної води повинно бути не більше _____.

Кишкових паличок – не більше ______ на літр.

37. Колірне число

37.1. повинно не перевищувати 20°;

37.2. визначається фотоколориметично;

37.3. визначається титруванням;

37.4. визначається відносно розчинів що містять Cr2O72-

;

37.5. визначається відносно розчинів що містять Co2+

.

38. Прозорість

38.1. повинна бути не нижча прозорість суспензії, що містить 1,5мг/л

каоліну;

38.2. повинна бути не нижча прозорість суспензії, що містить 20мг/л

каоліну;

38.3. обумовлена колоїдними частинками;

38.4. визначають застосовуючи зелений світлофільтр;

38.5. визначають застосовуючи жовтий світлофільтр;

39. Розшифруйте скорочення ГДК _______________

40. Підпишіть хіміко-технологічній схему та знайдіть відповідність між

позначеннями:

44

40.1. Водозабір;

40.2. водоймище;

40.3. водонапірна башта;

40.4. гравій;

40.5. дозатор коагулянту;

40.6. другий відстійник;

40.7. змішувач;

40.8. перший відстійник;

40.9. пісок;

40.10. розподільник;

40.11. фільтр;

40.12. хлоратор;

41. Запишіть реакцію, що відповідає гідролізу найбільш розповсюдженого

коагулянту:

42. Запишіть рівняння реакцій, в результаті яких утворюється атомарний кисень

при хлоруванні кальцій гіпохлоритом:

__________________________________________________

__________________________________________________

43. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються при видаленні надлишку хлору

43.1. Na2S2O3,_____________________________

43.2. Na2SO3______________________________

43.3. FeSO4, _______________________________

44. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються при виділенні надлишку Феруму

в воді пропускання повітря:

______________________________________________

45. Допишіть рівняння реакції, що відбувається при нагріванні води:

45

Са(HCO3)2

46. Допишіть рівняння реакцій, що відбуваються при пом’якшенні води вапняно-

содово-фосфатним методом:

46.1. І етап

Са(HCO3)2 + ____________

FeSO4 + ____________

a) ІІ етап

Са(HCO3)2 + ____________

CaCl2 + ____________

b) ІІІ етап

Са(HCO3)2 + ____________

CaCl2 + ____________

47. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються при дегазації води:

47.1. натрій

сульфітом____________________________________________________;

47.2. гідразином_____________________________________________;

47.3. залізом__________________________________________________.

48. Очистка фекальних стічних вод переважно відбувається за рахунок:

48.1. особливих хімічних реакцій;

48.2. біохімічних реакцій;

48.3. в аеротенках;

48.4. дистиляцією;

48.5. на полях зрошення;


Компонент Приблизний вміст

За об’ємом За масою

N2

O2

CO2

50. 1л повітря важить ______________.

10.4.2. Виробництво сульфатної кислоти 1. Запишіть рівняння реакцій згідно яких сульфатну кислоту отримували до

XVIIIст.

2. Заповніть таблицю

46

Промислові марки сульфатної кислоти

Кислота С(H2SO4) % С(SO3) % Температура замерзання °С

Баштова -29.5

(Купоросне

масло)

-22.0

Акумуляторна близько -22

Олеум +2

3. 100% сульфатну кислоту не випускають тому, що вона

3.1. нестійка;

3.2. агресивна;

3.3. має низьку температуру замерзання;

3.4. має високу температуру замерзання;

3.5. в’язка;

3.6. має дуже високу густину.

4. Найбільше сульфатної кислоти виробляють з

4.1. сірки;

4.2. піриту;

4.3. гіпсу;

4.4. H2S;

4.5. пічних газів.

5. Підпишіть рисунок. Знайдіть відповідність між позначеннями:

Рис. _____________________________________________________

5.1. S;

5.2. газ ( (SO2)=13-14%);

5.3. друга камера;

5.4. перегородки;

5.5. перша камера;

5.6. повітря

5.7. стальний циліндр із футерівкою;

5.8. форсунка для подачі сірки;


47

Рис. __________________________________

6.1. S;

6.2. газ ( (SO2)=13-14%);

6.3. друга камера для спалювання сірки;

6.4. камера з форсункою для подачі сірки з тангенціальним підведенням

повітря;

6.5. кільця для турбулізації повітря;

6.6. перша камера для спалювання сірки;

6.7. повітря/

7. Підпишіть рисунки

Рис.1. ____________________________ Рис. 2.__________________________

48

Рис. 3.______________________________

8. Підпишіть рисунок та розставте номери позначень

Рис.1 ____________________________________________________

8.1. бункер-живильник,

8.2. електрофільтр;

8.3. кип’ятильні труби;

8.4. котел утилізатор;

8.5. ланцюговий транспортер;

8.6. лійки для огарку;

8.7. лійки для пилу;

8.8. паронагрівач;

8.9. піч КШ;

8.10. сепаратор;

8.11. скребковий транспортер;

8.12. стрічковий транспортер.

8.13. турбіна;

8.14. холодильний барабан;

49

8.15. холодильник;

8.16. циклони;

8.17. циркуляційний насос;

9. Циклони

9.1. можуть використовуватися для відділення пилу від газу;

9.2. використовуються для виділення крапель рідини в системі тонкої

очистки випаленого газу;

9.3. використовуються в попередній очистці випаленого газу;

9.4. використовуються в тонкій очистці випаленого газу;

9.5. можуть використовуватися для виділення отрут каталізаторів з

випаленого газу;

10. Підпишіть рисунок та розставте номери позначень:

Рис.1_______________________________________________

10.1. важки;

10.2. дросельний клапан;

10.3. газорозподільна решітка зі

струшувачами;

10.4. ифузор;

10.5. механізм для струшування

коронарних електродів ;

10.6. коронарний електрод ;

10.7. конфузор ;

10.8. корпус електрофільтра ;

10.9. кварцові труби;

10.10. осаджувальний електрод ;

10.11. верхня та нижня рами

коронарних електродів ;

10.12. електропривод для

струшування осаджувальних

елетродів;

10.13. кварцові лійки;

10.14. підвіска коронуючої рами;

10.15. бункер;

10.16. електропривод механізму

для струшування коронуючих

електродів;

10.17. ізоляторна коробка;

10.18. траверса;

10.19. опорні ізолятори;

11. Коронарні електроди сухого електрофільтра виготовлені з

11.1. кобальту 11.2. нікелю;

50

11.3. срібла

11.4. заліза

11.5. свинцю

51

12. Електроди мокрого електрофільтра виготовлені з

12.1. кобальту

12.2. нікелю;

12.3. срібла

12.4. заліза

12.5. свинцю

13. Підпишіть рисунок, знайдіть відповідність між позначеннями, закресліть

неправильні позначення стрілок що позначають хід речовин в хіміко-

технологічній схемі:

Рис.1______________________________________________________________

13.1. 30% H2SO4;

13.2. 5% H2SO4;

13.3. 65% H2SO4;

13.4. 98% H2SO4;

13.5. 98,3% H2SO4;

13.6. випалений газ;

13.7. контактний апарат;

13.8. мокрий електрофільтр;

13.9. моногідратний абсорбер;

13.10. олеум;

13.11. олеумний абсорбер;

13.12. пола промивна башта;

52

13.13. промивна башта з насадкою;

13.14. сушильна башта;

13.15. теплообмінник;

13.16. турбокомпресор;

13.17. фільтр.

14. Пола промивна башта:

14.1. керамічна футерована свинцем та міддю;

14.2. стальна футерована керамікою;

14.3. стальна футерована свинцем та керамікою;

14.4. стальна;

14.5. керамічна футерована свинцем.

15. Промивна башта з насадкою:






16. Підпишіть рисунки:

Рис.1._________________________Рис.2. _________________

53

Рис.3 _________________ Рис.4____________________________

17. Сушильна башта з насадкою:






18. Найбільш розповсюджений каталізатор, що застосовується для

виробництва сульфатної кислоти на основі

18.1. V2O5;

18.2. Fe

18.3. Fe2O3.

18.4. Ni

18.5. Pt.

19. Запишіть рівняння основної реакції, що відбувається в контактному апараті

установок ПК/ПА.

_____________________________________________________________

20. Запишіть рівняння основної реакції, що відбувається в моногідратному

абсорбері апараті установок ПК/ПА.

______________________________________________________________

21. Лімітуючою стадією в контактному апараті установок ПК/ПА є:

21.1. SO2 + 1/2O2 = SO2•O;

21.2. дифузія;

21.3. SO2•O = SO3;

21.4. H2O+SO3 = H2SO4;

21.5. абсорбція кисню каталізатором.

22. Виберіть оптимальні режими синтезу сульфатної кислоти на каталізаторі

СВД:

22.1. С(SO2) = 10-11%, C(O2)=7-8%

22.2. С(SO2) = 7-8%, C(O2)=10-11%

22.3. t= 20°С ;

22.4. t= 600°С ;

54

22.5. t= 1200°С ;

23. В установках ПК/ПА абсорбують SO3 :

23.1. 98,3% H2SO4

23.2. H2O;

23.3. 50,3% H2SО4

23.4. олеумом;

23.5. в моногідратних абсорберах.

24. Запишіть рівняння реакції гідролізу нітрозилсірчаної кислоти:

_____________________________________________________________

25. Допишіть рівняння реакцій:

25.1. .QOH______SOH_ON 24232 _____________________________;

25.2. 232 __HNOSOH __________________________________________;

25.3. 2232 O OH___O___N _________________________________;

26. Допишіть рівняння реакцій:

332 ___HNOSO___H _________________________________________;

_______________OHON 232 ________________________________;

9200кДж.OHSO 23 +_______=+ ____________________________________;

27. Підпишіть рисунок та позначення на ньому, розставте номери позначень:

Рис. _____________________________________________________________

27.1. абсорбційні башти ;

27.2. вихлопна труба;

27.3. денітраційна башта з насадкою;

27.4. електрофільтр.

27.5. збірники кислоти;

27.6. насоси;

27.7. пола окислювальна башта;

27.8. продукційні башти з насадкою

27.9. холодильники;

28. Транспортують концентровану сульфатну кислоту в:

55

28.1. стальних цистернах;

28.2. мідних цистернах;

28.3. платинових цистернах;

28.4. скляних цистернах;

28.5. мідними трубопроводами.

29. Транспортують розбавлену сульфатну кислоту в:

29.1. стальних цистернах;

29.2. мідних цистернах;

29.3. скляній тарі;

29.4. чавунних цистернах;

29.5. мідними трубопроводами.

30. Баштова сульфатна кислота порівняно з контактною

30.1. більш чиста;

30.2. більш дешева;

30.3. більш концентрована;

30.4. забруднена нітратами;

30.5. виробляється на більш екологічно-чистих виробництвах.

10.4.3. Виробництво металів. Виробництво чавуну та сталі

1. Виберіть з нижче наведеного ряду чорні метали.

____________________________

Al, Cr, Mg, Ba, Be, Po, Pt, Ir, Os, Ra, U, Pd, Ru, Pa, K, Mn, Na, Rh, Au, Ca,

Li, Th, Cu, Fe, Pb, Sn, Ac , Zn

2. Виберіть з нижче наведеного ряду лантаноїди і радіоактивні метали.

____________________________

Al, Cr, Mg, Ba, Be, Po, Pt, Ir, Os, Ra, U, Pd, Ru, Pa, K, Mn, Na, Rh, Au, Ca,

Li, Th, Cu, Fe, Pb, Sn, Ac , Zn

3. Чавун це

3.1. це високолегована сталь;

3.2. сплав заліза до складу якого входить С>2%;

3.3. сплав заліза до складу якого входить S>10%;

3.4. сплав заліза до складу якого входить S, P;

3.5. сплав заліза до складу якого входить Si>10%.

4. Чавун отримують в:

4.1. мартенівських печах;

4.2. доменних печах;

4.3. Томасівських конверторах;

4.4. Бесемерівських конверторах;

4.5. в електропечах.

5. Сірий чавун

5.1. називають ливарним;

56

5.2. називають переробним;

5.3. менш крихкий ніж білий;

5.4. містить більше цементиту ніж білий;

5.5. містить вільний карбон у вигляді графіту.

6. Знайдіть відповідність між складом чавуну та його назвою:

6.1. ливарний; А- С(С)<3%;

6.2. Бесемерівський; Б -Si=0,3-1,25%, P<0,3%, S<0,07%;

6.3. Томасівський; . В - (P)=1,6-2% і низьким вмістом

кремнію ( (Si)<0,6%);

6.4. мартенівський. Г - (Si) = 2-4%, (P) = 0,3%.

7. Вкажіть феросплави, що використовуються для розкислення сталей:

7.1. феромарганець 60- 80% Mn;

7.2. дзеркальний чавун - 12-20% Mn;

7.3. ферохром - до 60% Cr;

7.4. феровольфрам - до 50% W;

7.5. феросиліцій - 10-12% Si;

7.6. ферованадій - до 40% V.

8. Вкажіть феросплави, що використовуються для легування сталей:

8.1. феромарганець 60- 80% Mn;

8.2. дзеркальний чавун - 12-20% Mn;

8.3. ферохром - до 60% Cr;

8.4. феровольфрам - до 50% W;

8.5. феросиліцій - 10-12% Si;

8.6. ферованадій - до 40% V.

9. Знайдіть відповідність між твердженням та назвою речовини (суміші)

9.1. цементит (ферум карбід);

9.2. твердий розчин вуглецю в -залізі;

9.3. твердий розчин вуглецю в -залізі;

9.4. суміш цементиту і -заліза ( (С)=0,9%);

9.5. евтектика залізо вуглецевих сплавів, що містить

4,3% карбону, застигає при 1130°С, і складається з

механічної суміші зерен вище 723°С аустеніту і

цементиту, нижче 723°С перлиту і цементиту.

А- ферит;

Б –ледебуріт;

В - Fe3C;

Г – аустеніт;

Д – перлит.


Руда Формула основного

компоненту

10.1. Гематит (червоний залізняк)

10.2. Магнетит (магнітний залізняк)

10.3. Бурий залізняк

10.4. Сидерит (шпатовий залізняк)

57

10.5. Ільменіт

10.6. Вапняк

10.7. Доломіт

10.8. Кокс

11. Знайдіть відповідність між позначеннями:

11.1. стальний кожух ,

11.2. льотка для чавуну,

11.3. опорне кільце ,

11.4. льотка для шлаку,

11.5. фундамент,

11.6. холодильники,

11.7. футерівка,

11.8. газовідводи,

11.9. під,

11.10. засипний апарат,

11.11. кільцевий повітропровід,

11.12. площадка,

11.13. фурми,

11.14. повітропровід.

А - ____м

Б - _____м.

12. Робочий об’єм доменної печі може досягати: .

12.1. 7м3;

12.2. 70м3;

12.3. 2700м3;

12.4. 2700 0000м3;

12.5. 5000мм3.

13. Продуктивність доменної печі сягає (т/доб):

13.1. 0,3-0,7.

13.2. 2-5;

13.3. 30-40;

13.4. 3000-5000;

13.5. - 300000-500000;

14. Найвища температура в доменному процесі в:

14.1. зоні колошника;

14.2. зоні розпару;

14.3. зоні фурми;

14.4. в каупері;

14.5. в зоні шахти.

58

15. Запишіть рівняння реакції, що виповідає основному процесу в зоні фурми

доменної печі, вкажіть енергетичний ефект цього перетворення (+ Н або – Н

):

______________________________________________________________

16. В зоні фурми доменної печі температура досягає (ºС):

16.1. 20-30;

16.2. 300-400;

16.3. 1800-2000;

16.4. 5000-6000;

16.5. 10000-12000.

17. В зоні шахти доменної печі температура досягає (ºС):

17.1. 20-30;

17.2. 300-400;

17.3. 1800-2000;

17.4. 5000-6000;

17.5. 10000-12000.

18. Гази від фурми до колошника домни проходять за:

18.1. 0,2-1секунд;

18.2. 2-10секунд;

18.3. 5-8годин;

18.4. 36-40годин;

18.5. 1-2роки.

19. Шихта від колошника до горна домни проходить за:

19.1. 0,2-1секунд;

19.2. 2-10секунд;

19.3. 5-8годин;

19.4. 36-40годин;

19.5. 1-2роки.

20. Запишіть рівняння реакції що відповідає перетворенню при якому в

утворюється продукт – основний відновник доменного процесу, вкажіть

енергетичний ефект цього перетворення (+ Н або

– Н ):

______________________________________________________

21. Виберіть рівняння реакцій, що відповідають перетворенням в зоні верхньої

частини шахти домни:

21.1. С+O2 CO2+400,9 кДж;

21.2. CO2+С CO-165,8 кДж;

21.3. Fe2O3(т)+СO Fe3O4(т)+CO2+63,1кДж;

21.4. FeO(т)+CO Fe(р)+CO2+13,2кДж;

21.5. Fe(OН)3 Fe2O3+Н2О;

21.6. 3Fe+C Fe3C;

21.7. 3Fe+2CO Fe3C+2CO2.

59

22. Виберіть рівняння реакцій, що відповідають перетворенням в зоні горна

домни:

22.1. С+O2 CO2+400,9 кДж;

22.2. CO2+С CO-165,8 кДж;

22.3. Fe2O3(т)+СO Fe3O4(т)+CO2+63,1кДж;

22.4. FeO(т)+CO Fe(р)+CO2+13,2кДж;

22.5. Fe(OН)3 Fe2O3+Н2О;

22.6. 3Fe+C Fe3C;

22.7. 3Fe+2CO Fe3C+2CO2.

23. Запишіть два рівняння реакцій згідно яких відбувається утворення цементиту:

________________________________________

________________________________________

24. Запишіть рівняння реакцій, що відповідають перетворенню флюсів в шахті

доменної печі:

________________________________________

________________________________________

25. Допишіть рівняння реакцій, що відповідає взаємодії флюсів в горні доменної

печі:

CaCO3 ???+??? ( ?) Н

FeO•SiO2+??? ???+???

26. Сталь виплавляють в

26.1. доменних печах;

26.2. мартенівських печах;

26.3. конверторах;

26.4. в електропечах;

26.5. кауперах.

27. При виплавці сталі завжди по відношенню до вихідної сировини зменшується

вміст:

27.1. C;

27.2. W;

27.3. S;

27.4. P;

27.5. V.


60

Рис. _______________________________________

28.1. робочий простір;

28.2. під;

28.3. склеп;

28.4. канали для підведення

повітря, природного газу, і

відведення продуктів згоряння;

28.5. задня стінка;

28.6. отвір для завантаження шихти;

28.7. вагонетка для сталі;

28.8. регенератори тепла.

29. Виберіть речовини які використовуються як сировина в мартенівському

процесі:

29.1. гемати

т (червоний

залізняк);

29.2. бурий

залізняк;

29.3. вапняк

;

29.4. доломіт;

29.5. кокс;

29.6. рідкий чавун;

29.7. твердий

чавун;

29.8. феросиліцій;

29.9. феромаргане

ць;

29.10. природній

газ;

29.11. повітря;

29.12. кисень;

29.13. металобрухт.

30. Основним окислювачем C, S, P та ін. в мартенівському процесі є:

30.1. Fe2O3;

30.2. FeO;

30.3. SiO2;

30.4. СO2;

30.5. O2.

31. Допишіть рівняння реакцій згідно яких відбувається утворення основного

окислювача C, S, P та ін. в мартенівському процесі:

__??__+O2 __??__

__??___+метал __??__

__________________________________________

___________________________________________

32. Запишіть рівняння реакції, що відповідає перетворенню яке обумовлює

―кипіння сталі‖ при 1600оС.

__________________________________________

61

33. Запишіть рівняння реакції, що відповідає взаємодії основного окислювача

мартенівського процесу з Силіцієм.

__________________________________________

34. Запишіть рівняння реакції, що відповідає взаємодії основного окислювача

мартенівського процесу з Фосфором.

__________________________________________

35. При розкислення сталі :

35.1. до розплаву додають луги;

35.2. до розплаву додають феросиліцій;

35.3. до розплаву додають гідроксиди;

35.4. відновлюють оксиди заліза;

35.5. до розплаву додають феромарганець;

35.6. до розплаву додають алюміній.

36. Запишіть рівняння реакції, що відповідає перетворенню яке відбувається при

розкисленні сталі феромарганцем.

__________________________________________


розкисленні сталі феросиліцієм.

__________________________________________


розкисленні сталі алюмінієм.

39. Запишіть рівняння реакції, що відповідає горінню палива в мартені:

__________________________________________

40. Плавка сталі в мартенівській печі відбувається:

40.1. 10-30хвилин;

40.2. 1-2години;

40.3. 8-12годин;

40.4. 24-48годин;

40.5. 8-12діб.

41. Середня продуктивність мартенівських печей до тон сталі/плавку.

41.1. 0,09;

41.2. 0,9;

41.3. 900;

41.4. 90000;

41.5. 90000000.

42. Сировиною в сучасному киснево-конверторному способі виробництва сталі є:

42.1. гематит (червоний

залізняк);

42.2. бурий залізняк;

42.3. вапно;


42.5. кокс;

42.6. рідкий чавун;

42.7. твердий чавун;

42.8. феросплави;

42.9. природній газ;


42.11. кисень;

42.12. металобрухт.

42.13. Тривалість конверторної плавки:

62

42.14. 1-2хвилини;

42.15. 15-60хвилин;

42.16. 8-12годин;

42.17. 24-48годин;

42.18. 8-12діб.

43. Запишіть рівняння реакцій згідно яких утворюється Томасшлак:

1) Б,A 2O+

2) Q,++3FeO ВБ

3) Q,+++ ДГВ Томасшлак

1)____________________________________________________

2)____________________________________________________

3)____________________________________________________

44. :В електропечах температура сягає (ºС):

44.1. 500

44.2. 1000

44.3. 2000

44.4. 7000

44.5. 10000


45.1. футерівка;

45.2. електроди;

45.3. пристрій для нахиляння печі (для

виливання сталі)-5;

45.4. склеп;

45.5. шини струмопідводу;

45.6. - отвір для виливання сталі;

45.7. отвір для завантаження.

46. В маркуванні сталі 40ХБ число 40 вказує на:

46.1. вміст Хрому у %мас.;

46.2. вміст Хрому у сотих %мас.;

46.3. вміст Карбону у %мас.;

46.4. вміст Карбону у сотих %мас.;

63

46.5. співвідношення Хрому та Ніобію в сталі.

47. В маркуванні сталі У12 число 12 вказує на:

47.1. вміст Урану у сотих %мас.;

47.2. вміст Карбону у %мас.;

47.3. вміст Карбону у сотих %мас.;

47.4. співвідношення Урану та Карбону в сталі;

47.5. співвідношення Карбону та Феруму в сталі.

48. Відзначте леговані сталі:

48.1. 15Х;

48.2. У8;

48.3. 40ХБ;

48.4. 20ХНШ;

48.5. У10.

49. Відзначте сталь, що містить ніобій:

49.1. 15Х;

49.2. У8;

49.3. 40ХБ;

49.4. 20ХНШ;

49.5. У10.

50. Середньолеговані сталі містять легуючих компонентів (%мас.)

50.1. від 0,25 до 1 ;

50.2. від 2,5 до 10 ;

50.3. від 25 до 50 ;

50.4. від 50 до 70 ;

50.5. від 60 до 90.

51. Відпалювання сталі:

51.1. застосовують для підвищення міцності;

51.2. застосовують для усунення внутрішніх напружень;

51.3. застосовують для підвищення пружності;

51.4. ґрунтується на в нагріванні сталі вище критичної температури і

швидкому охолодженні;

51.5. - ґрунтується на нагріванні сталі вище критичної температури і

повільному охолодженні.

10.4.4. Технологія силікатів і в’яжучих матеріалів

1. Виберіть виробництва, які є галузями силікатної промисловості:

1.1. - виробництво портландцементу;

1.2. - виробництво порцеляни;

1.3. - виробництво скла;

1.4. - виробництво гашеного вапна;

1.5. - виробництво глинозему;

1.6. - виробництво білої цегли;

1.7. - виробництво червоної цегли;

64

1.8. - виробництво фіброліту;

1.9. - виробництво червоної цегли;


Сировина Формула основного

компоненту

1. Бура

2. Вапняк

3. Гірський кришталь

4. Глина

5. Діатоміт

6. Доломіт

7. Каолін

8. Кварцовий пісок

9. Крейда

10. Мергелі

11. Нефеліни

12. Польові шпати

13. Сода

14. Трепел

3. Поліморфна модифікація кремнезему, що при переході з однієї в іншу

модифікацію зазнає найменшого зміну об’єму називається:

3.1. кварц;

3.2. тридиміт;

китит;

коесит;

3.5. кристобаліт;

3.6. стишовіт.

3.7. кварц;

3.8. тридиміт;

4. До гідравлічних в’яжучих матеріалів відносяться:

4.1. будівельний гіпс;

4.2. вапно;

4.3. гідрофобний цемент;

4.4. портландцемент;

4.5. пуцоланові та шлакові цементи;

4.6. реманцемент.

5. До складу портландцементу входять такі сполуки:

5.1. бура (Na2B4O7·10H2O);

5.2. двокальцієвий силікат (2CaO·SiO2);

65

5.3. натрій оксид (Na2O).

5.4. кальцій оксид (CaO);

5.5. магній оксид (MgO);

5.6. сода (Na2CO3);

5.7. трикальцієвий силікат (3CaO·SiO2);

5.8. трикальцієвийалюмоферит (3CaO·Al2O3·Fe2O3·);

6. До складу мергелів входять такі сполуки:

6.1. глина (Al2O3·2SiO2·2H2O)

6.2. двокальцієвий силікат (2CaO·SiO2);

6.3. кальцій карбонат (CaCO3);

6.4. кальцій оксид (CaO);

6.5. магній карбонат Mg(CO3);

6.6. магній оксид (MgO);

6.7. сода (Na2CO3);

6.8. трикальцієвийалюмоферит (3CaO·Al2O3·Fe2O3·);


7.1. бак для глини;

7.2. бак для шламу;

7.3. бовтанка;

7.4. бункер для вапняку;

66

7.5. бункер для подрібнених гіпсу та гідравлічної добавки;

7.6. бункер для подрібненого вапняку;

7.7. бункери для клінкеру;

7.8. вагонетка для глини;

7.9. вертикальні шлам-басейни;

7.10. горизонтальні шлам-басейни;

7.11. дробарка;

7.12. живильник;

7.13. клінкерний склад;

7.14. колошниковий холодильник;

7.15. кульовий млин;

7.16. насос;

7.17. силоси для цементу;

7.18. склад гіпсу та гідравлічної добавки;

7.19. сушильний барабан;

7.20. трубчата піч.

8. Гідравлічний модуль портландцементу визначається за формулою:

8.1. 4,29,1)()()(

)(

32322 OFeOAlSiO

CaO;

8.2. 5,37,1)()(

)(

3232

2

OFeOAl

SiOn ;

8.3. 0,30,1)(

)(

32

32

OFe

OAlp ;

8.4. ))()((8,2

)(7,0)(35,0)(65,1()()(

2.2заг.

33232.заг.

SiOSiO

SOOFeOAlCaOCaOКН

вільн

вільн .

9. При виробництві гідрофобного цементу при помелі клінкеру додають:

9.1. діатоміт;

9.2. лауриновою кислоту;

9.3. олеїнову кислоту;

9.4. промислові кремнеземні відходи;

9.5. пуцолани;

9.6. розмелений металургійний шлак;

9.7. стеаринову кислоту;

9.8. туф.

10. До складу пуцоланвих та шлакових цементів входять:


10.2. лауриновою кислоту;

10.3. олеїнову кислоту;

10.4. промислові кремнеземні відходи;

10.5. пуцолани;

67

10.6. розмелений металургійний шлак;

10.7. стеаринову кислоту;

10.8. туф.

11. Реманцемент

11.1. містить CaO;

11.2. отримують випалюванням мергелистих (глинистих) вапняків при

(1000-1100оС);


(900-1000ºС);

11.4. отримують випалюванням сировини такого складу, що весь оксид

кальцію після випалювання повністю реагує утворюючи силікати,

алюмінати та ферити кальцію;

11.5. після подрібнення реманцемент не гаситься;

11.6. твердне внаслідок взаємодії з водою та вуглекислим газом.

12. Гідравлічне вапно

12.1. містить CaO.


(1000-1100ºС);


(900-1000ºС).

12.4. отримують випалюванням сировини такого складу, що весь оксид

кальцію після випалювання повністю реагує утворюючи силікати,

алюмінати та ферити кальцію;

12.5. після подрібнення не гаситься;

12.6. твердне внаслідок взаємодії з водою та вуглекислим газом.

13. Марка цементу це число що вказує

13.1. міцність цементу в кг/см2 без деформації при стисканні зразків

виготовлених з розчину цемент/пісок=1:3 через 28 діб після їх

виготовлення;

13.2. міцність цементу в кг/см2 без деформації при стисканні зразків

виготовлених з розчину цемент/пісок=3:1 через 28 діб після їх

виготовлення;

13.3. розмір частинок цементу, мкм;

13.4. швидкість тужавіння цементу в годинах;

13.5. швидкість тужавіння цементу в хвилинах.

14. Сировиною для виробництва алебастру є:

14.1. боксити;

14.2. гіпсовий камінь;

14.3. глина;

14.4. каолін;

14.5. природній алебастр.

15. При виробництві будівельного гіпсу сировину нагрівають до температури (ºС):

15.1. 50-60;

68

15.2. 140-190;

15.3. 500-600;

15.4. 800-1000;

15.5. 1000-1300.

16. При виробництві високовипаленого гіпсу (естрих) сировину нагрівають до

температури (ºС):

16.1. 50-60;

16.2. 140-190;

16.3. 500-600;

16.4. 800-1000;

16.5. 1000-1300.

17. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво алебастру:

_____________________________________________________________

18. Сировиною для виробництва високовипаленого гіпсу (естрих) є:


18.2. гіпсовий камінь;

18.3. глина;

18.4. каолін;

18.5. алебастр.

19. Запишіть рівняння реакції на яких ґрунтується виробництво високовипаленого

гіпсу (естрих):

_____________________________________________________________

20. Сировиною для отримання магнезіальних в’яжучих матеріалів є:

14.1. бура;

14.2. вапняк;

14.3. гірський кришталь;

14.4. глина;



14.7. каолін;

14.8. кварцовий пісок;

14.9. крейда;

14.10. мергелі;

14.11. нефеліни;

14.12. польові шпати ;

14.13. сода;

14.14. трепел;

21. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво магнезіальних

в’яжучих :

_____________________________________________________________

22. Магнезіальні в’яжучі матеріали тверднуть при взаємодії:

22.1. з водою;

22.2. з водою та вуглекислим газом;

22.3. з вуглекислим газом;

22.4. з магній хлоридом;

22.5. з натрій хлоридом.

23. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво негашеного

вапна:

_____________________________________________________________

24. При виробництві негашеного вапна сировину нагрівають до температури

(ºС):

24.1. 50-60;

24.2. 140-190;

24.3. 500-600;

24.4. 800-1000;

24.5. 1000-1300.

25. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується гашення гашеного вапна:

___________________________________________________________

26. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується тверднення гашеного вапна:

_____________________________________________________________

_

27. Сировиною для виробництва червоної цегли є:

27.1. вапно.

27.2. вода;

27.3. пісок;

27.4. тирса;

70

27.5. шамот.

28. Сировиною для виробництва білої цегли є:

28.1. вапно.

28.2. вода;

28.3. пісок;

28.4. тирса;

28.5. шамот.

29. При виробництві червоної цегли сировину:

29.1. випалюють при 1500-2000ºС до 7 діб в кільцевих, тунельних;



29.4. обробляють парою під тиском 106Па 10-14год;

29.5. обробляють парою під тиском 106Па 7діб.

30. При виробництві білої цегли сировину:




30.4. обробляють парою під тиском 106Па 10-14год;

30.5. обробляють парою під тиском 106Па 7діб.

31. Сировиною для виробництва порцеляни є:

31.1. каолінові глини (Al2O3.2SiO2

.2H2O)-25%, кварц (SiO2)-25%,

польовий шпат ((Na, K)2О·Al2O3·6SiO2)-25%; глина-25%.


.2H2O)-50%, кварц (SiO2)-25%,

польовий шпат ((Na, K)2О·Al2O3·6SiO2)-25%;


.2H2O)-25%, кварц (SiO2)-50%,

польовий шпат ((Na, K)2О·Al2O3·6SiO2)-25%;


.2H2O)-50%, кварц (SiO2)-50%.

32. Сировиною для виробництва фаянсу є:

32.1. каолінові глини -50%, кварц-25%, польовий шпат -25%;

32.2. каолінові глини + глини -50%, кварц-25%, польовий шпат -25%;

32.3. глини-50% , кварц -50%.

32.4. глини-50% , польовий шпат -50%.

32.5. каолінові глини + глини -10%, кварц-40%, польовий шпат -50%;

33. До складу динасових вогнетривів входить:

33.1. Al2O3.

33.2. Ca(OH)2,

33.3. Fe2O3

33.4. глина >96%;

33.5. кварцити >96%;

33.6. кварцити 50% + глина 50%.

34. До складу корундових вогнетривів входить:

34.1. Al2O3.

34.2. Ca(OH)2,

34.3. Fe2O3

71

34.4. глина >96%;

34.5. кварцити >96%;

34.6. кварцити 50% + глина 50%.

35. Як освітлювачі при виробництві скла використовуються:

35.1. амоній нітрат;

35.2. арсен оксид;

35.3. натрій нітрат;

35.4. натрій фосфат;

35.5. натрій фторид;

35.6. нікель оксид;

35.7. селен оксид;

35.8. сполуки Ауруму.

35.9. сполуки Кобальту;

35.10. сполуки Манґану;

35.11. сполуки Хрому;

36. Як знебарвлючі при виробництві скла використовуються:












37. Як глушники при виробництві скла використовуються:












38. Запишіть формулу яка відповідає складу більшості видів скла:

________________________________________________________

39. Виберіть добавки що підвищують термічну та хімічну стійкість скла:

39.1. B2O3;

39.2. Fe2O3;

72

39.3. K2O;

39.4. Na2O;

39.5. PbO.

40. Виберіть добавку що підвищує збільшує блиск і показник заломлення

світла, полегшує шліфовку, поліровку скла:

40.1. B2O3;

40.2. Fe2O3;

40.3. K2O;

40.4. Na2O;

40.5. PbO.

41. Кварцове скло складається із SiO2 на

41.1. 30%;

41.2. 40%;

41.3. 50%;

41.4. 95%;

41.5. 99,9%;

41.6. 100%.

42. Виберіть види скла що пропускають ультрафіолетове випромінювання:

42.1. віконне.

42.2. кварцове;

42.3. кришталь;

42.4. пірекс;

42.5. увіолеве.

10.4.5. Виробництво водню та синтез-газу

1. Водень для виробництва аміаку отримують:

1.1. взаємодією цинку і сірчаної кислоти;

1.2. взаємодією цинку і соляної кислоти;

1.3. електролізом лужного розчину води;

1.4. електролізом сірчанокислого розчину води;

1.5. із метану.

2. Запишіть рівняння реакцій, що відповідають катодним та анодним

електрохімічним перетворенням, які відбуваються при електролізі води з

метою отримання водню:

2.1. К:

2.2. А:

3. Запишіть рівняння реакції, що відповідають хімічним перетворенням, які

відбуваються при отриманні водню залізо-паровим методом:

4. Запишіть рівняння реакцій, що відповідають катодним та анодним

електрохімічним перетворенням, які відбуваються при електролізі розчину

NaCl з метою отримання хлору та водню:

4.1. К:

4.2. А:

73

5. Синтез-газом називають суміш, що містить (виберіть одну найбільш точну

відповідь)

5.1. ацетилен і кисень;

5.2. водень та азот;

5.3. водень;

5.4. етилен.

5.5. оксиди Карбону та водень.

6. Виробництво синтез газу пароповітряною конверсією ґрунтується:

6.1. на достатньо великій розчинності вуглекислого газу у воді на

взаємодії чадного газу із [Cu(NH3)n] OOCH;

6.2. на взаємодії вуглекислого газу з водяною парою;

6.3. на каталітичні взаємодії метану з водяною парою;

6.4. на термічній некаталітичні взаємодії метану з водяною парою;

6.5. на частковому спалюванні метану.

7. Отрутами каталізаторів конверсії метану є:

7.1. азот;

7.2. водень;

7.3. дисульфіди R2S2,

7.4. карбону сульфооксид (COS),

7.5. сірководень (H2S),

7.6. сірковуглець (CS2),

7.7. тіофен C4H4S,

8. Для очистки метану в технологіях конверсії метану від сполук Сульфуру

застосовують;

8.1. Co2O3;

8.2. Fe2O3;

8.3. NiO;

8.4. ZnO;

8.5. гідрування в присутності алюмомолібденового каталізатора;

8.6. гідрування в присутності цинк-хромового каталізатора.

8.7. цеоліти;

9. Запишіть одне рівняння реакції, що відповідає перетворенням меркаптанів

при гідруванні метану з метою очистки від сульфосполук в технології

конверсії метану_____________________________.

10. Запишіть рівняння реакції, що відповідає перетворенню тіофену при

гідруванні з метою очистки від сульфосполук в технології конверсії

метану_____________________________.

11. Запишіть рівняння реакції, що відповідає перетворенню сульфокарбону

(сірковуглецю) при гідруванні метану з метою очистки від сульфосполук в

технології конверсії метану_____________________________.

12. Запишіть рівняння реакції, що відповідає перетворенню карбону

сульфооксиду при гідруванні метану з метою очистки від сульфосполук в

технології конверсії метану_____________________________.

74

13. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується очистка газів від

сульфосполук на ГІАП-10.

14. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується пароповітряна конверсія

метану.

15. Порівняйте енергетичні ефекти реакцій, що відбуваються при конверсії

метану (x, у, z –об’ємні концентрації метану, що приймають участь у

відповідних реакціях):

хCH4 + хH2О хCO + 3хH2 – Q1; уCH4 + уCO2 2уCO + 2уH2 – Q2;

zCH4 + 0,5zO2 CO + 2zH2 + Q3.

15.1. |Q1|+|Q2| |Q2|;

15.2. |Q1|+|Q2|<<|Q2|;

15.3. |Q1|+|Q2|>>|Q2|;

15.4. |Q1|<|Q3|;

15.5. |Q1|>|Q2|.

16. До складу найбільш активних каталізаторів конверсії метану (типу ГІАП-16)

входять:

16.1. Al2O3;

16.2. Fe2O3;

16.3. NiO;

16.4. Pt;

16.5. Rh.

16.6.

17. Підпишіть хіміко-технологічну схему та знайдіть відповідність між


Рис.______________________________________________________________

A. зволожувач,

B. змішувач,

C. конвертор СН4 другого ступеня.

D. конвертор СО,

75

E. котел-утилізатор,

F. пароперегрівник,

G. поглинач сіркосполук,

H. трубчаста піч,

I. трубчастий теплообмінник,

18. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується конверсія чадного газу

___________________________________________.

19. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується очистка синтез газу від

вуглекислого газу:

19.1. І етап очистки

19.2. ІІ етап очистки

20. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується очистка синтез газу від

чадного газу:

___________________________________________________

21. До складу каталізаторів конверсії чадного газу входить:

21.1. Fe2O3;

21.2. NiO;

21.3. Pt;

21.4. Rh;

21.5. Zn.

Технології зв'язування Нітроґену

1. В природі відбувається фіксація азоту :

1.1. актиноміцетами;

1.2. бобовими;

1.3. бульбочковими бактеріями;

1.4. дріжджами;

1.5. люпином;

1.6. під час грозових розрядів.

2. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується дуговий метод зв’язування

азоту:

3. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується цианамідний метод

виробництва аміаку:

4. Сировиною для виробництва аміаку є:

4.1. N2 : H2 = 1:3об.;

4.2. N2 : H2 = 2:3об.

4.3. N2 : H2= 1:4об.;

4.4. кисень;

4.5. нафта.

5. Азот для виробництва аміаку отримують

5.1. з нафти;

5.2. з повітря;

5.3. при паро-повітряній конверсії метану;

76

5.4. ректифікацією повітря;

5.5. шляхом розкладання амоній нітриту.

6. Водень для виробництва аміаку отримують

6.1. електролізом водного розчину калій гідроксиду;

6.2. електролізом чистої води;

6.3. конверсією метану;

6.4. при взаємодії заліза із хлоридною кислотою;

6.5. при взаємодії цинку із розбавленою сульфатною кислотою.

7. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтуються сучасні технології

виробництва аміаку:_____________________

8. Найчастіше при виробництві аміаку використовують каталізатори:

8.1. ванадієві;

8.2. залізні;

8.3. нікелеві;

8.4. платиново-родієві;

8.5. платиноїдні.

9. Лімітуюча стадія при виробництві аміаку є:

9.1. дифузія молекул азоту і водню до поверхні каталізатора;

9.2. хемосорбція молекул реагентів на поверхні каталізатора;

9.3. пверхнева хімічна реакція з утворенням нестійких проміжних

комплексів і взаємодія між ними;

9.4. десорбція продукту;

9.5. дифузія продукту аміаку від поверхні в газову фазу.

10. Каталітичний синтез аміаку в технологіях середнього тиску відбувається

при (МПа):

10.1. 1-5;

10.2. 10-16;

10.3. 20-50;

10.4. 80-100;

10.5. 200-400.

11. Каталітичний синтез аміаку в технологіях високого тиску відбувається при

(МПа):

11.1. 1-5;

11.2. 10-16;

11.3. 20-50;

11.4. 80-100;

11.5. 200-400.

12. Каталітичний синтез аміаку в технологіях низького тиску відбувається при

(МПа):

12.1. 1-5;

12.2. 10-16;

12.3. 20-50;

12.4. 80-100;

12.5. 200-400.

77

13. Аміак транспортують:

13.1. трубопроводами;

13.2. у вигляді водного розчину аміачної води, (С(NH3)=25%);

13.3. у вигляді водного розчину аміачної води, (С(NH3)=75%);

13.4. у сталевих блакитних балонах з написом ―Аміак‖

13.5. у сталевих жовтих балонах з написом ―Аміак‖;

13.6. у сталевих коричневих балонах з написом ―Аміак‖

14. Для зменшення корозії трубопроводів при транспортуванні аміаку додають:

14.1. HCl;

14.2. KOH;

14.3. H2O;

14.4. H2SO4;

14.5. H2S;


Рис._________________________________________________________

А) виносний теплообмінник А

Б) випарник Б

В) водяний холодильник В

Г) колона синтезу Г

Д) конденсаційна колона Д

Є) паровий котел Є

Ж) повітряний холодильник Ж

З) сепаратор З

І) турбоциркуляційний компресор І

Й) центробіжний компресор Й

78

10.4.6. Виробництво нітратної кислоти

1. Сировиною для виробництва нітратної кислоти є:

1.1. аміак;

1.2. вода;

1.3. нітрат амонію


1.5. чилійська селітра

2. Сировиною для виробництва розбавленої нітратної кислоти при

атмосферному тиску є:

2.1. суміш аміаку з повітрям: 10-12%об аміаку та 90-98%об повітря;

2.2. суміш азоту з киснем: 10-12%об азоту та 90-98%об кисню;

2.3. суміш азоту з повітрям: 90-92%об азоту та 10-8%об повітря;

2.4. суміш аміаку з киснем: 10-12%об аміаку та 90-98%об кисню;

2.5. суміш аміаку з повітрям: 90-92%об аміаку та 10-8%об повітря;

3. Запишіть рівняння реакції на яких ґрунтується технологія виробництва

розбавленої нітратної кислоти при атмосферному тиску:

3.1. Стадія І:_______________________________________________;

3.2. Стадія ІІ:_______________________________________________;

3.3. Стадія ІІІ:_______________________________________________;

4. Запишіть рівняння реакції лімітуючого процесу виробництва нітратної

кислоти:

5. Для отримання високого виходу нітроґен (II) оксиду:

5.1. необхідне повне покриття каталізатору адсорбованим NH3;

5.2. необхідне повне покриття каталізатору адсорбованим киснем;

5.3. необхідний 30% надлишок NH3;

5.4. необхідний 30% надлишок кисню;

5.5. необхідно підтримувати об’ємне співвідношення кисень/аміак 0,1

5.6. необхідно підтримувати об’ємне співвідношення кисень/аміак

1,25

5.7. необхідно підтримувати об’ємне співвідношення кисень/аміак 1,7

6. Вихід нітроґен (II) оксиду:

6.1. збільшується з ростом тиску;

6.2. збільшується при збільшенні концентрації кисню в реакційній

суміші;

6.3. зменшується з ростом тиску;

6.4. зменшується при збільшенні концентрації кисню в реакційній

суміші;

6.5. не змінюється з ростом тиску;

7. Розбавлену нітратну кислоту транспортують в:

7.1. залізних цистернах;


79

7.3. алюмінієвих цистернах;


7.5. часто перед транспортуванням концентрують.

8. Концентровану нітратну кислоту транспортують в:

8.1. залізних цистернах;


8.3. алюмінієвих цистернах;


8.5. часто перед транспортуванням розбавляють водою.

9. Найбільш ефективний каталізатор для виробництва нітратної кислоти

9.1. Cu.

9.2. Fe;

9.3. Pt;

9.4. Pt+Pd(4%)+Rh(7,5%);

9.5. V2O5;

10. Каталізатор для виробництва нітратної кислоти виготовляють у вигляді:

10.1. пластин;

10.2. порошку дисперсністю 0,01мм;

10.3. порошку дисперсністю 0,1мм;

10.4. сіток з діаметром дроту 0.09мм. Число клітинок на 1сантиметр

квадратний 1024;

10.5. сіток з діаметром дроту 2мм. Число клітинок на 1сантиметр

квадратний 5.


Рис.______________________________________________________________

80

аміачно-повітряний компресор A.

башти з насадкою для кислотної абсорбції B.

башти з насадкою для кислотної адсорбції C.

вихлопна труба D.

газодувка E.

гідрозатвор F.

кислотні холодильники G.

контактний апарат H.

котел-утилізатор I.

насоси J.

окиснювальна башта K.

повітрозабірна труба L.

промивний повітряний фільтр M.

санітарна башта N.

тканинно-картонні фільтри O.

фільтр P.

фільтр із пористих трубок Q.

холодильники R.

12. Платиноїдний каталізатор отруюється сполуками що містять:

12.1. As;

12.2. P;

12.3. Cl;

12.4. F;

12.5. S;

12.6. H.

13. Регенерують платиноїдний каталізатор:

13.1. обробкою H2S.

13.2. прожарюванням;

13.3. промивання 15% H3PO4;

13.4. промивання 15% HCl або HNO3;

13.5. промивання дистильованою водою.

14. Лімітуючою стадією при окисленні аміаку на платиноїдному каталізаторі є:

14.1. адсорбція газів;

14.2. взаємодія молекул аміаку з киснем;

14.3. дифузія аміаку;

14.4. дифузія кисню.

15. Швидкість окислення нітроґен (ІІ) оксиду:

15.1. збільшується при збільшенні тиску;

15.2. збільшується при збільшенні температури;

15.3. зменшується при збільшенні тиску;

15.4. зменшується при збільшенні температури;

15.5. не змінюється при збільшенні тиску;

15.6. не змінюється при збільшенні температури.

81

16. Запишіть рівняння, що відповідає процесу абсорбції NO2 при відсутності

кисню:

17. Запишіть рівняння, що відповідає процесу абсорбції NO2 в присутності

кисню:

18. По технології отримання розбавленої нітратної кислоти при атмосферному

тиску отримують продукт концентрацією (%мас.):

18.1. 5-10;

18.2. 10-20;

18.3. 50-60;

18.4. 90-95;

18.5. 70-95.

19. Азеотропні розчини:

19.1. при перегонці дають конденсат того ж складу, що і вихідний

розчин;

19.2. розділяють перегонкою з водяною парою;

19.3. розділяють простою перегонкою;

19.4. розділяють ректифікацією;

19.5. це розчини що мають однаковий склад рівноважних рідкої і

газоподібної фаз.

20. Розбавлену азотну кислоту:

20.1. концентрують перегонкою в присутності водяної пари;

20.2. концентрують перегонкою в присутності концентрованих розчинів

нітратів цинку або магнію;

20.3. концентрують перегонкою в присутності концентрованої

сульфатної кислоти;

20.4. концентрують перегонкою в присутності концентрованої

фосфатної кислоти;

20.5. можна концентрувати простою перегонкою лише до концентрації

68,4%;

20.6. можна концентрувати простою перегонкою лише до концентрації

95%.


70% H2SO4 на упарювання A.

98% H2SO4 B.

HNO3конц. C.

нітрозні гази D.

перегріта пара E.

розбавлена HNO3 F.

82

Рис.____________________________________________________________

22. Запишіть рівняння реакції на яких ґрунтується технологія виробництва

концентрованої нітратної кислоти прямим синтезом, вкажіть агрегатний

стан сировини:


Рис.____________________________________________________________

75% HNO3 A.

98% HNO3 B.

Автоклав C.

Доокислювальна башта D.

Змішувач E.

нітрозні гази F.

83

О2 G.

Окислювальна башта H.

Холодильники I.

10.4.7. Виробництво мінеральних добрив

1. Виберіть водорозчинні добрива:

1.1. аміачна селітра;

1.2. кісткове борошно

1.3. подвійний суперфосфат.

1.4. сильвініт;

1.5. суперфосфат;

1.6. фосфоритне борошно.

2. Виберіть добрива прямої дії:







3. Виберіть фізіологічно кислі добрива:

3.1. карбамід.



3.4. сульфат амонію;

3.5. суперфосфат.

4. Виберіть фізіологічно нейтральні добрива:


4.2. карбамід.




5. Виберіть довгодіючі добрива:







6. Виберіть комплексні добрива:


6.2. амофос;

6.3. калієва селітра;

6.4. нітроамофоска;

6.5. сильвініт.

84

7. Виберіть фосфорні добрива:

7.1. карбамід;

7.2. перципітат;

7.3. сильвініт.


7.5. томас-шлак;

8. Виберіть азотні добрива:


8.2. кісткове борошно;

8.3. преципітат;



8.6. томас-шлак.

9. Виберіть калійні добрива:


9.2. перципітат;



9.5. томас-шлак.

10. Запишіть формулу, що відповідає складу основної сполуки фосфоритів:

_________________________.

11. Запишіть формулу, що відповідає складу основної сполуки апатитів:

_________________________.

12. Запишіть сумарне рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво

суперфосфату з фосфоритів:

_________________________________________________________________

_

13. Запишіть рівняння реакції, що відбувається переважно в суперфосфатній

камері при виробництві суперфосфату з фосфоритів:

_____________________________________________________________

_

14. Запишіть рівняння реакції, що відбувається переважно при вилежуванні на

складі продукту отриманого в суперфосфатній камері при виробництві

суперфосфату:

_____________________________________________________________

_


85

Рис.________________________________________________________

15.1. Гази

15.2. Завантажувальний люк

15.3. Змішувач

15.4. Корпус, що обертається

15.5. Нерухома кришка

15.6. Нерухома перегородка

15.7. Нерухома труба вивантаження

15.8. Опори кришка

15.9. Роликові опори

15.10. Транспортер

15.11. Фосфорит+H2SO4

15.12. Фреза

16. Підпишіть хіміко-технологічну схему. Знайдіть відповідність між


86

Рис._________________________________________________________

16.1. H2SiF6 та інші гази на абсорбцію

16.2. H2SO4(конц.)

16.3. Бункер

16.4. Вагон з фосфоритом

16.5. Валкова дробарка

16.6. Готовий суперфосфат

16.7. Грейфер

16.8. Грохот

16.9. Елеватор

16.10. Змішувач

16.11. Напірний бак

16.12. Нейтралізуюча добавка

16.13. Нерухома труба вивантаження

16.14. Силосні башти

16.15. Стрічковий дозатор

16.16. Суперфосфат

16.17. Суперфосфатна камера

16.18. Суперфосфатний змішувач

87



суперфосфату з фосфоритів:

__________________________________________________________________.



Рис.__________________________________________________________

18.1. Барабан для нейтралізації

18.2. Бункери

18.3. Гази на очищення

18.4. Грохот

18.5. Дозатори

18.6. Дробарки

18.7. Елеватори

18.8. Змішувач-гранулятор

18.9. Молотий вапняк


18.11. Подвійний гранульований

суперфосфат

18.12. Реактори

18.13. Ретур

18.14. Стрічковий транспортер

18.15. Сушильний барабан

18.16. Топкові гази

18.17. Фосфатна кислота

88

18.18. Фосфоритне борошно

18.19. Шнеки

19. Запишіть сумарне рівняння реакції на якому ґрунтується одностадійне

виробництво преципітату з вапняків:

_______________________________________________________________

20. Запишіть сумарне рівняння реакції на якому ґрунтується двохстадійне

виробництво преципітату з вапняків та гашеного вапна:

І)___________________________________________________________

ІІ)___________________________________________________________


фосфору з Ca3(PO4)2 :

_____________________________________________________________

______

22. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво ортофосфатної

кислоти з фосфору :

І)___________________________________________________________

ІІ)___________________________________________________________

23. Запишіть сумарне рівняння реакції на якому ґрунтується ортофосфатної

кислоти екстракційним

методом:_________________________________________________________

_________



89

Рис.________________________________________________________________

24.1. H2SO4

24.2. Бак для скаламучування шламу

24.3. Бункер

24.4. Вакуум

24.5. Вакуум приймачі

24.6. Дозатори

24.7. Другий фільтрат

24.8. Екстрактори


24.10. Живильник

24.11. Збирач продукту

24.12. Збирач фільтрату

24.13. Н2О+ Пара

24.14. Напірні баки

24.15. Перший фільтрат

24.16. Повітродувка

24.17. Промивна вода

24.18. Стрічковий вакуум фільтр

24.19. Фосфогіпс

24.20. Шнек

25. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво аміачної

селітри:

_________________________________________________________________

_

26. Сировиною для виробництва аміачної селітри є:

26.1. 50% аміак;

26.2. 58% нітратна кислота;

26.3. 90% нітратна кислота

26.4. азот;


26.6. рідкий аміак.


90

Рис.________________________________________________________

27.1. HNO3

27.2. NH3

27.3. Барботер аміаку,

27.4. Випарна зона,

27.5. Внутрішній циліндр

27.6. Гідрозатвор,

27.7. Зовнішній циліндр

27.8. Пара

27.9. Реакційна зона

27.10. Розбризкувач кислоти,

27.11. Сепаратор



91

Рис.____________________________________________________

28.1. H2SO4+H3PO4

28.2. HNO3(58%)

28.3. NH3

28.4. NH4NO3 (91-92%)

28.5. Аппарат киплячого шару,

28.6. Барабан для обробки гранул ПАР

28.7. Випарний апарат

28.8. Гідрозатвор-донейтралізатор

28.9. Гранулятор

28.10. Грануляціна башта

28.11. Донейтралізатор


28.13. Збірник плаву


28.15. Нейтралізатор ВТН

28.16. Підігрівач азотної кислоти

28.17. Підігрівач аміаку

28.18. Погружний насос

28.19. Промивна башта

92


28.21. Холодне повітря

29. Сировиною для виробництва карбаміду є:

29.1. 58% нітратна кислота;

29.2. аміак;

29.3. водень;

29.4. вуглекислий газ;

29.5. синтез газ;


карбаміду: _________________________________________

31. Запишіть рівняння реакції що відповідає лімітуючій стадії виробництва

карбаміду: _________________________________________

32. Запишіть рівняння реакції що відповідає нелімітуючій стадії виробництва

карбаміду:



Рис._____________________________________________________________

Вакуум-випарний аппарат

Вуглекислий газ

Грануляційна башта

Дросельний вентиль

Збірник плаву

Збірник рідкого аміаку

Змішувач,

Колона синтезу

Конденсатор

93

Насос

Насоси,

Підігрівачі

Плав сечовини

Промивна колона

Ректифікаційна колона

Рідкий аміак

Розчин вуглеамонійних солей

Сепаратор

Транспортер


200

250

300

350

400

450

500

550

600

0 20 40 60 80 100toC

1

2

C (г/л)

Рис.__________________________________________________________

NaCl

KCl

35. Виробництво хлориду калію ґрунтується:

35.1. на галургійному розділенні сильвініту;

35.2. на ректифікаційному розділенні сильвініту;

35.3. на термічному розділенні сильвініту.

35.4. на флотаційному розділенні KCl та NaCl;

35.5. на флотаційному розділенні сильвініту.

36. Галургійна технологія виробництва KCl:

36.1. забруднює повітряний басейн;

36.2. не використовується;

36.3. не дозволяє виробляти KCl із сильвініту;

36.4. порівняно з флотаційною більш енергозатратна;

36.5. потребує реактивів, що мають високу вартість.

37. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво нітрофосу:

І) ________________________________________

ІІ) ________________________________________

94

38. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво нітрофоски:

________________________________________

39. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво амофосу:

І) ________________________________________

ІІ) ________________________________________

10.4.8. Електрохімічні виробництва

1. Виберіть виробництва, які є галузями електрохімічної промисловості:

1.1. виробництво H2O2;

1.2. виробництво KMnO4;

1.3. виробництво MnO2;

1.4. виробництво алюмінію;

1.5. виробництво NaClO;

1.6. виробництво портландцементу;

1.7. виробництво сталі;

1.8. виробництво ХДС;

1.9. гальванопластика;

1.10. гальванотехніка;

1.11. гідрометалургія.

2. Хлор

2.1. tпл.хлору=-100,98°С;

2.2. tпл.хлору=20,98°С;

2.3. блакитний газ з різким задушливим запахом;

2.4. жовто-зелений газ з різким задушливим запахом;

2.5. отруйний газ, ГДК в повітрі 0,001мг/л;

2.6. отруйний газ, ГДК в повітрі 0,1г/л.

2.7. складається із суміші двох ізотопів 35

С1 (75,77%) і 37

С1(24,23%);


С1(24,23%) і 37

С1(75,77%) ;


С1(24,23%) і 37

С1(75,77%) ;

3. Сировиною для виробництва NaOH та Cl2 є:

3.1. морська та океанічна вода після упарювання за рахунок сонячної

енергії;

3.2. розчин NaCl концентрацією 280-320г/л;

3.3. розчин NaCl концентрацією 80-120г/л;

3.4. розчин NaClО;

3.5. розчин отриманий з кам’яної солі.

4. Запишіть рівняння катодної реакції на якому ґрунтується виробництво

натрій гідроксиду , хлору та водню в електролізері з фільтруючою

діафрагмою.

______________________________________________________

5. Запишіть рівняння анодної реакції на якому ґрунтується виробництво натрій

гідроксиду , хлору та водню в електролізері з фільтруючою діафрагмою.

______________________________________________________

6. Запишіть рівняння реакції утворення натрій гіпохлориту із Cl2 і NaOH .

95

______________________________________________________


натрій гідроксиду , хлору та водню в електролізері з фільтруючою

діафрагмою

______________________________________________________


8.1. анод;

8.2. анодний простір;

8.3. катодний простір;

8.4. перфорований сталевий катод ;

8.5. пориста азбестова діафрагма .

9. Розсіл який застосовують при виробництві натрій гідроксиду , хлору та

водню в електролізері з фільтруючою діафрагмою

9.1. нейтралізують після очистки хлоридною кислотою.

9.2. очищують від Ge, V, Mо, Cr, Mn, Fe;

9.3. очищують від іонів Кальцію та Маґнію;

9.4. очищують натрій карбонатом, натрій гідроксидом та вапном;

9.5. очищують осаджуючи іони Кальцію та Маґнію у вигляді

нерозчинних карбонатів;

10. Катод в електролізері з фільтруючою діафрагмою:

10.1. графітовий;

10.2. із платинованого титану;

10.3. ОРТА;

10.4. платиновий;

10.5. стальний.

11. Анод в електролізері з фільтруючою діафрагмою:

11.1. графітовий;

11.2. із платинованого титану;

11.3. мідний;

11.4. ОРТА;

11.5. стальний.

12. Хлор що виробляють в електролізері сушать:

12.1. концентрованою H2SO4;

12.2. нагріванням до +120°С;

96

12.3. охолодженням до -20°С;

12.4. пропускання через гігроскопічний NaOH;

12.5. рідким азотом.

13. Хлор перед відправкою споживачу:

13.1. зріджують, стискаючи до 0,3-0,6мПа (при -5—-20°С);

13.2. зріджують, стискаючи до 0,3-0,6МПа (при -5—-20°С);

13.3. зріджують, стискаючи до 101-102кПа (при температурі 20ºС);

13.4. зріджують, стискаючи до 1-1,2мПа (при температурі 20ºС);

13.5. зріджують, стискаючи до 1-1,2МПа (при температурі 20ºС).

14. Рідкий хлор перевозять

14.1. в балонах блакитного кольору;

14.2. в балонах зеленого кольору;

14.3. в балонах коричневого кольору;

14.4. в цистернах;

14.5. заморожений до твердого стану в вагонах;

15. В електролізерах з фільтруючою діафрагмою

15.1. концентрація NaOH в катодному просторі 100-140г/л;

15.2. катодний розчин постійно виводять і упарюють для видалення

NaCl;

15.3. анодний розчин постійно виводять і упарюють для видалення NaCl;

15.4. отримують катодний розчин який Очищають від натрію хлориду

розчин, упарюють та видаляють з нього воду плавкою в котлах при

температурі близько 500°С;

15.5. концентрація NaOH в катодному просторі 10-14г/л .

16. Знайдіть відповідність між позначеннями.

16.1.

16.2. Cl2;

16.3. H2;

16.4. H2O;

16.5. Hg ;

16.6. NaCl (290-295г/л);

16.7. NaCl (310г/л);

97

16.8. NaOH (620-700г/л);

16.9. вугільні електроди;

16.10. електролізер;

16.11. насос для перекачування Hg;

16.12. ОРТА;

16.13. розкладач ;

17. Розсіл який застосовують при виробництві натрій гідроксиду , хлору та

водню в електролізері з ртутним катодом:

17.1. нейтралізують після очистки хлоридною кислотою.

17.2. очищують від Ge, V, Mо, Cr, Mn, Fe;

17.3. очищують від іонів Кальцію та Маґнію;

17.4. очищують натрій карбонатом, натрій гідроксидом та вапном;

17.5. очищують осаджуючи іони Кальцію та Маґнію у вигляді

нерозчинних карбонатів;

18. Запишіть рівняння катодної реакції на якому ґрунтується виробництво

натрій гідроксиду , хлору та водню в електролізері з ртутним катодом.

______________________________________________________

19. Запишіть рівняння анодної реакції на якому ґрунтується виробництво натрій

гідроксиду , хлору та водню в електролізері з ртутним катодом.

______________________________________________________

20. Запишіть рівняння катодної реакції яка відбувається після виділення на

ртутному катоді металів підгрупи Феруму в електролізері з ртутним

катодом.

______________________________________________________

10.4.9. Виробництво алюмінію

1. Знайдіть правильні твердження:

1.1. Алюміній – сріблясто-білий метал, легкий, механічно міцний.

Алюміній має високу електричну провідність, але поступається у

електропровідності перед міддю.

1.2. Алюміній – сріблясто-білий метал, легкий, механічно міцний.

Алюміній має високу електричну провідність, не поступається у

електропровідності перед міддю.

1.3. Алюміній гарно реагує з киснем, на повітрі він покривається тонкою,

але дуже міцною оксидною плівкою алюміній оксиду, яка в

подальшому захищає метал від окислення.

1.4. Алюміній найбільш розповсюджений елемент у Земній корі;

1.5. Алюміній найбільш розповсюджений метал у Земній корі;

1.6. Алюміній парамагнетик.

1.7. Алюміній, подібно до міді, досить інертний метал.

1.8. Стандартний електродний потенціал алюмінію негативний

2. Допишіть рівняння реакцій які відбуваються:

2.1. Al+H2SO4(к) ;

2.2. Al+H2SO4(розб.) ;

98

2.3. Al+HNO3(к) ;

2.4. Al+HNO3(70%) ;

3. Дюралюміній це сплав складу

3.1. Al-Be-Mg;

3.2. Al-Cu-Mn;

3.3. Al-Mg (до 10%);

3.4. Al-Mg-Cu (Al-94%, Cu-4%, Mg-0.5%, Mn-0.5%);

3.5. Al-Mg-Li, Al-Cu-Li, Al-Cu-Mg-Li;

3.6. Al-Mg-Si;

3.7. Al-Si (Al 88%;Si 12%);

3.8. Al-Zn-Mg-Cu, Al-Cu, Mg-Li, Al-Cu-Li;

3.9. Al-Се, Al-Fe-Ce;

3.10. ВAl-Cr-Zr.

4. Силумін це сплав складу:

4.1. Al-Be-Mg;

4.2. Al-Cu-Mn;

4.3. Al-Mg (Mg до 10%);

4.4. Al-Mg-Cu (Al-94%, Cu-4%, Mg-0.5%, Mn-0.5%);

4.5. Al-Mg-Li, Al-Cu-Li, Al-Cu-Mg-Li;

4.6. Al-Mg-Si;

4.7. Al-Si (Al 88%;Si 12%);

4.8. Al-Zn-Mg-Cu, Al-Cu, Mg-Li, Al-Cu-Li;


4.10. ВAl-Cr-Zr.

5. Магнієві сплави мають склад:

5.1. Al-Cu-Mn;

5.2. Al-Mg (Mg до 10%);

5.3. Al-Mg-Cu (Al-94%, Cu-4%, Mg-0.5%, Mn-0.5%);

5.4. Al-Si (Al 88%;Si 12%);


5.6. ВAl-Cr-Zr.

6. Знайдіть правильні твердження:

6.1. Дюралюміній більш твердий сплав ніж алюміній.

6.2. Дюралюміній менш твердий сплав ніж алюміній.

6.3. Магнієві сплави алюмінію легкі.

6.4. Магнієві сплави алюмінію стійкі до морської води.

6.5. Магнієві сплави алюмінію швидко кородують у вологому

середовищі.

6.6. Сплави складу Al-Cu-Mn зберігають високі фізико-хімічні

властивості при низьких температурах.

7. Знайдіть правильні твердження: Сучасний промисловий спосіб виробництва

алюмінію…

7.1. ґрунтується на електролізі глинозему розчиненого в кріоліті, з

використанням електродів із вуглецевих матеріалів.

99

7.2. ґрунтується на електролізі розплаву оксиду алюмінію, з

використанням електродів із вуглецевих матеріалів.

7.3. ґрунтується на використанні евтектичних розчинів оксиду алюмінію в

кріоліті.

7.4. ґрунтується на використанні розчинів, що містять Na3AlF6 і Al2O3.

7.5. ґрунтується на використанні розчинів, що містять Na4AlF6 і Al2O3.

7.6. розробив Д.І.Менделєєв.

7.7. розробили П. Еру (Франція) і Ч. Хол (США).

8. Сировиною для виробництва глинозему є:

8.1. алуніти;


8.3. ільменіт;

8.4. кріоліт;

8.5. нефеліни;

8.6. сидерит.

9. До складу бокситів входить:

9.1. AlOOH;

9.2. Al2O3 ;

9.3. Al(OH)3 ;

9.4. Fe2O3;

9.5. SiO2.

10. Склад нефелінів відповідає формулі :

10.1. Al2O3;

10.2. AlOOH;

10.3. Al(OH)3;

10.4. Al2O3·2SiO2;

10.5. Al2O3·2SiO2·2H2O;

10.6. K2SO4·Al2(SO4)3·Al(OH)3;

10.7. (Na, K)2O·Al2O3 ·2SiO2;

10.8. K2O·Al2O3·4SiO2;

10.9. Na 2O·Al2O3·6SiO2·2H2O;

10.10. (Na, K)2O·Al2O3·6SiO2;

10.11. Na3AlF6.

11. Склад кріоліту відповідає формулі :

11.1. Al2O3;

11.2. AlOOH;

11.3. Al(OH)3;

11.4. Al2O3·2SiO2;

11.5. Al2O3·2SiO2·2H2O;

11.6. K2SO4·Al2(SO4)3·Al(OH)3;

11.7. (Na, K)2O·Al2O3 ·2SiO2;

11.8. K2O·Al2O3·4SiO2;

11.9. Na 2O·Al2O3·6SiO2·2H2O;

11.10. (Na, K)2O·Al2O3·6SiO2;

100

11.11. Na3AlF6.

12. Склад польового шпату відповідає формулі :

12.1. Al2O3;

12.2. AlOOH;

12.3. Al(OH)3;

12.4. Al2O3·2SiO2;

12.5. Al2O3·2SiO2·2H2O;

12.6. K2SO4·Al2(SO4)3·Al(OH)3;

12.7. (Na, K)2O·Al2O3 ·2SiO2;

12.8. K2O·Al2O3·4SiO2;

12.9. Na 2O·Al2O3·6SiO2·2H2O;

12.10. (Na, K)2O·Al2O3·6SiO2;

12.11. Na3AlF6.

13. Склад алуніту відповідає формулі :

13.1. Al2O3;

13.2. AlOOH;

13.3. Al(OH)3;

13.4. Al2O3·2SiO2;

13.5. Al2O3·2SiO2·2H2O;

13.6. K2SO4·Al2(SO4)3·Al(OH)3;

13.7. (Na, K)2O·Al2O3 ·2SiO2;

13.8. K2O·Al2O3·4SiO2;

13.9. Na 2O·Al2O3·6SiO2·2H2O;

13.10. (Na, K)2O·Al2O3·6SiO2;

13.11. Na3AlF6.

14. Знайдіть синоніми до виразу ―спосіб Толмуда‖:

14.1. мокрий спосіб;

14.2. спосіб спікання;

14.3. сухий спосіб Толмуда та Байера.

14.4. сухий спосіб;

15. Спосіб Байера виробництва глинозему використовують

15.1. в тих випадках коли кремнієвий модуль <8;

15.2. в тих випадках коли кремнієвий модуль >8;

15.3. для переробки бокситів з високим вмістом Al2O3;

15.4. для переробки бокситів з низьким вмістом Al2O3;

15.5. при співвідношення мас силіцій (IV) оксид/алюміній >8;

15.6. при співвідношення мас силіцій (IV) оксид/алюміній оксид<8.

16. Спосіб Байера виробництва глинозему ґрунтується на

16.1. автоклавному вилужнюванні бокситів розчином натрій гідроксиду

при високих температурах;

16.2. на виділенні Силіцію із алюмінатного розчину внаслідок

зв'язування силіцій оксиду у натрій алюмосилікат;

16.3. на розчиненні Al2O3 в концентрованому розчині натрій гідроксиду


101

16.4. на спіканні бокситів із содою та вапняком у трубчастих печах які

обертаються;

16.5. на хімічному виділення Al2O3 із бокситів.

17. Запишіть рівняння реакцій що відповідають перетворенням оксидів

Алюмінію, Силіцію та Феруму, при автоклавному вилужнюванні бокситів

за способом Байера:

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

18. Запишіть рівняння реакції що відповідає утворенню білого шламу при

розбавленні пульпи алюмінатного розчину:

________________________________________________________

19. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виділення Феруму із

алюмінатного розчину:

________________________________________________________

________________________________________________________

20. Запишіть рівняння реакції на якій ґрунтується стадія викручування:

________________________________________________________

21. Запишіть рівняння реакції на якій ґрунтується стадія кальцинації, вкажіть

умови її проведення:

________________________________________________________

22. Вкажіть послідовність хіміко-технологічних стадій при виробництві

глинозему за способом Байера:

22.1. викручування;

22.2. вилужнювання;

22.3. відстоювання;

22.4. кальцинація.

22.5. мокрий помел;

22.6. подрібнення бокситів;

22.7. розбавлення;

23. Спосіб Толмуда виробництва глинозему ґрунтується на

23.1. автоклавному вилужнюванні бокситів розчином натрій гідроксиду


23.2. автоклавному вилужнюванні спеку розчином промивними водами;

23.3. на виділенні Силіцію із алюмінатного розчину виключно внаслідок

зв'язування силіцій оксиду у натрій алюмосилікат;

23.4. на виділенні Силіцію із алюмінатного розчину внаслідок

зв'язування силіцій оксиду у натрій алюмосилікат та кальцій силікат;

23.5. на спіканні бокситів із содою та вапняком у трубчастих печах які

обертаються;

23.6. на хімічному виділення Al2O3 із бокситів.

24. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються на стадії спікання при

виробництві глинозему за способом Толмуда:

102

24.1. взаємодії оксидів Феруму, Алюмінію, Силіцію з кальцинованою

содою, термічному розкладанню соди:

24.2. взаємодії негашеного вапна з силіцій оксидом;

25. Допишіть рівняння реакцій, що відбуваються на стадії спікання при


25.1. __Na2SiO3 + __Al2O3 ________________________

25.2. Na2O·Al2O3·2SiO2 + 2CaO ____________________

26. Допишіть рівняння реакцій, що відбуваються на стадії знекремнення при

виробництві глинозему за способом

Толмуда:___Na2SiO3+___NaAlO2+?????? +4H2O

_________________________

27. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються на стадії карбонізації при


27.1. реакції що відповідає перетворенню натрій алюмінату;

27.2. реакції що відповідає перетворенню натрій гідроксиду;

28. Вкажіть послідовність хіміко-технологічних стадій при виробництві

глинозему за способом Байера:

28.1. вилужнювання;

28.2. відстоювання;

28.3. знекремнення;

28.4. кальцинація;

28.5. карбонізація;

28.6. подрібнення бокситів;

28.7. подрібнення спеку;

28.8. помел;

28.9. спіканняння.

29. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються при виробництві кріоліту з

плавикового шпату:

29.1. взаємодії плавикового шпату з сульфатною концентрованою

кислотою;

29.2. взаємодії силіцій оксиду з фтороводнем;

29.3. при знекремененні;

29.4. при синтезі кріоліту.

30. Електролітом для виробництва алюмінію:

30.1. є розплав алюміній оксиду в кріоліті;

30.2. є водний розчин алюміній хлориду;

30.3. є розплав глинозему (50%) в кріоліті (50%);

30.4. є розплав глинозему в кріоліті;

30.5. може бути розплав що має такий склад: 75-95 Na3AlF6, 2-12 AlF3, 2-

10 CaF2, 1-8 Al2O3;

31. Натрій гексафторалюмінат утворює евтектику з температурою плавлення

938°С при концентрації в ньому алюміній оксиду:

31.1. 1%;

31.2. 15%;

103

31.3. 40%;

31.4. 90%;

31.5. 100%.

32. Напруга на електролізері для виробництва алюмінію:

32.1. 1-1,2В;

32.2. 4,2-4,5В;

32.3. 210-220В;

32.4. 1000-2000В;

32.5. 10000-20000В.

33. В електролізері підтримується температура

33.1. близько 940-960°C. за допомогою електронагрівачів;

33.2. близько 940-960°C. за допомогою спеціальних газових горілок;

33.3. за рахунок виділення тепла внаслідок оммічного падіння напруги в

електролізері;

33.4. за рахунок екзотермічних електродних реакцій;

33.5. за рахунок екзотермічних хімічних реакцій;

34. Запишіть рівняння електродних реакцій що відбуваються в електролізері для

виробництва алюмінію:

34.1. катодної_________________________________________________;

34.2. анодної__________________________________________________.

35. Запишіть рівняння реакцій що відбуваються з анодом в електролізері для

виробництва алюмінію:

35.1. _________________________________________________;

35.2. __________________________________________________.


36.1. чавунна заливка;

36.2. під із шамотної цегли;

36.3. шина для підведення струму;

36.4. вугільні блоки;

36.5. ґарнісаж;

36.6. вугільні плити;

36.7. сережка;

36.8. гнучкі шини;

36.9. тверда маса аноду;

36.10. опора для аноду;

36.11. ребра жорсткості;

36.12. рамка аноду;

36.13. рідка маса;

36.14. тістоподібна маса;

36.15. мідна шина;

36.16. штир;

36.17. алюміній оксид;

36.18. алюміній;

36.19. розплавлений електроліт.

104

37. Вихід за струмом в електролізері для виробництва алюмінію:

37.1. 87%

37.2. 10%

37.3. 20%

37.4. 100%

37.5. 50;

38. Зразу після отримання алюмінію:

38.1. відстоюють та усереднюють в печах-міксерах;

38.2. розплав очищують від натрію та інших лужних металів;

38.3. через розплав пропускають кисень;

38.4. через розплав пропускають хлор;

38.5. швидко охолоджують рідким азотом.

39. Рафінування алюмінію здійснюють

39.1. в електроліті складу (% мас.): BaCl2-60, AlF3-23, NaF-12-17, NaCl-4,

tпл.=720-730°С(середній шар);

39.2. в електроліті складу (% мас.): Al2O3 90, Na3AlF6 10;

39.3. в електролізері де анодом служить розплав алюмінію+мідь (нижній

шар);

39.4. в електролізері де анодом служить розплав нерафінований

алюміній ( (Al) 98%) (нижній шар);

39.5. Катодом служить розплав алюмінію (верхній шар);

39.6. Катодом служить платина;

40. Запишіть рівняння катодних та анодних реакцій якщо нерафінований

алюміній містить домішки Cu, Zn, Na, К, Ca, Mg.

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

41. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується, очистка алюмінію шляхом

дистиляції алюміній фториду.

_____________________________________________________________

10.4.10. Хімічні джерела струму

43. Хімічні джерела струму

43.1. це електролітичні прилади, в яких енергія хімічної окисно-відновної

реакції безпосередньо перетворюється в електричну;

43.2. це електролітичні прилади, в яких окислювальна та відновна

реакції розділені в просторі;

43.3. це електролітичні прилади, в яких окислювальна та відновна

реакції локалізовані в одному й тому ж просторі;

43.4. це електромеханічні прилади;

43.5. це прилади, в яких енергія ядерної реакції безпосередньо

перетворюється в електричну.

44. Первинні хімічні джерела струму:

44.1. в побуті називають ―батарейками‖;

105

44.2. енергію хімічної окисно-відновної реакції безпосередньо

перетворюють в електричну;

44.3. називають акумуляторами;

44.4. одноразового використання – не підлягають заряджанню;

44.5. деякі отримують електричну енергію за рахунок взаємодії кисню та

водню;

44.6. як правило, мають менший термін експлуатації ніж акумулятори;

44.7. як правило, мають менший термін експлуатації ніж паливні

елементи.

45. Вторинні хімічні джерела струму:





перетворюють в електричну і навпаки електричну енергію

перетворюють в хімічну;



водню;

45.6. підлягають заряджанню;

45.7. як правило, мають менший термін експлуатації ніж гальванічні

елементи.

46. Паливні елементи:



водню;




перетворюють в електричну і навпаки електричну енергію

перетворюють в хімічну;


46.6. підлягають заряджанню;

46.7. теоретично мають необмежений термін експлуатації;

46.8. як правило, мають менший термін експлуатації ніж гальванічні

елементи.

47. Схема елемента Данієля-Якобі зображена правильно у варіанті :

47.1. Zn | 20% NH4Cl, | MnO2(C)

47.2. Zn | 8% H2SO4, || HNO3(конц.), | Pt

47.3. Zn | H2SO4, K2Cr2O7 | C;

47.4. Zn | MgSO4, | CuSO4, | Cu;

47.5. Zn | ZnSO4, || CuSO4, | Cu.

48. Схема елемента Лекланше зображена правильно у варіанті :

48.1. Zn | 20% NH4Cl, | MnO2(C)

106

48.2. Zn | 8% H2SO4, || HNO3(конц.), | Pt

48.3. Zn | H2SO4, K2Cr2O7 | C;

48.4. Zn | MgSO4, | CuSO4, | Cu;

48.5. Zn | ZnSO4, || CuSO4, | Cu.

49. Вкажіть, не проводячи розрахунків, значення ЕРС якого (яких)

гальванічного елемента є найбільшим?

49.1. Cd | CdSO4, || CuSO4, | Cu;

1М 1М

49.2. Cd | CdSO4, || CuSO4, | Cu;

0.1М 0.1М

49.3. Fe| FeSO4, || CuSO4, | Cu;

1М 1М

49.4. Zn | ZnSO4, || CuSO4, | Cu;

0.1М 0.1М

49.5. Zn | ZnSO4, || CuSO4, | Cu;

1М 1М

50. Вольтів стовп

50.1. мав ЕРС 1,1В

50.2. мав ЕРС десятки або сотні вольт;

50.3. створено на початку ХIIст.

50.4. створено на початку ХVIIст.

50.5. це гальванічний елемент будови - Zn | NaCl, H2O | Cu+;

50.6. це батарея гальванічних елементів будови - Zn | NaCl, H2O | Cu+;

50.7. це батарея гальванічних елементів будови

-Zn | 8% H2SO4, || HNO3(конц.), | Pt+.

51. ЕРС гальванічного елемента Zn | ZnSO4, || CuSO4, | Cu

51.1. збільшиться при збільшенні концентрації CuSO4;

51.2. збільшиться при збільшенні концентрації ZnSO4;

51.3. зменшиться при збільшенні концентрації CuSO4;

51.4. зменшиться при збільшенні концентрації ZnSO4;

51.5. не зміниться при збільшенні концентрації CuSO4;

51.6. не зміниться при збільшенні концентрації ZnSO4.

52. Обчисліть ЕРС гальванічного елемента (до сотих Вольта):

Zn | ZnSO4, || CuSO4, | Cu;

=1М =2М

________________________________________________________

53. Запишіть рівняння основної анодної реакції, що відповідає хімічним

перетворенням в сольовому елементі Лекланше.

_____________________________________________________________

_______________

54. Допишіть рівняння основної катодної реакції, що відповідає хімічним

перетворенням в сольовому елементі Лекланше.

107

54.1. MnO2 +___ + 1e ____________________________;

55. Допишіть рівняння основних реакцій що призводять до саморозряду

сольових елементів Лекланше.

55.1. Zn + 2NH4Cl __________________;

55.2. Zn + H2O _______________________;

55.3. 2Zn + 2H2O + O2 _________________.

56. Запишіть схему що відповідає будові сольового манґан-цинкового

гальванічного елемента:

_____________________________________________________________

57. Запишіть схему що відповідає будові лужного манґан-цинкового


_____________________________________________________________

58. Запишіть схему що відповідає будові лужного манґан-повітряно-цинкового


_____________________________________________________________


Рис.

___________________________

___________________________

__________

59.1. активна маса,

59.2. бітумна композиція,

59.3. вугільний стержень,

59.4. газовий простір,

59.5. декоративна шайба,

59.6. картонна чашечка,

59.7. картонні шайби,

59.8. ковпачок;

59.9. негативний електрод.

59.10. пастова діафрагма,

59.11. футляр,

60. Робоча ЕРС елемента Лекланше:

60.1. 0,3-0,5В;

60.2. 1,3-1,5В;

60.3. 3,0-3,2В;

60.4. 9-9,5В;

60.5. 12-12,5В.

108

61. Розрахуйте теоретичну ємність елемента Лекланше (мА·год), якщо при

повному його розряді розчиняється 3.27г цинкового аноду:

_____________________________________________________________

_____

62. Вкажіть роль компонентів загущеного електроліту елементу Лекланше:

62.1. NH4Cl (4-23%) забезпечує електропровідність, стабілізує рН;

62.2. CaCl2 (до 27%) загусник;

62.3. ZnCl2 (до 32%) знижує температуру замерзання електроліту, і

завдяки високій гігроскопічності попереджує

висихання активної маси-2;

62.4. HgCl2 інгібітор корозії цинку та попереджує гниття

органічних добавок;

62.5. Cr2(SO4)3. попереджує гниття органічних добавок, укріплює

пасту завдяки дубильним властивостям;

62.6. Крохмаль (250

г/л) .

прискорює загустіння електроліту та попереджує

висихання і гниття органічних добавок.

63. Найбільшу ємність мають агломерати виготовлені на основі:

63.1. -MnO2 (піролюзиту);

63.2. ГАП ( -MnO2, активованого піролюзиту, прожареного та

обробленого сірчаною кислотою);

63.3. ЕДМ (Електролітичного MnO2).

64. Запишіть рівняння анодної реакції на якому ґрунтується електрохімічний

синтез ЕДМ (електролітичного MnO2).

__________________________________________________________

65. Марганцево-цинкові лужні елементи:

65.1. мають більш стабільні показники ЕРС ніж сольові;

65.2. мають більш тривалий термін ніж сольові;

65.3. мають більше значення ЕРС ніж сольові;

65.4. мають більшу питому енергію ніж сольові;

65.5. мають більшу питому потужність ніж сольові.


перетворенням в лужному манґан-цинковому гальванічному елементі.

_____________________________________________________________

_______________

67. Запишіть рівняння основної катодної реакції, що відповідає хімічним

перетворенням в лужному манґан-цинковому гальванічному елементі.

_____________________________________________________________

_______________


109

Рис.

__________________________

__________________________

активна маса негативного електроду,

активна маса позитивного електроду,

корпус,

кришка,

пастова діафрагма,

полівінілхлоридна прокладка.

поліетиленове кільце,

струмовідвід негативного електроду,

__________________________

68.1. агломерат,

68.2. цинковий порошок + калій цинкат і напівпроникній мембрані,

68.3. струмовідвід,

68.4. латунний нікельований циліндр,

68.5. футляр-етикетка,

68.6. ізоляційні прокладки,

1

2

3

4

5 6

7

8

110

68.7. стальний стакан.

69. Запишіть рівняння реакції на якій ґрунтується відновлення агломерату в

манґан-повітряно-цинкових гальванічних елементів в стані спокою.

70. ЕРС гальванічної батареї типу ―Крона‖

70.1. 0,5В;

70.2. 1,5В;

70.3. 3,0В;

70.4. 9В;

70.5. 12В.

71. Запишіть схему що відповідає будові лужного ртутно-цинкового


__________________________________________________________

72. ЕРС ртутно-цинкового гальванічного елемента

72.1. більше ніж батареї типу ―Крона‖;

72.2. більше ніж манґан-повітряно-цинкового.

72.3. менше, ніж у літієвих гальванічних елементів;

72.4. менше, ніж у лужного манґан-цинкового;

72.5. менше, ніж у сольового манґан-цинкового;

73. Ртутно-цинкові гальванічного елементи

73.1. відрізняються високою стабільністю напруги;

73.2. мають більшу питому енергію ніж елементи Лекланше;

73.3. мають високий саморозряд;

73.4. мають довгий терміном зберігання;

73.5. мають позитивний електрод із меркурій (ІІ) оксиді та графіту;

73.6. мають позитивний електрод із металічної ртуті;

73.7. містять в складі металічну ртуть (ІІ);


перетворенням в ртутно-цинковому гальванічному елементі.

__________________________________________________________

75. Запишіть рівняння основної катодної реакції, що відповідає хімічним

перетворенням в ртутно-цинковому гальванічному елементі.

__________________________________________________________


Рис. Будова ртутно-

цинкового гальванічного

76.1. гумове кільце,

76.2. діафрагма змочена KOHконц.+K2[Zn(OH)4]нас.,

76.3. кришка,

76.4. негативний електрод (порошковий цинковий

+Hg(10%)),

76.5. нікельований стальний корпус

76.6. позитивний електрод 85-95% HgO(черв.)+ 5-15% С,

111

елемента.

77. Літієві гальванічні елементи мають ЕРС:

77.1. 0,5В;

77.2. 1,5В;

77.3. 3,0В;

77.4. 9В;

77.5. 12В.

78. Літієві гальванічні елементи:

78.1. використовуються в тому випадку коли необхідно забезпечити

високу силу струму;

78.2. мають високий внутрішній опір;

78.3. мають високий саморозряд;

78.4. мають значний термін зберігання;

78.5. мають негативний електрод в якому активним компонентом є літій

хлорид;

78.6. мають негативний електрод в якому активним компонентом є

металічний літій.

79. Акумулятори це хімічні джерела електричної енергії

79.1. що можуть бути після розряду заряджені;

79.2. в яких накопичення енергії відбувається при протіканні хімічної

реакції окислення-відновлення (окислення йде негативного

електроду, а відновлення негативного). При розряді акумулятора

відбуваються зворотні процеси (окислення йде позитивного

електроду, а відновлення позитивного);

79.3. Накопичення в яких відбувається при протіканні хімічної реакції

окислення-відновлення (окислення йде позитивного електроду, а

відновлення негативного). При розряді акумулятора відбуваються

зворотні процеси (окислення йде негативного електроду, а

відновлення позитивного);

79.4. що не підлягають заряджанню;

80. Перший акумулятор був

80.1. виготовлений в середині XIX ст.;

80.2. виготовлений в середині XX ст.;

80.3. виготовлений в середині XVI ст.;

80.4. свинцевий кислотний;

80.5. літієвий;

80.6. виготовлений Вольтом;

80.7. виготовлений Планте;

80.8. металогідридний.


81.1. стартерні акумулятори;

81.2. стаціонарні акумулятори;

81.3. тягові акумулятори;

112

А- (40-500 А·год; різної напруги) — використовуються для споживачів

постійного струму, для підтримання напруги в мережі постійного

струму при пікових навантаження, для обслуговування телефонних

станцій;

Б- (6-215 А·год; 6, 12, 24В) — використовують для запуску двигунів

автомобілів;

В- тягові (40-1200 А·год, різної напруги (частіше 24В)) —

використовують для живлення електрокарів,

електронавантажувачів, рудних електровозів.

82. 6СТ-55ЭС, ГОСТ 959.0-79 позначення вказує на те що акумулятор

82.1. аваційний;

82.2. в ебонітовомому корпусі;

82.3. в скляному корпусі.

82.4. складається із 55-ти банок;

82.5. складається із 9-ти банок;

82.6. стартерний;

82.7. стаціонарний.

83. Схема кислотного свинцевого акумулятора зображена правильно у варіанті :

83.1. Zn | 20% NH4Cl, | MnO2(C)

83.2. Pb|H2SO4|PbO2;

83.3. Pb | H2SO4, K2Cr2O7 | C;

83.4. Pb | PbSO4, | CuSO4, | Cu;

83.5. Zn | ZnSO4, || Pb(NO3)2, | Pb.

84. Електролітом в сучасних свинцевих акумуляторах

84.1. є 10-20% сульфатна кислота;

84.2. є 28-41% азотна кислота;

84.3. є 28-41% сульфатна кислота;

84.4. є 80-90% азотна кислота;

84.5. є 80-90% сульфатна кислота.

85. При розряді акумулятора концентрація сірчаної кислоти

85.1. збільшується;

85.2. зменшується;

85.3. не змінюється.

86. При розряді акумулятора густина електроліту кислоти

86.1. збільшується;

86.2. зменшується;

86.3. не змінюється.

87. Запишіть рівняння реакції, що відбувається при розряді-заряді свинцевого

акумулятора на позитивному

електроді:_____________________________________.

113

88. Запишіть рівняння реакції, що відбувається при розряді-заряді свинцевого

акумулятора на негативному

електроді::_____________________________________.

89. ЕРС свинцевого акумулятора (на банці):

89.1. 1,5В;

89.2. 2В;

89.3. 6В;

89.4. може бути виражено рівнянням: OH

SOH

F

RTE

2

42lg3,2

046,2 ;


PbSO

F

RTE

2

4lg3,2

046,2 ;


SOPb

F

RTE

2

4

lg3,2

506,1 ;

89.7. може бути виражено рівнянням: ;OH

SOH

F

RTE

2

42lg3,2

506,1 .

90. На клемах свинцевого акумулятора 6СТ-55ЭС, ГОСТ 959.0-79 напруга:

90.1. 1В;

90.2. 6В;

90.3. 8В;

90.4. 12В;

90.5. 24В.

91. Гратки позитивних пластин свинцевих кислотних акумуляторів відливають

із сплаву:

91.1. із сплаву до якого входить 6-8 Sn;

91.2. із сплаву до якого входить 6-8% Sb;

91.3. із сплаву до якого входить невелика кількість Fe;

91.4. із сплаву до якого входить невелика кількість Zn;

91.5. синцю;

91.6. цинку.

92. Ґратки негативних пластин свинцевих кислотних акумуляторів відливають

із сплаву:

92.1. із сплаву до якого входить 6-8 Sn;

92.2. із сплаву до якого входить 6-8% Sb;

92.3. із сплаву до якого входить невелика кількість Fe;

92.4. із сплаву до якого входить невелика кількість Zn;

92.5. синцю;

92.6. цинку.

93. До складу пасти для намазування ґраток позитивних пластин входить:

93.1. (NH4)2SO4;

93.2. BaSO4;

93.3. H2O;

114

93.4. H2SO4;

93.5. Pb3O4;

93.6. PbO;

93.7. PbO2;

93.8. глет;

93.9. розширювач;

93.10. свинцевий порошок;

93.11. сурик.

94. До складу пасти для намазування ґраток негативних пластин свинцевих

кислотних акумуляторів входить:

94.1. (NH4)2SO4;

94.2. BaSO4;

94.3. H2O;

94.4. H2SO4;

94.5. Pb3O4;

94.6. PbO;

94.7. PbO2;

94.8. Zn;

94.9. глет;

94.10. розширювач;

94.11. свинцевий порошок;

94.12. сурик.

95. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується отримання сировини для

приготування пасти для намазування пластин свинцевих кислотних

акумуляторів в ситових млинах:

96. Сепаратори свинцевих кислотних акумуляторів можуть виготовлятися із:

96.1. азбест;

96.2. вільховий або кедровий шпон;

96.3. капрон;

96.4. мідна фольга;

96.5. мікропористий ебоніт (Міпор);

96.6. мікропористий ПВХ (міпласт, поровініл, порвіг);

96.7. скловолокно;

97. Негативні пластини свинцевих кислотних акумуляторів після формування

містять (% мас.):

97.1. Pb-90,

97.2. PbO2-90,

97.3. PbO-7,

97.4. PbSO4 3;

97.5. Zn-20.

98. Позитивні пластини свинцевих кислотних акумуляторів після формування

містять (% мас.):

98.1. Pb-90,

98.2. PbO2-90,

115

98.3. PbO-7,

98.4. PbSO4 3;

98.5. Zn-20.

99. Свинцеві кислотні акумулятори

99.1. зберігають в зарядженому стані;

99.2. зберігають в розрядженому стані;

99.3. через два місяці необхідно розрядити і знову зарядити;

99.4. що використовувалися зберігають з електролітом;

99.5. що використовувалися перед зберіганням звільняють від

електроліту та промивають дистильованою водою.

100. Сульфатування пластин свинцевих кислотних акумуляторів

100.1. може бути усунено заміною електроліту на 50% сульфатну кислоту

та послідуючим зарядом при високих густинах струму;

100.2. може бути усунено заміною електроліту на дистильовану воду та

послідуючим зарядом при низьких густинах струму;

100.3. пов’язане з систематичним зарядом акумулятора завищеними

густинами струму;

100.4. пов’язане з систематичним недозаряджанням акумулятора;

100.5. пов’язане з утворенням PbSO4.

101. Запишіть рівняння реакції, що відбувається при розряді-заряді нікель-

кадмієвого акумулятора на позитивному електроді:

_______________________________________


залізного акумулятора на негативному електроді:


кадмієвого акумулятора на негативному електроді:

104. Нікель-залізні акумулятори

104.1. мають вищу напругу ніж свинцеві, гарно працюють при низькій

температурі;

104.2. мають значний ресурс (до 1500 циклів);

104.3. мають незначний ресурс (менше 500 циклів);

104.4. мають нижчу напругу ніж свинцеві, погано працюють при низькій


104.5. порівняно зі свинцевими акумуляторами гірше зберігаються при

відсутності навантаження;

104.6. порівняно зі свинцевими акумуляторами краще зберігаються при

відсутності навантаження.

105. Нікель-кадмієві акумулятори

105.1. більш дешеві ніж нікель-залізні;

105.2. більш дорогі ніж нікель-залізні;

105.3. мають вищу напругу ніж свинцеві, гарно працюють при низькій


105.4. мають нижчу напругу ніж свинцеві, погано працюють при низькій


116

105.5. порівняно зі свинцевими акумуляторами гірше зберігаються при

відсутності навантаження;

105.6. порівняно зі свинцевими акумуляторами краще зберігаються при

відсутності навантаження.

106. До складу активної маси позитивних електродів нікель-кадмієвих

акумуляторів входить:

106.1. 45-48% в перерахунку на нікель Ni(OH)2

106.2. графіт

106.3. MnO2;

106.4. CdO

106.5. 1-2% в перерахунку на нікель Ni(OH)2

106.6. 16-18,5%, активуюча добавка Ba(OH)2.

107. Запишіть рівняння реакції згідно якого отримують основний компонент

активної маси позитивних електродів нікель-залізних

акумуляторів:___________________

108. До складу активної маси негативних електродів нікель-залізних


108.1. Cd(OH)2;

108.2. NiO;

108.3. Ni(OH)2;

108.4. відновлена залізна руда,

108.5. графіт;

108.6. порошкоподібне залізо (штучний відновлений оксид заліза)/

109. До складу активної маси негативних електродів нікель-кадмієвих


109.1. CdO-100;

109.2. Fe3O4,

109.3. Ni(OH)2;

109.4. NiO;

109.5. солярове масла (активатор).

110. При формуванні пластин нікель кадмієвих акумуляторів:

110.1. витримують 1 годину для просочення пластин електролітом;

110.2. акумулятор не заряджають;

110.3. луг після формування виливають;

110.4. проводять 1-3 цикли заряд-розряд (150-300% номінальної ємності);

110.5. використовують електроліт КОН =1,18-1,21, LiOH 4-15г/л);

110.6. використовують електроліт NiSO4 =1,18-1,21, LiOH 4-15г/л).

111. В паливному елементі

111.1. вихідними реагентами з яких безпосередньо утворюється

електроенергія є пальне й окислювач;

111.2. відбувається пряме перетворювач хімічної енергії в електричну,

111.3. реакція електрохімічного окислення відбувається за рахунок

окислення електроліту;

117

111.4. реакція електрохімічного окислення відбувається при розчиненні

негативного електроду;

111.5. реакція електрохімічного окислення відбувається при розчиненні

позитивного електроду;

111.6. реакція електрохімічного окислення-відновлення відбувається без

витрати речовини електродів і електроліту;

112. Знайдіть відповідність між джерелом енергії та його ККД

Джерело електроенергії ККД

Бензиновий двигун В) 20%

Дизельний двигун Б) 30%

Паливний елемент Г) >60%

Парова турбіна А) 45%,

113. Запишіть рівняння реакції що відповідає електрохімічному процесу на

позитивному електроді воднево-кисневого лужного паливного елемента:

114. Запишіть рівняння реакції що відповідає електрохімічному процесу на

негативному електроді воднево-кисневого лужного паливного елемента:

10.4.11. Технології палива та основного органічного синтезу

1. Вкажіть найбільш екологічно-чисте пальне:

1.1. вугілля;

1.2. метан;

1.3. мазут;

1.4. бензин;

1.5. сланець.

2. Запишіть структурну формулу речовини масова частка якої буде більша в

стандарній суміші визначення октанового числа якщо дитонаційні

властивості цієї суміші відповідають

безину А-98:________________________________________

3. Запишіть структурну формулу найбільш розповсюдженого антидетонатора

до сладу якого входить

плюмбум:________________________________________________

4. При електрохімічному захисті газпроводів потенціал зміщують:

4.1. в негативний бік;

4.2. в позитивний.

118


5.1. бензин

5.2. важкий газойль

5.3. веретенна олива

5.4. гудрон

5.5. керосин

5.6. конденсатори

5.7. легкий газойль

5.8. лігроїн

5.9. мазут

5.10. насос

5.11. перегріта пара

5.12. приймач для бензину

5.13. приймач для газойлю

5.14. ректифікаційні колони

5.15. теплообмінники

5.16. трубчаті печі

5.17. циліндрове масло

6. Допишіть рівння реакцій, що відповідають рівнянням реакції очистки

бензину розчином NaOH:

RCOOH+_______ _____________

ArOH+_______ ____________

RSH+________ ___________

119

7. Кокс виробляють

7.1. з чистого бурого вугілля;

7.2. при нагріванні шихти до 1000-1400 С;

7.3. при нагріванні шихти до 500-600 С;

7.4. при нагріванні шихти протягом 1-2год;

7.5. при нагріванні шихти протягом 14-16год.

8. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується абсорція в сатураторі цеху

по переробці коксового

газу:_____________________________________________

9. Запишіть структурну формулу м-крезолу:

10. Запишіть структурну формулу нафталіну:

11. Запишіть структурну формулу антрацену:


12.1. вода

120

12.2. збірник спирту-сирцю

12.3. змішувач

12.4. колона синтезу

12.5. компресор

12.6. конденсатор

12.7. сепаратор

12.8. синтез-газ

12.9. скрубер

12.10. теплообмінник

12.11. фільтр

12.12. циркуляційний компресор




13. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво бутадієну

методом двохступінчатого дегідрування бутану в псевдозрідженому шарі

каталізатора, вкажіть основну діючу речовину каталізатора процесу:

13.1. реакція що відбувається в реакторі І

ступеня._______________________________.

13.2. реакція що відбувається в реакторі ІІ

ступеня._______________________________

14. .Запишіть рівняння реакцій, що ілюструють механізм синтезу бутадієну за

способом Лебедєва

14.1. На дегідруючій частині каталізатора із етилового спирту

утворюється альдегід: _________________________.

14.2. Конденсація оцтового альдегіду___________________________;

14.3. Відщепленням води і утворенням кротонового альдегіду:

______________________________.

14.4. Відновлення кротонового альдегіду__________________________.

14.5. Дегідратація кротилового спирту та перегрупуванням

зв’язків________________________

15. Запишіть сумарне рівняння реакції(структурні формули), що відповідає

перетворенню целюлози в гідролізері установки по виробництву спирту із

деревини:_____________

16. Запишіть сумарне рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво на

якому ґрунтується виробництво етанолу прямою гідратацією етилену,

вкажіть діючу речовину каталізатора

(формулу):__________________________________

121

17. Запишіть рівняння реакції що відповідають перетворенню піровиноградної

кислоти (ПВК) до спирту при спиртовому бродінні:

17.1. перетворення ПВК в оцтовий альдегід;

17.2. утворення етанолу.

18. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво метаналю

окислювальним дегідрування метилового

спирту:_______________________________________

Виберіть каталізатори які застосовуються при синтезі:

18.1. ванадієві типу СВД;

18.2. залізні порошкові;

18.3. мідна стружка або сітка,

18.4. оксид цинкові;

18.5. оксидно-залізо-молібденові

18.6. платинова сітка;

18.7. срібло в вигляді сітки або на носії (напр. пемзі).

19. Запишіть рівняння реакції, що ілюструє механізм дії каталізатору, у

виробництві ацетальдегіду за реакцією Кучерова:__________________.

20. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються при виробництві ацетилену з

карбіду кальцію

20.1. основна реакція;

20.2. кальцій фосфід + ???? ????;

20.3. кальцій сульфід + ???? ????.

21. Допишіть рівняння реакцій, які відбуваються в окислювальній колоні при

виробництві оцтової кислоти з ацетальдегіду, запишіть структурні формули

всіх речовин

21.1. Х+O2 Y;

21.2. Y+CH3COH Z+L;

21.3. Z+L CH3COОH.

22. Запишіть сумарне рівняння аеробного окислення етанолу до ацетальдегіду

Acetobacter aceti: ______________________________

23. Виберіть термопласти:

23.1. ебоніт

23.2. епоксидні смоли

23.3. крохмаль

23.4. натуральний каучук;

23.5. новолачна смола;

23.6. поліетилен;

23.7. поліметилметакрилат;

23.8. поліпропілен;


23.10. полістирол;

23.11. резольні смоли.

122

24. Знайдіть відповідність:

24.1. поліетилен середнього тиску;

24.2. високого тиску;

24.3. низького тиску

А) має підвищену міцність

Б) має практично лінійну структуру;

В) має розгалужену будову;

Г) займає середнє місто за розгалуженістю .

25. Знайдіть відповідність

Полімер Мономер

25.1. СКБ (Натрій бутадієновий)

(Стереонеупорядкований)

А)

H3CHC

HC

HC

HC CH3

H2C CH

25.2. Тіоколовий каучук Б) H3CHC

HC

HC

HC CH3

25.3. Поліетилен В)

H2C C

CH3

CH3

25.4. Полізобутелен Г)

H2C CH2

Cl Cl , Na2S4

25.5. СКС (Дивінілстирольний) Д) CH2=CH2

26. Виберіть полімери з лінійною молекулою:

26.1. целюлоза

26.2. капрон;

26.3. шовк;

26.4. крохмаль;

26.5. резольна смола.

123


27.1. вода;

27.2. гранулятор

27.3. кисень — 0,003%об.;

27.4. компресор;

27.5. ловушка;

27.6. масловіддільник

27.7. очищений етилен

27.8. реактор;

27.9. роздільник-приймач;

27.10. система виділення етилену;

28. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво тефлону із

хлордифторметану піролізом при 600-800ºС:

______________________________

29. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво капрону з

капролактаму:

29.1. вкажіть активатор;

29.2. регулятор.

30. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво стиролу

шляхом дегідрування етилбензолу:

___________________________________________.

124


t1,2=80-100ºС, 220-220ºС

31.1. t1=

31.2. t2=

31.3. апарат вакуумного відділення стиролу водяною парою;

31.4. апарат вакуумного відділення стиролу;

31.5. водяна пара;

31.6. гранулятор;

31.7. гранульований полістирол;

31.8. пристрій для введення стабілізаторів барвників,

антипіренів;

31.9. реактор для полімеризації стиролу з мішалкою;

31.10. реактор для полімеризації стиролу колонного типу;

32. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво

поліметилметакрилату з

метилметакрилату:________________________________________

33. Запишіть формулу натурального каучуку:________________

34. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво ацетатного

волокна:

34.1. Утворення первинного ацетату ________________

34.2. Утворення вторинного ацетату ________________.


35.1. бабіна;

125

35.2. осаджувальна машина;

35.3. підведення розчину

віскози;

35.4. прядильний насос;

35.5. скляна трубка;

35.6. філь'єри;

35.7. фільтр.

36. Піроліз це хіміко-технологічний процес

36.1. високотемпературний крекінг;

36.2. метою якого є отримання ненасичених вуглеводнів;

36.3. переробки бензинових та лігроїнових фракцій з метою добування

високооктанових бензинів, ароматичних вуглеводнів, та технічного

водню;

36.4. хімічного очищення бензину.

37. Запишіть структурну формулу речовини детонаційні властивості якої при

визначенні цетанового числа дизельного пального приймаються за 0:

_______________________

38. Алкілати

38.1. використовують як антидетонатори;

38.2. містять плюмбум;

38.3. отримують алкілуванням парафінів;

38.4. отруюють каталізатори доокислення СО;

38.5. суміш насичених ізомеризованих вуглеводнів.

39. Нафтовий барель

39.1. 159л;

39.2. 1т;

39.3. 2т;

39.4. 300л;

39.5. 1м3.


40.1. корпус;

40.2. пальники;

40.3. перегородки;


126

40.5. радіанті

труби;

40.6. сировина;

40.7. топкові гази;

40.8. труби

конвекційної

секції.

41. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується абсорція в фенольній колоні

цеху по переробці коксового

газу:_____________________________________________

42. Сирий бензол поглинають

42.1. алканами виділеними з кам’яновугільної смоли;

42.2. водою;

42.3. розчином лугу;

42.4. соляровим маслом;

42.5. фракцією алканів з температурою кипіння 200-300оС.

43. Запишіть структурну формулу фенантрену:


44.1. бункер

44.2. димові гази

44.3. крекінг-продукт

44.4. пара

44.5. пневмоліфт

44.6. повітродувки

44.7. повітря

44.8. реактор

44.9. регенератор

44.10. трубчата піч

127

45. Запишіть структурну формулу п-ксилолу:

46. Коксовий пиріг

46.1. гасять азотом;

46.2. гасять аміаком;

46.3. гасять воднем;

46.4. гасять водою;

46.5. при гасінні полімеризується.

46.6. при гасінні розтріскується.


47.1. бутан

47.2. вода;

47.3. димові гази;

47.4. котел-утилізатор;

47.5. пара;

47.6. перетічна труба;

128

47.7. печі;

47.8. пневмопідйомник;


47.10. реактор дегідрування бутану;

47.11. реактор дегідрування бутилену

47.12. роздільний апарат

47.13. розподільна решітка;

47.14. скрубер

47.15. теплообмінник;

47.16. циклони;


бутадієну за способом Лебедєва:

_________________________________________________.


метанолу із синтез-газу. Вкажіть каталізатор синтезу:

___________________________________

50. Запишіть сумарні рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво

етанолу сірчанокислою гідратацією етилену:

50.1. реакції, що відбуваються абсорбційній колоні (дві можливі

реакції)_______________;

50.2. реакція, що відбувається в

гідролізері__________________________.


51.1. вода

51.2. водний спирт на очистку та ректифікацію

51.3. водяна пара

129

51.4. етилен

51.5. збірник водного спирту

51.6. каталізатор

51.7. піч

51.8. промивна колона з насадкою

51.9. реактор

51.10. теплообмінник

51.11. холодильник

51.12. циркуляційний газ

52. Запишіть сумарне рівняння реакції(структурні формули), що

відповідає перетворенню крохмалю при ферментативному гідролізі

харчової сировини:______________________

53. Запишіть рівняння альдолазної реакції:__________________________

54. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво

метаналю шляхом окисленням

метану:_______________________________________

Виберіть каталізатори які застосовуються при синтезі:

54.1. ванадієві типу СВД;

54.2. залізні порошкові;

54.3. мідна стружка або сітка,

54.4. на основі оксидів азоту;

54.5. оксид цинкові;

54.6. оксидно-залізо-молібденові

54.7. платинова сітка;

54.8. срібні.


оцтового альдегіду із

ацетилену:_______________________________________

Виберіть речовини, що входять до промислового каталізатору:

55.1. Ag

55.2. FeCl3;

55.3. HgSO4;

55.4. Na;

55.5. Pt;

55.6. V2O5;


кальцій карбіду; запишіть структурні формули всіх

речовин:_______________________________________

57. Запишіть рівняння реакції, яка відбуває при очистці ацетилену від

сірководнюнатрій гіпохлоритом: _________________

130

58. Виберіть еластомери:

58.1. ацетатилцелюлоза;

58.2. бавовна;

58.3. віскозне волокно;

58.4. капрон;

58.5. лавсан;

58.6. натуральний каучук;

58.7. гума;

58.8. нітрон;

58.9. шерсть;

58.10. шовк;

59. Виберіть полімеризаційні полімери:

59.1. новолачні смоли;

59.2. поліетилен;

59.3. поліметилметакрилат;


59.5. полістирол;

59.6. резольні смоли.

60. Знайдіть відповідність:

Полімер Мономер

60.1. Хлоропреновий (наірит)

каучук

А)

C

CH3

H2C

CO O CH3

n

60.2. Силоксановий (СКТ)

каучук

Б)

H2C C

CH3

CH3 , H2C C

HC CH2

Cl

60.3. Поліметилметакрилат В) O C N

H2

CH2

CHN

HC O ,

H2C CH2

OHOH

60.4. Бутилкаучук Г)

H2C CHC CH2

Cl

60.5. Поліефіруретановий Д)

HO Si OH

R

R


поліетилену низького тиску, запишіть структурні формули речовин, що

входять до складу каталізатора.

131


капролактаму через циклогексанон:

62.1. синтез циклогексанону____________________;

62.2. синтез циклогексанооксиму__________________;

62.3. синтез сульфоефіру капролактаму_______________;

62.4. омилення сульфоефіру________________.


63.1. CH3COOH+H2O;

63.2. N2;

63.3. автоклав;

63.4. апарат для розчинення капролактаму;

63.5. ванна з водою для охолодження;

63.6. дробарка;

63.7. екстрактор;

63.8. насос;

63.9. плавильна головка;

63.10. полікапролактам;

63.11. філь'єра;

63.12. фільтр;

63.13. шахта.

64. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво стиролу

шляхом алкілування бензолу етиленом:

___________________________________________

64.1. реакція алкілування;

64.2. реакція дегідрування;

65. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво полістиролу

термічною блочною полімеризацію:

_____________________________________________________

132


метилметакрилату з ацетону цианідної кислоти та

метанолу:________________________________________

67. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво новолачної

смоли, вкажіть каталізатор:

________________________________________

68. Запишіть рівняння реакції на якому ґрунтується виробництво

бутадієнстирольного каучуку

69. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво віскозного

волокна:

69.1. Мерсеризація;

69.2. Утворення ксантогенату;

69.3. Осадження в сульфатному розчині


70.1. варочна кислота;

70.2. видувний трубопровід;

70.3. віддувка;

70.4. вода;

70.5. корпус котла;

70.6. пара;

70.7. сцежа;

70.8. штуцер для зливу розчину;

70.9. щепа.

133

11. Методичні вказівки до лабораторних робіт

Лабораторна робота «Технічний аналіз води, водопідготовка»

Мета: Виконати промисловий аналіз води. Пом’якшити воду методом

іонного обміну та вапняно-содовим методом

Реактиви: вода з крану, дистильована вода, аміачний буферний розчин,

0,1н розчин трилону Б, 0.1н HCl, 0.01н HCl, 10% NH4Cl, (NH4)2C2O4

нас.,CaC2O4 нас., 20% NH4OH, 1%, розбавлена H2SO4 (1:4), 0.1н KMnO4, 0.1н

H2C2O4, спиртовий 1% розчин фенолфталеїну, метиловий оранжевий,

хромогеновий чорний ЕТ, катіоніт, Ca(OH)2, Na2CO3, 5% AgNO3, 3% NaCl.

Обладнання: Колба на 500 мл., бюретки на 20-25мл 5 шт., крапельниці

для індикаторів – 3 шт., конічна колба на 250 мл., мірні піпетки на 1, 5 мл.,

мірний циліндр на 100мл., мірні колби на 100 і 200 мл., піпетка на 25 мл.,

чашка для випарювання, електроплитка, сушильна шафа, паперові фільтри,

катіонообмінник.

Теоретичне обґрунтування

На земній кулі 1.39·1018

т води, із них прісних вод 2·1014

т. Загальний

світовий баланс води такий (км3/рік): випаровування 333000 з поверхні моря,

62000 – із суші, дощі над морями 295000, над сушею – 10000, таким чином

переніс води через атмосферу складає 38000, перехід в ґрунтові води 62000 із

яких 38000 попадає в океан.

Природні води є складною динамічною системою, що містить гази,

мінеральні та органічні речовини, які знаходяться в істинно розчинному та

колоїдному стані. В істинно розчинному стані знаходяться катіони: Са2+

,

Mg2+

, Na+, K

+, і інш., аніони: SO4

2–, CO3

2–, HCO3

–, Cl

–, О2, СО2, N2, H2S і інш.

У колоїдному стані знаходяться деякі малорозчинні сполуки алюмінію,

залізосилікати, гідроксид заліза, кремнієва кислота, органічні речовини,

гумінові кислоти, фульвокислоти, лігнін, протеїн, клітчата, смоли, частинки

глини, піску, вапняку. Також у воді знаходяться живі організми: бактерії,

грибки, водорості, черепашки та інш. Стаціонарні прісні водойми складають

0.3% від гідросфери. Річковий запас 1200 км3, причому він поновлюється

кожні 12діб.

Класифікація вод:

а) За походженням: Атмосферні води – мають найменшу кількість

домішок, О2, СО2, N2, солей, бактерій. Є важливим джерелом

водозабезпечення засушливих районів.

Поверхневі води: річки, озера, моря, канали, штучні озера. До складу

вод входять різні мінеральні та органічні домішки залежно від кліматичних,

геоморфологічних, грунтовогеологічних і інш, умов.

Морські води: багатокомпонентні розчини: NaCl до 2.6%, MgCl, MgSO4

134

, О2, СО2, N2 і інш.

Підземні води – води артезіанських джерел, колодязів, гейзерів.

Характеризуються значним вмістом мінеральних солей, що вимиваються із

ґрунту й осадочних порід і невеликою кількістю органічних речовин.

б) За солевмістом: прісна вода – до 1 г/л солей. солонувата вода – 1–10

г/л солона більше 10 г/л.

в) За вмістом аніонів: гідрокарбонатні, карбонатно–гідрокарбонатні

сульфатні, хлоридні.

г) Залежно від призначення воду поділяють на промислову й питну.

Склад води регламентується відповідними стандартами. Якість води

визначається фізичними, хімічними, біологічними аналізами.

Найважливішими характеристиками води є такі фізичні й хімічні властивості,

як запах, смак, прозорість, колір, температура, сухий залишок, кількість

нерозчинних речовин, загальна лужність, окислюємість і реакція води.

Вміст нерозчинних речовин: Характеризує забрудненість води

твердими нерозчинними домішками в вигляді суспензій, піску, глини, ґрунту.

Кількість виражається % або мг/л.

Сухий залишок: Характеризує сумарну кількість мінеральних та

органічних домішок, що містяться в розчиненому і колоїдному стані. Числове

значення його отримують зважуванням залишку після випаровування

попередньо відфільтрованої води (мг/л). Частина сухого залишку, що вигоряє

при пропалюванні, дає уявлення про кількість органічних домішок у воді.

Загальна лужність води (Ло): Сумарна концентрація в воді OH–,

HCO3–, CO3

2–, PO4

3–, HSіO3

–, SiO3

2–, і деяких слабких органічних кислот

(гуматів) (ммоль/л). Визначається титруванням з метиловим оранжевим.

Розрізняють карбонатну Лк(CO32–

),

гідрокарбонатну лужність Лгк(НCO3–),

гідратну Лг(OH–),

силікатну Лс(НSiO3–),

фосфатну Лф(PO43–

, НPO42–

, Н2PO4–).

Загальна лужність визначається сумою Ло=Лгк+Лг+Лс+Лг+Лф в

природних водах практично наявні тільки гідрокарбонати, тому практично

Ло=Лгк.

Твердість води: пов'язана з наявністю Са2+

, Mg2+

, виражається

мг·екв/л, г·екв/л.

Тимчасова (карбонатна) твердість (Тк): Зумовлена наявністю

Ca(HCO3)2 та Mg(HCO3)2. При кип'ятінні гідрокарбонати виділяються у

вигляді накипу карбонатів:

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

Mg(HCO3)2 MgCO3_ + H2O + CO2

135

Постійна (некарбонатна) твердість (Тн): визначається вмістом

хлоридів, сульфатів, нітратів кальцію та магнію.

Загальна твердість води визначається сумою Т0=Тк+Тн. За загальною

твердістю воду поділяють так

вода твердість мг·екв/л

дуже м'яка 0–1.5

м'яка 1,5–3

помірно тверда 3–6

тверда 6–10

дуже тверда >10

Окислюємість води: маса кисню мг/л, що необхідна для окислення

речовин, що є в ній, зумовлена в основному наявністю органічних речовин, а

також Fe(II), сірководню, нітритів. Оксилюємість артезіанських штолень 1–

мг/л О2, озерних вод – 5–8мг/л, болотних – до 400мг/л. Оксилюємість річних

вод досить різна, інколи доходить до 60мг/л і вище.

Активна реакція: Характеризується концентрацією Н+

або рН.

Вважають воду при рН=7 – нейтральною, при рН<7 – кислою, при рН>7

лужною. Величина рН вод змінюється від 9–10 до 1 для кислих термальних

джерел. Звичайно води мають рН=6.5–8.5. На рН значно впливають наявність

гумінових кислот, а також викиди промислових об'єктів.

Біологічні показники: досить різноманітні в залежності від виду води,

місця географічного розташування, температури.

Вимоги до хімічного та біологічного складу води

Вимоги до питної води: загальний вміст солей – не більше 1000мг/л;

число бактерій в 1мл води не більше 100, кишкових паличок не більше 3 на

літр.

Вода для парових котлів повинна містити сухого залишку не більше

3мг/л. Повинні бути в воді відсутні вуглекислий газ та кисень. Вода, що

використовується в котлах одноразової циркуляції повинна мати твердість не

більше 0.2–0.3мг·екв/л При використанні котлів до 10атм. з багаторазовою

циркуляцією твердість повинна не перевищувати 0.36мг·екв/л. В котлах з

багаторазовою циркуляцією твердість з тиском до 60атм. твердість повинна

бути не вищою за 0.01мг·екв/л.

Вапняно-содово-фосфатний метод пом’якшення води

Основні стадії вапняно-содово-фосфатного методу очистки води:

1) Обробка води гашеним вапном, (для зменшення тимчасової

жорсткості, при цьому зв’язуються й іони заліза та вуглекислий газ).

Са(HCO3)2 + Са(OH)2 2СаCO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 MgCO3 + CaCO3 + 2H2O

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

136

CO2 + Ca(OH)2 СаCO3 + H2O

2) Обробка кальцинованою содою або гідроксидом натрію (для

зменшення постійної і тимчасової жорсткості води).

MgSO4 + Na2CO3 MgCO3 + Na2SO4

CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4

MgSO4 + Na2CO3 MgCO3 + Na2SO4

MgCl2 + Na2CO3 MgCO3 + 2NaCl

CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl

СO2 + 2NaOH Na2CO3 +H2O

MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl

Mg(HCO3)2 + 2NaOH Mg(OH)2 + Na2CO3+2H2O

Ca(HCO3)2 + 2NaOH CaCO3 + Na2CO3+2H2O

3) Обробка тринатрійфосфатом для повного осадження катіонів

кальцію та магнію:

3Са(HCO3)2 + 2Na3PO4 Ca3(PO4)2 + 6NaHCO3

3MgCl2 + 2Na3PO4 Mg3(PO4)2 + 6NaCl

Зм'якшення води методом іонного обміну

Для повного знесолення і знекремнення застосовують метод іонного

обміну. Як Na+ – катіоніти застосовують алюмосилікати, глауконіт, цеоліт,

пермутит та інш. Як Н+ – катіоніти – сульфовугілля, до OH

– – катіонітів

відносяться складні смоли, наприклад карбамідні.

Реакція пом'якшення гетерогенна. В основі катіонного процесу

пом'якшення лежать реакції:

2R/Na+ + Ca

2+ <===> R2/Ca

2+ + 2Na

+

2R/Na+ + Mg

2+ <===> R2/Mg

2+ + 2Na

+

2R/H+ + Ca

2+ <===> R2/Ca

2+ + 2H

+

R/H+ + Na

+ <===> R2/Na

+ + H

+

При досягненні катіонітами межі об'ємної ємності, їх регенерують

промиваючи розчинами 3% хлориду натрію або 1–1.5% сулфатної кислоти.

R2/Ca2+

+ nNa+

<===> 2R/Na+

+ Ca2+

+ (n–2)Na+

R2/Mg2+

+ nNa+

<===> 2R/Na+

+ Mg2+

+ (n–2)Na+

R2/Ca2+

+ nН+

<===> 2R/Н+

+ Ca2+

+ (n–2)Н+

R2/Mg2+

+ nН+

<===> 2R/Н+

+ Mg2+

+ (n–2)Н+

R2/Na+ + nН

+ <===> 2R/Н

+ + Na

+ + (n–1)Н

+

При пропусканні води через шар аніоніту йде сорбція:

R/OH– + Cl

– <===> R/Cl

– + OH

–

R/OH– + SO4

2– <===> R2/SO4

2– + 2OH

–

Регенерація аніонітів проводиться 4% розчином NaOH.

137

R/Cl– + nOH

– <===> R/OH

– + Cl

– + (n–1)OН

–

R2/SO42–

+ nOH– <===> 2R/OH

– + SO4

2– + (n–2)OН

–

Хід виконання роботи

Визначення сухого залишку

Сухий залишок характеризує сумарну кількість мінеральних та

органічних домішок, що містяться в розчиненому і колоїдному стані.

Числове значення його отримують зважуванням залишку після

випаровування попередньо відфільтрованої води (мг/л).

1. Відфільтрувати 250–300мл водопровідної води (якщо вода каламутна).

2. Зважити чашку для випарювання на аналітичних терезах.

3. Відібрати пробу води об’ємом 200 мл. і перенеси в чашку для

випарювання.

4. Випарити воду на електроплиті воду таким чином щоб в чашці залишилось

1–2мл рідини.

5. В сушильній шафі при температурі 100ºС висушити сухий залишок.

6. Знайти масу сухого залишку в мг/л.

Визначення загальної твердості води

Приготування аміачного буферного розчину

Змішують рівні об’єми 20% розчинів гідроксиду амонію та хлориду амонію.

Приготування розчину трилону-Б

Для приготування 1л 0,1н розчину трилону Б 18,6г солі розчиняють в дистильованій

воді в мірній колбі на 1л. Розчин доводять до мітки.

Приготування розчину еріохрому чорного

0,5 г індикатора змішують з 20мл аміачного буферного розчину і 80мл етилового

спирту.

Загальна твердість води характеризує вміст Ca2+

та Mg2+

в воді.

Загальну твердість води визначають титруванням води розчином

трилону Б (кислої натрієвої солі етилендіамінтетраоцтової кислоти

(дигідроетилендіамінтетраацетату)) в присутності еріохрому чорного

(хромогенового чорного ЕТ).

В інтервалі рН=7-11 індикатор еріохром чорний має синій колір. З Ca2+

та Mg2+

утворює комплексні сполуки червоного кольору.

138

CC

CC

CCH

CHC

CHCH

O2N

N

N

C

C

C

CH

C

CH

CH

CH

CH

CH

OH

- O3S

OH

Ca2+

+

C

C C

C C

CH

CH

C CH

CH

O2N

N N

C

C

C

CH

C

CH

CH

CH

CH

CH

O

- O3S

O

Ca + H+

2

Катіони Кальцію та Магнію трилоном-Б зв’язуються в комплексну

сполуку.

CH2 CH2N N

C

C C

C

O

OH

O-

O

O

O-

O

OH

+ Ca2+

CH2 CH2

N N

C

C

C

C

OO

O-

O

O

O-

OO

Ca+ H

+2

В результаті червоне забарвлення комплексної сполуки змінюється на

синє-з зеленкуватим відтінком забарвлення індикатора.

1. Спочатку необхідно перевірити кислотність води, бо комплексна сполука

кальцію з трилоном Б в кислому середовищі не стійка. Для цього до проби

води (10–15мл) прилийте 3–4 краплі розчину метилового оранжевого.

Якщо розчин буде забарвлений в жовтий колір, то можна проводити

визначення.

2. Якщо середовище кисле. Необхідно набрати в колбу близько 500 мл води і

нейтралізувати воду 0,1 розчином лугу (4–6 крапель) і знову перевірити

середовище. Нейтралізація проводиться до отримання нейтрального або

слабко лужного розчину.

3. В конічну колбу на 250 мл відмірити мірною колбою 100 мл. водопровідної

води (набрати з водопровідного крану).

4. Мірною піпеткою додати 5 мл аміачного буферного розчину, перемішати.

139

5. Додати 8–10 крапель розчину індикатору хромогену (або сухого індикатора

на кінчику шпателя), перемішати.

6. Розчин титрувати розчином 0,1н трилону Б до зміни забарвлення з

червоно–фіолетового кольору на синьо–фіолетовий.

7. Загальну твердість води розрахувати за формулою (в мг·екв./л):

л

еквмг_____1000

V

NVT

OH

БТрилонБТрилон

Заг.

2

де БТрилонV– об'єм розчину трилону Б, що було затрачено на

титрування (мл.); БТрилонN – нормальність розчину трилону Б; OH2

V –

об'єм проби води (100мл.).

Визначення карбонатної та некарбонатної твердості води

8. В конічну колбу на 250 мл. відмірити мірною колбою 100 мл

водопровідної води і відтитрувати 0,1н розчином соляної кислоти з

індикатором метиловим оранжевим до появи рожевого кольору.

9. Карбонатну твердість води розрахувати за формулою

л

еквмг_____1000

V

NVT

OH

HClHClКарб.

2

де VНCl – об'єм соляної кислоти, що було затрачено на титрування (мл.);

NНCl – нормальність соляної кислоти; OH2V

– об'єм проби води (100мл.).

10. Некарбонатну твердість розрахувати як різницю між загальною

твердістю води та карбонатною

л

еквмгТТТ карб.заг.некарб.

Визначення кальцієвої твердості води

Приготування 0,1н KMnO4

В 1л води розчиняють 3,16г KMnO4. Відстоюють 7 діб. Фільтрують через скляний

фільтр. Титр встановлюють по H2C2O4.

1. Карбонати Кальцію та Магнію переводять в хлориди. Відбирають 100мл

води і додають 0,1н HCl до кислої реакції. Для видалення вуглекислого газу

розчин нагрівають до кипіння.

2. Додають 10мл 10% NH4Cl.

3. Додають, при перемішуванні, 15мл насиченого (NH4)2C2O4.

4. Через 15хв. додають 3-4 краплі 20% NH4OH.

140

5. Розчин витримують 15хв. на водяній бані. Охолоджують.

6. Осад відфільтровують на складчастому фільтрі (синя стрічка) та

промивають насиченим CaC2O4.

7. Осад розчиняють в розбавленій (1:4) H2SO4 ( 10мл). Фільтрат

збирають для визначення кальцієвої твердості води.

8. Фільтрат нагрівають до кипіння і титрують 0.1н KMnO4 до появи

слабко-рожевого забарвлення.

9. Розраховують кальцієву твердість води

л

еквмг_____1000

V

NVT

OH

KMnOKMnO

Ca

2

44

2

де 4KMnOV - об’єм розчину KMnO4 (мл), 4KMnON - концентрація л

еквг

, OH2V -

об’єм води (100мл).

10. Розраховують вміст кальцію в воді

л

мг_____002.01000

V

NVC

OH

KMnOKMnO

Ca

2

44

2

Визначення магнієвої твердості води

Визначають за формулою

л

екв.мгТТТ 22 Caзаг.Mg

Визначення СО2 у воді

Приготування еталонного розчину:

1. В колбу наливають 200мл дистильованої води та 0,5мл 10% розчину

NaOH, перемішують. Додають 0,2мл розчину фенолфталеїну. Розчин

фенолфталеїну готують розчиненням 2мл 1% спиртового розчину

фенолфталеїну в 100мл води.

2. У конічну колбу на 250 мл. відмірити 200 мл. водопровідної води.

3. Додати 8–10 крапель розчину фенолфталеїну і перемішати.

Порівняйте забарвлення розчину, що утворився з еталонним розчином.

Якщо вода забарвилась в малиновий колір і те забарвлення більш інтенсивне

ніж еталонного розчину, то це вказує на те, що в воді яка аналізується

відсутній оксид вуглецю (IV).

4. Якщо вода не забарвилась, або забарвлення менш інтенсивне ніж

еталонного розчину, то відтитруйте пробу води 0,01н розчином гідроксиду

натрію до забарвлення, яке відповідало б еталонному розчинові.

5. Концентрацію оксиду вуглецю (IV) (мг/л) визначіть за формулою:

л

мг_____1000

V

NVMrC

OH

NaOHNaOHCO

.CO

2

2

2

141

де 2COC – концентрація оксиду вуглецю мг/л; 2COMr – молекулярна маса

оксиду вуглецю (44г/моль); NaOHV – об'єм розчину гідроксиду натрію, що було

затрачено на титрування; NaOHN – концентрація гідроксиду натрію (0,01н);

OH2V – об'єм проби води (200мл.).

Зм'якшення води методом іонного обміну

В нижню частину катіоніт обмінної колонки поміщують скловату або

азбест, для того щоб катіоніт не проходив через кран

лійки, а потім заповнюють колонку катіонітом.

Проводять регенерацію катіоніту: пропускають

200–300мл. 8%–вого розчину хлориду натрію.

Потім колонку промивають дистильованою

водою (відмивають іони хлору) водою об'ємом 500–

600мл. Для перевірки повноти відмивання катіоніту

проводять якісну реакцію проби промивних вод на

катіони хлору з розчином аргентум нітрату.

Рис1. Прилад для пом'якшення води.

1. катіонообмінник;

1.1. кран ділильної лійки;

2. катіоніт;

3.шар скловати;

4. лійка;

5. склянка для збирання пом'якшеної води.

Після повного відмивання від катіонів хлору промивні води

випускають і пропускають через регенерований катіоніт водопровідну воду.

Збирають 100–150 мл пом'якшеної води.

Відбирають пробу об'ємом 100мл. і визначають загальну твердість

води.

Зм'якшення води вапняно-содовим методом

1. Визначають карбонатну, не карбонатну, кальцієву та магнієву твердість

води, вміст СО2. Для цього розраховують масу Ca(OH)2 та Na2CO3

необхідних для пом’якшення 1л води.

л

мг____

2

Mr

22

CTTm 22

22

Ca(OH)CO

Карб.MgCa(OH)

Де Ткарб. та 2Mg

T. – відповідно карбонатна та магнієва твердість води

(мг·екв/л);

2COC – концентрація СО2 мг/л;

1/22 – фактор перерахунку в мг·екв/л;

142

2Ca(OH)Mr - молекулярна маса кальцій гідроксиду (г/моль).

л

мг_____

2

MrT)COm(Na32CONa

Некарб.32

Де Тнекарб. – некарбонатна твердість води (мг·екв/л);

32CONaMr – молекулярна маса натрій карбонату (г/моль);

Де Ткарб. та ТMg. – відповідно карбонатна

2. Зважують Ca(OH)2 та Na2CO3 на аналітичних терезах.

3. Відбирають мірною колбою 1л води і додають Ca(OH)2 та Na2CO3.

4. Відстоюють 3-5хв.

5. Фільтрують через складчастий фільтр.

6. Визначають карбонатну та не карбонатну твердість води, вміст СО2.

Завдання для самоконтролю

1. Вміст солей у морській воді складає 3,5%. Скільки солі залишається після

випарювання 10л морської води. ( =1,2г/см3).

2. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються при взаємодії щавлевої

кислоти з калій перманганатом в кислому, лужному та нейтральному

середовищі. Складіть іонно-електронний баланс.

3. Розрахуйте маси Кальцію та Магнію, що споживає людина в день,

випиваючи 3л води жорсткість якої 6мг·екв/л. Якщо Кальцію в воді в 9 разів

більше ніж Магнію.

4. Вода містить 0,12 г/л розчиненого гідрокарбонату кальцію. Скільки

потрібно додати вапна до 10л такої води, щоб осадити гідрокарбонат у

вигляді карбонату?

5. Який об’єм розчину 0,1 н трилону-Б може бути витрачено для повного

зв’язування катіонів кальцію та магнію в 100мл помірно жорсткої води

(концентрація катіонів кальцію та магнію 3–6мг·екв/л.

6. Яка концентрація вуглекислого газу в воді, якщо на титрування 500мл пішло

5мл 0,01н розчину гідроксиду натрію.

Лабораторна робота «Визначення концентрації Cl2 у воді»

Мета: Визначити вміст залишкового вільного хлору в воді.

Апаратура, матеріали: колби мірні 500 мл; піпетки Мора на 5, 10мл, бюретка

на 25,

Реактиви: калій йодид кристалічний, вода дистильована, крохмаль розчинний

у воді, натрій карбонат, натрій тіосульфат.

На водопроводах, що живляться із підземних джерел аналіз води на

вміст хлору проводять не рідше чотирьох раз (по сезонах), а в подальшому не

рідше одного разу на рік.

На водопроводах, що живляться із наземних джерел аналіз води на вміст

143

хлору проводять не рідше одного разу на місяць.

Вміст залишкового хлору повинен бути в межах вказаних в таблиці 1.

Вміст хлору в питній воді

Хлор залишковий С(Сl), мг/л Час контакту хлору з

водою, хв. не менше

Вільний 0,3-0,5 30

Зв’язаний 0,8-1,2 60

Підготовка до аналізу

Приготування 0,1н розчину натрій тіосульфату

1. Зважують на аналітичних терезах 25г Na2S2O3·5H2O і переносять в мірну

колбу на 1л змиваючи реактив дистильованою водою.

2. Додають 0,2г натрій карбонату (Na2СO3)

3. Доводять об’єм дистильованою водою до мітки.

Приготування буферного розчину рН 4,5

102 мл 1М оцтової кислоти (60г льодяної оцтової кислоти в 1л води) і

98мл 1М розчину натрій ацетату (136,1г натрій ацетату CH3COONa·3H2O в 1л

води) наливають у мірну колбу місткістю 1л і доводять до мітки

дистильованою водою (попередньо прокип'яченої й охолоджений до 20°С –

очищеної від CO2).

Хід аналізу

У конічну колбу об’ємом 1л насипають 0,5г калій йодиду , розчиняють

його в 1-2мл дистильованої води, потім додають 10мл буферного розчину,

після чого додають 500 мл води яку аналізують. Йод, що виділився, титрують

0,005н розчином тіосульфату натрію з бюретки до появи світло-жовтого

забарвлення, після чого додають 1 мл 0,5%-ного розчину крохмалю і розчин

титрують до зникнення синього кольору.

Обробка результатів аналізу

Вміст сумарного залишкового хлору (X), мг/л обчислюють за

формулою

лмг /___V

10000,177KVX

OH

OSNa

2

322

лмг /________X

де 322 OSNaV – об’єм 0,005н розчину натрій тіосульфату витраченого на

титрування, мл;

К – поправочний коефіцієнт нормальності розчину натрій тіосульфату;

0,177 – вміст активного хлору, що відповідає 1мл 0,005 і розчину натрій

144

тіосульфату;

OH2V — об’єм проби води, узятий для аналізу мл.

Лабораторна робота «Виробництво хлориду калію з сильвініту

галургійним способом»

Мета: Отримати хлорид калію із сильвініту галургійним способом і

визначити його вихід.

Реактиви: сильвініт, дистильована вода, Na3[Co(NO2)6], 10% CH3COOH.

Обладнання: електронагрівач із закритим нагрівним елементом, мірний

циліндр на 100-150мл - 2шт, титановий циліндр з системою

охолодження (―сорочкою‖), мірна колба на 250мл., піпетка на

25мл., конічна колба на 50-100мл, технічні терези, аналітичні

терези, важки.

Теоретичне обгрунтування

Технологія виготовлення калійних добрив

Як калійні добрива застосовують природні речовини (сильвініт) та

продукти їх переробки (КСl, K2SO4, 40% калійні солі), попіл рослин.

Основною сировиною для отримання калійних добрив є сильвініт –

мінерал складу mКСl·nNaCl у якому концентрація K2O близько 14-18%. Як

домішки в сильвінітах часто присутні Mg та Ca. Найбільші родовища

знаходяться на Уралі (Верхньокамське).

Отримання хлориду калію галургійним методом

Основний метод виробництва – галургійний. Метод ґрунтується на розділенні

солі на компоненти на основі різних температурних коефіцієнтів розчинності

різних солей.

Температурні коефіцієнти хлоридів калію та натрію досить відмінні, зі

збільшенням температури розчинність KCl різко збільшується, а розчинність

NaCl майже не змінюється.

Табл. №1

Розчинність хлориду калію і хлориду натрію у воді

при температурі 0-100ºC

Температура ºC Розчинність KCl

в 1л води

Розчинність NaCl

в 1л води

0 276 357

10 310 358

20 340 360

30 370 363

145

40 400 366

50 426 370

60 455 373

70 481 378

80 511 384

90 540 390

100 567 398

200

250

300

350

400

450

500

550

600

0 20 40 60 80 100

KCl

NaCl

C (г/л)

Рис.1. Розчинність КСl та NaCl при різній температурі.

Основні стадії галургійного методу виробництва

1) Вилужнювання хлориду калію із сильвініту при температурі 105-115оС

оборотнім маточним розчином (розчином, насиченим хлоридами натрію і

калію при 25оС). При вилужнюванні в розчин переходить практично

тільки хлорид калію оскільки його розчинність різко зростає з ростом

температури, а хлорид натрію залишається в осаді через те, що при

збільшенні температури розчинність хлориду натрію не змінюється –

розчин залишається насиченим і при 115оС).

2) Відділення від пустої породи і NaCl.

3) Охолодження розчину і кристалізація KCl.

4) Відділення KCl від маточного розчину.

5) Висушування KCl.

6) Нагрівання маточного розчину до 115оС і вилужнювання нових порцій

сильвініту.

Отримання KCl методом флотації

Ґрунтується на різній змочуємості водою KCl та NaCl. Флотореагенти:

октадициламіни карбонових кислот, первинні аліфатичні аміни (С=12-20),

Оскільки глина адсорбує флотореагент то його виділяють піноутворювачем

ФР-2 (продукт окислення уайт-спіриту).

Флотацію ведуть із насичених водних розчинів сирих калійних солей.

t

ºC

146

Див. Лекція N1. Методи збагачення сировини.

Флотаційний KCl має більші кристали, а тому менше злежується.

Хід роботи (варіант №1)

1. Приготуйте 2 порції сильвініту. Для цього відважте по 10г сильвініту і

помістіть в окремі термостійкі стакани.

2. Приготуйте розчин для вилужнювання сильвініту. Для цього в першу

порцію сильвініту (m=10г) прилийте 20мл води і нагрійте до кипіння

(розчин перемішуйте скляною паличкою). Гарячий розчин охолодіть до

кімнатної температури, щоб прискорити процес скористайтеся проточною

водою із під крана (слідкуйте, щоб вода з крана не попала в розчин).

Холодний розчин декантуйте (злийте) з кристалічного осаду (KCl) в склянку

з другою порцією сильвініту.

3. Осад перенесіть на фільтр і висушіть в сушильній шафі, помістіть в склянку

для хлориду калію.

4. Другу порцію сильвініту з розчином нагрійте при перемішуванні до

кипіння. Гарячим розчин декантуйте в титановий циліндр з системою

охолодження, таким чином, щоб осад (NaCl) не потрапив в розчин.

5. Гарячий розчин охолодіть до кімнатної температури – для цього нижню

трубку системи охолодження титанового циліндру підключіть до проточної

води, а верхню до каналізації, відкрийте воду таким чином, щоб вода

повільно протікала через ―сорочку‖ (слідкуйте, щоб вода з крана не попала в

розчин).

6. Зважте паперовий фільтр. Осад (KCl), що випав при охолодженні з розчину,

відфільтруйте на фільтрі (змивати осад зі склянки на фільтр фільтратом!).

Висушіть осад в сушильній шафі.

7. Зважте осад разом із фільтром на технічних терезах. Визначіть масу осаду:

8. Виконайте кількісний аналіз сильвініту.

8.1. На аналітичних терезах зважте 0,1-0,2г сильвініту розчиніть в 10-

12мл дистильованої води.

8.2. Профільтруйте розчин. Фільтр промийте невеликою кількістю води.

Фільтрат разом з промивними водами зберіть для аналізу.

8.3. Фільтрат підкисліть 1-2мл 10% оцтової кислоти.

8.4. Розрахуйте масу Na3[Co(NO2)6], виходячи з того, що речовина на

80% складається з KCl.

8.5. Відважте Na3[Co(NO2)6] за надлишком в 125%, і розчиніть в

невеликій кількості дистильованої води.

8.6. Додайте до отриманого розчину сильвініту (8.1) розчин

гексанітріто(III) кобальтату натрію.

8.7. Зважте щільний скляний фільтр і відфільтруйте на ньому під

вакуумом осад.

8.8. Промийте осад спочатку 10% розчином оцтової кислоти до

утворення фільтрату без кольору.

8.9. Промийте осад 2-5мл етилового спирту.

147

8.10. Висушіть осад при t=105-110ºC.

8.11. Визначіть концентрацію хлориду калію в сильвініті користуючись

формулою:

Na3[Co(NO2)6] + 2KCl+ H2O = K2Na[Co(NO2)6]·H2O + 2NaCl;

9. Виконайте кількісний аналіз продукту.

9.1. На аналітичних терезах зважте 0,1-0,2г отриманого продукту та

розчиніть в 10-12мл дистильованої води, розчин підкисліть 1-2мл


9.2. Розрахуйте масу Na3[Co(NO2)6], виходячи з того, що продукт містить

100% KCl.



9.4. Додайте до отриманого розчину продукту (п.9.1) розчин

гексанітріто(III) кобальтату.





9.7. Промийте осад 2-5мл етилового спирту.


9.9. Визначіть концентрацію хлориду калію в продукті користуючись

рівнянням реакції.

10. Визначіть вихід продукту, ступінь збагачення та ступінь вилучення.

Хід роботи (варіант №2, спрощений)

1. Приготуйте дві порції штучного сильвініту. Для цього приготуйте дві

склянки на 100-150мл.. Відважте на технічних терезах 5 г KCl і помістіть в

першу склянку, відважте 5 г NaCl і помістіть в цю ж склянку вміст старанно

перемішайте. Таким чином приготуйте другу порцію сильвініту в іншій

склянці (відважте на технічних терезах 5 г KCl і помістіть в другу склянку,

відважте 5 г NaCl і помістіть в цю ж склянку вміст старанно перемішайте).

2. Приготуйте розчин для вилужнювання сильвініту. Для цього в першу

порцію сильвініту прилийте 20мл води і нагрійте до кипіння (розчин

перемішуйте скляною паличкою). Гарячий розчин охолодити до кімнатної

температури, щоб прискорити процес скористайтеся проточною водою з

крана (слідкуйте, щоб вода з крана не попала в розчин). Холодний розчин

декантуйте (злийте) з кристалічного осаду (KCl) в склянку з другою порцією

сильвініту.

3. Осад перенесіть на фільтр і висушіть в сушильній шафі, помістіть в склянку

для хлориду калію.

4. Другу порцію сильвініту з розчином нагрійте при перемішуванні до

кипіння. Гарячим розчин декантуйте в пусту склянку, таким чином, щоб

осад (NaCl) не потрапив в розчин.

148

5. Гарячий розчин охолодити до кімнатної температури, щоб прискорити

процес, скористайтеся проточною водою з крана (слідкуйте, щоб вода з

крана не попала в розчин).

6. Зважте паперовий фільтр і осад (KCl), що випав при охолодженні з розчину,

відфільтруйте на ньому. Висушіть осад в сушильній шафі.

7. Зважте осад разом із фільтром на технічних терезах. Визначіть масу осаду та

вихід родукту.

mKCl=mосад+фільтр-mфільтра

%100m

mη

сильвініту

KClKCl

8. Виконайте кількісний аналіз продукту.

8.1. На аналітичних терезах зважте 0,1-0,2г отриманого хлориду калію і

розчиніть в 10-12мл дистильованої води, розчин підкисліть 1-2мл 10%


8.2. Розрахуйте масу Na3[Co(NO2)6], виходячи з того, що продукт на

100% є KCl.



8.4. Додайте до отриманого розчину розчин гексанітріто(III) кобальтату.





8.7. Промийте осад етиловим спиртом (не обов’язково).


8.9. Визначіть концентрацію хлориду калію в продукті користуючись

формулою:

Na3[Co(NO2)6] + 2KCl+ H2O = K2Na[Co(NO2)6]·H2O + 2NaCl;

Завдання для самостійної роботи

1. Визначте витратні коефіцієнти на виробництво 1т 100% гранульованої

аміачної селітри, якщо втрати азотної кислоти складають 5%, аміаку 3,8%.

Азотна кислота 58%-вої концентрації. Відповідь: 220,56кг, 1425кг

2. Скільки води необхідно випарувати для отримання 150т 95%-вої аміачної

селітри, якщо використовується 49%-ва азотна кислота, а аміак 100%-вий.

Відповідь:109,31т

3. При взаємодії Fe2O3 і 21,6л CO утворилося 15,6г Fe. Розрахуйте практичний

вихід (у %) заліза.Відповідь: 43,3%

4. Є суміш заліза, вуглецю й CuO з молярним відношенням 1:2:5. Обчисліть

об’єм 96%-ної азотної кислоти ( =1,5 г/мл), необхідний для повного

розчинення 80г такої суміші при нагріванні, а також об’єм газів, що

149

виділилися при цьому (н.у.). Продуктом відновлення азотної кислоти у всіх

випадках вважати оксид азоту (IV). Відповідь: V(р-ну HNO3) = 193 мл,

V(газ.) = 51,5 л.

Лабораторна робота «Виробництво сульфатної кислоти нітрозним

способом»

Мета: Отримати сульфатну кислоту нітрозним методом і визначити її вихід.

Реактиви: натрій сульфіт (кристалічний), 65% сульфатна кислота, нітратна

кислота (конц.), мідні стружки, індикатор метиловий оранжевий, 0,1н

розчин натрій гідроксиду, дистильована вода.

Обладнання: Колба Вюрца - 2 шт. , колба на 100-200-мл, ділильна лійка - 2

шт., лійка, промивалка - 2 шт ., скляний трубчастий трійник, газометр,

скляні трубки, гумові пробки, електронагрівач із закритим нагрівним

елементом, піщана баня, газометр, мірний циліндр на 50мл, мірна колба на

250 мл., піпетка на 25 мл., конічна колба на 50-100мл, бюретка на25мл,

аналітичні терези, важки.

Хід роботи

1. Зібрати прилад як показано на рис. 1.

150

Рис.1 Прилад для отримання сульфатної кислоти нітрозним способом:

1 -Двогорла колба для отримання SO2 (заповнюється Na2SO3); 2 -Ділильна

лійка для H2SO4 (65%); 3 -Двогорла колба для отримання NO2 (заповнюється

мідними стружками); 4. -Ділильна лійка з концентрованою HNO3; 5 -Реактор

заповнений скляними кільцями; 6 -Ділильна лійка реактора для дистильованої

води; 7 -Фільтр (поглинач газів) заповнений скляними кільцями; 8 -Ділильна

лійка фільтра для дистильованої води; 9 -газометр; 10 -промивалка для повітря;

11 -промивалка SO2; 12 -нагрівач; 13 -піщана баня.

2. В двогорлу колбу (1) помістити 2-5г (за вказівкою викладача) кристалічного

натрій сульфіту.

3. Закрити крани ділільної лійки (2). В ділильну лійку (2) залити 15-50 мл

розчину 65%-вої сульфатної кислоти (за вказівкою викладача). Ділильну

лійку щільно закрити пробкою!!!.

4. В двогорлу колбу (3) помістити 2-5г мідних стружок (за вказівкою

викладача).

1

2

3

4

5

6

7

8

9а

9б

9в

7г

10

11

9

12

13

151

5. Закрити крани ділільної лійки (4). В ділильну лійку (4) залити 10-20 мл

концентрованої нітратної кислоти (за вказівкою викладача).

6. Закрити крани ділільних лійок (6) і (8). В ділильні лійки (6) і (8) налити по

20-50 мл дистильованої води.

7. Змочити реактор (5) та поглинач газів (7) 5-10мл дистильованої води з

ділильних лійок (6) і (8).

8. Закрити всі три крани газометру (9). Заповнити лійку 9а газометру водою з

крана.

9. В промивалки (10) і (11) залити дистильовану воду.

10. Відрегулювати подачу повітря таким чином, щоб у промивалці (10)

проходило 1-2 бульбашки за секунду. Для цього відкрити повністю кран

газометру (9б) і плавно повертаючи кран (9в) відрегулювати подачу повітря.

11. Отримати нітроген (ІV) : для цього відкрити кран (4) ділильної лійки

таким чином, щоб нітратна кислота по краплях стікала на мідні стружки в

колбу (3). Після заповнення реактора (5) бурим газом кран ділильної лійки

закрити. По мірі зникнення бурого забарвлення в реакторі додавати нітратну

кислоту до мідних стружок.

12. Отримати сульфур (ІV) оксид: для цього по краплях додавати із ділильної

лійки (2) розчин сульфатної кислоти до натрій сульфіту в колбі 1 таким

чином, щоб у промивалці (11) утворювалось 1-2 бульбашки за секунду (Не

більше!).

13. Якщо реакція натрій сульфіту з сульфатною кислотою в колбі (1)

припинилася, колбу обережно підігріти електронагрівачем (12) до кипіння

(!!! Увага, перед вимиканням електронагрівача з колби 1 зняти

ділильну лійку 2).

14. Під кран реактора (5) підставити склянку на 100-200 мл, відкрити кран

реактора, злити продукт, реактор промити 3-4 рази дистильованою водою

(по 10-15 мл., рідину збирати в цю ж склянку).

15. Розчин перенести в мірну колбу на 250 мл., довести до мітки дистильованою

водою відібрати мірною піпеткою пробу об'ємом 25 мл., прокип’ятити,

охлодити і відтитрувати розчином натрій гідроксиду в присутності

індикатора - метилового оранжевого.

16. За отриманими результатами розрахувати вихід сульфатної кислоти.

(Вважати, що натрій сульфіт (100%). Визначте яка з вихідних речовин в

надлишку – сульфатна кислота чи натрій сульфіт. Та зробіть розрахунки за

речовиною що в недостачі).


1. Розгляньте, законспектуйте і вивчіть реакції, які йдуть при отриманні

сульфатної кислоти нітрозним способом. Законспектуйте і вивчіть

механізми цих реакцій. Назвіть всі вихідні та проміжні речовини які

утворюються при синтезі (скористайтесь для цього підручником). Особливо

зверніть увагу на такі реакції:

NO + NO2 <==>N2O3

152

N2O3 + 2H2SO4 <==> 2NOHSO4 + H2O

2NOHSO4 + H2O <==> H2SO4 + HNO2

SO2 + H2O <==> H2SO3

H2SO3 + HNO2<==> H2SO4 + 2NO + H2O

Яка із наведених вище реакцій є лімітуючою при виробництві сульфатної

кислоти нітрозним способом. Яким чином можна інтенсифікувати процес

виробництва сульфатної кислоти нітрозним способом.

Розв'яжіть задачі:

7. Ступінь використання сульфур (IV) оксиду при отриманні сульфатної

кислоти складає 95%. Визначте, скільки необхідно витратити сульфур (IV)

оксиду для отримання 1т сульфатної кислоти, якщо обпальний газ містить

SO3 7-9%об.Відповідь: від 2674 до 3437м3.

8. Знайдіть масу води і масу 50% розчину сульфатної кислоти, необхідних для

готування 250г розчину сульфатної кислоти з масовою часткою 10%.

Відповідь: m(H2O) = 200 г, m1(раствора H2SO4) = 50г.

9. Розрахуйте масову частку ферум (II) сульфату у розчині, якщо 1300мл цього

розчину ( =1,052г/см3) витрачено на взаємодію з 200мл 0,9M розчину калій

перманганату в присутності сульфатної кислоти. Відповідь: ω(FeSO4) =

10%.

10. Який об’єм оксиду сірки (IV) (н.у.) виділиться при нагріванні 6,16г заліза з

надлишком концентрованої сульфатної кислоти? Відповідь: 3,70л

Лабораторна робота «Виробництво гідрокарбонату натрію шляхом

карбонізації аміачно-сольового розчину»

Мета: Вивчити процес карбонізації аміачно-сольового розчину. Отримати

гідрокарбонат натрію.

Реактиви: NaClкр., HCl(конц.), мармур, NH4OH(конц.), 1н HCl, 10% HCl, 1н KOH,

індикатор – розчин метилового оранжевого, K2CrO4 нас.,

HNO3 (конц.), універсальний індикаторний папір.

Обладнання: Піпетки Мора на 5 мл., мірний циліндр на 100мл, конічна колба

на 200-250мл, конічна колба на 100-150мл., мірна колба на

500мл.

1. Теоретичне обґрунтування

Карбонізація – типовий гетерогенний некаталітичний хемосорбційний

процес. Лімітуюча стадія цього процесу – масообмін між фазами.

Виробництво соди здійснюється за циклічною технологічною схемою з

регенерацією і повторним використанням продуктів (NH3, CO2).

І стадія виробництва – абсорбція аміаку насиченим розчином

повареної солі (305-310г/л). Розчин попередньо очищують від іонів Кальцію

та Магнію. Абсорбцію аміаку ведуть до отримання амонізованого розчину зі

153

вмістом аміаку 85-90г/л NH3. Для амонізації використовують розбавлені

газові розчини аміаку яку утворюються як побічний продукт на різних

стадіях цього ж хіміко-технологічного процесу.

ІІ стадія виробництва – карбонізація аміачно-сольового розчину. Для

карбонізації використовують 80-90% CO2 із печей кальцинації бікарбонату

натрію і газ який утворюється при випалюванні вапняку зі вмістом CO2 35-

40%. Абсорбція супроводжується рядом хімічних реакцій які можна виразити

сумарним рівнянням:

NaCl + NH3 +CO2 +H2O = NaHCO3 + NH4Cl

Натрій бікарбонат відділяють від маточного розчину і прожарюють в

печах при 130ºС. При цьому отримують кінцевий продукт – кальциновану

соду і газ який містить CO2.

2NaHCO3=Na2CO3+CO2 +H2O

Вихід та якість продукту визначається рівновагою в водному розчині

солей NaCl, NH4Cl, NH4HCO3 NaHCO3 та осаду NaHCO3.

Початковий та кінцевий стан системи можна виразити реакцією:

NaCl +NH4HCO3= NaHCO3 + NH4Cl

Коефіцієнти використання вихідних речовин виражаються формулами:

100Cl

NaClX

Na

100NH

HCONHX

4

-

34

NH4

де Na

X – ступінь перетворення NaCl в осад NaHCO3 , %;

4NH

X ступінь перетворення NH4HCO3 в NaHCO3, %;

[Cl-], [Na

+], [NH4

+], [HCO3

-] концентрації іонів, г·екв/л.

Коефіцієнти використання можна визначити за даними аналізу на

загальний вміст аміаку (NH3заг.) та напівзв’язаного аміаку (NH3зв.) – NH3 який

входить до складу солей сильних кислот NH4Cl та ін.

На основі вивчення діаграм розчинності було встановлено умови які

відповідають максимальним значенням Na

X і 4NH

X . Найбільші значення цих

величин відповідають карбонізованим розчинам які отримані з розчинів

пересиченими вихідними реагентами (г/л): NaCl – 397, NH4HCO3 – 496.

Максимальний вихід NaHCO3 ( NaX ) досягається при t=32ºC і складає 84%.

Практично величини Na

X і 4NH

X менші від теоретичних бо при

виробництві, як правило використовують карбонізовані розчини зі вмістом

(г/л): NaCl – 260, NH3 – 90. Тому Na

X практично коливається від 65-75%.

154

2. Хід роботи

1. Готують 250мл аміачно-сольового розчину складу (г/л):NaCl – 260, NH3 –

90.

1.1. Розраховують масу NaCl необхідну для приготування розчину і зважують

на технічних терезах.

1.2. Вимірюють густину аміаку (Тяга!).

1.3. За густиною аміаку знаходять його концентрацію.

1.4. Розраховують об’єм аміаку необхідний для приготування розчину і

відмірюють мірним циліндром (Тяга!).

1.5. Додають до хлориду натрію аміаку та дистильовану воду до необхідного

об’єму. Перемішують до розчинення осаду (Тяга!).

2. Розчин заливають в карбонізатор (1).

3. Заливають воду в стакан (12).

4. Вмикають нагрівач (13), нагрівають розчин в карбонізаторі до температури

30-45ºС (за вказівкою викладача)

5. Заправляють апарат Кіппа (3).

5.1. Закривають кран 3г.

5.2. Знімають пробку 3д та лійку 3а.

5.3. Мармур завантажують пінцетом в апарат Кіппа (3) на кільце 3в таким

чином щоб мармуром було заповнено 2/3 об’єму.

5.4. Лійку з’єднують з реактором.

5.5. В лійку наливають на 2/3 концентрованої соляної кислоти.

5.6. Закривають пробку 3д.

6. Промивні склянки на 1/2 заправляють дистильованою водою по мітку.

7. Вмикають компресор (9).

8. Краном регулюють подачу повітря (від 5 до 20мл/с, швидкість подачі

повітря задається викладачем).

9. Відкривають кран 3г до початку реакції в реакторі 3б.

10. Краном 3г регулюють подачу вуглекислого газу (від 5 до 20мл/с, швидкість

подачі газу задається викладачем).

11. Дані про режим карбонізації записують до таблиці №1

12. Карбонізацію проводять 50хв. Через кожні 10хв. відбирають проби (25мл) і

проводять їх аналіз згідно (див. 3. Хід аналізів). Дані заносять до таблиці 2.

12.1. Дані про склад розчину отримують при виконанні аналізів п.3.

12.2. Ступінь карбонізаціїї ( ) визначають за формулою: )/(C

)/()C(COη

вільн.NH

2

3лг

лг.

155

Табл.1.

Режим карбонізації аміачно-сольового розчину

Час карбо-

нізації, хв. Pатм., Па Pтон., Па

V(CO2),

мл/с

V(пов.),

мл/с

V(CO2),

л

V(газу),

л

(CO2),

% мас.

10 20 30 40

Табл.2.

Параметри процесу карбонізації аміачно-сольового розчину

Час

кар

бон

ізац

ії,

хв

.

Vв

итр

.(C

O2),

н.у

.

Склад розчину (г/л)

Ступ

інь

кар

бон

ізац

іїї

()

(CO

2,а

бсо

рб

ов

ан

ого

) %

Ви

хід

(NaH

CO

3),

%

Аміак

СС

О2

СC

l- загаль-

ний

заг.NH3C

вільний і

напів-

зв’язаний

вільн.NH3C

зв’язаний

зв.NH3C

10 20 30 40

Рис.1. Установка для карбонізації аміачно-сольового

розчину

2- карбонізатор; 2 - ковпачок з пористою скляною діафрагмою; 3

– апарат Кіппа (а – лійка, б – реактор, в – кільце, г – кран, д-ж –

пробки); 4 – буферні склянки; 5 – промивалки; 6 –змішувач, 7 –

компресор, 8 – кран для регулювання тиску повітря,

9 – термометр, 10 – стакан, 11 – нагрівач, 12 – ртутний

тонометр, 13-реометри.

Рис.1. Установка для карбонізації аміачно-сольового розчину

1- карбонізатор; 2 - ковпачок з пористою скляною діафрагмою; 3 – апарат Кіппа (а – лійка, б – реактор,

в – кільце, г – кран, д-ж – пробки); 4 – буферні склянки; 5 – промивалки; 6 –змішувач, 7 – компресор, 8 –

кран для регулювання тиску повітря,9 – термометр, 10 – стакан, 11 – нагрівач, 12 – ртутний тонометр,

13-реометри.

1

2

3а

3б

3в

3г

3д

3е

3ж

4

4 5

5

6

7

8

9

10

11

12

13

13

157

12.3. Зважують паперовий фільтр.

12.4. Відфільтровують NaHCO3 за допомогою водоструменевого на лійці Бюхнера.

Фільтрат зливають в спеціально відведену склянку.

12.5. Сушать при температурі 40-50ºС до постійної маси. Зважують фільтр з продуктом.

Визначають масу продукту. Продукт здають лаборанту.

12.6. Визначають вихід NaHCO3 за формулою: %100Mrm

Mrmη

3

3

3

NaHCONaCl

NaClNaHCO

NaHCO , де

3NaHCOm –

маса натрій гідрокарбонату (г), NaClm – маса натрій хлориду (г) в початковому

розчині, NaClMr – молярна маса натрій хлориду (г/моль), 3NaHCOMr – молярна маса

натрій гідрокарбонату (г/моль). Заносять результат до табл.1.

3. Хід аналізу

3.1. Визначення сумарного вмісту амоній гідроксиду +амоній карбонату + амоній

гідрокарбонату (напівзв’язаного аміаку нпз.NH3C

)

Визначають титруванням 1н HCl в присутності метилового оранжевого.

При цьому вільний та напівзв’язаний аміак нейтралізується кислотою.

NH4OH + HCl NH4Cl + H2O

NH4HCO3 + HCl NH4Cl + H2O + CO2

(NH4)2CO3 + 2HCl 2NH4Cl + H2O + CO2

1. Відбирають піпеткою Мора 10мл розчину і переносять в конічну колбу на 100-150мл.

2. Додають 40-50мл дистильованої води і 2-3 краплі метилового оранжевого.

3. Титрують 1н (або 0,1н) розчином HCl до переходу жовтого забарвлення оранжеве.

4. Вміст вільного та напівзв’язаного аміаку (г/л) визначають за формулою:

проби

HClHCl нпз.NH

V

k10000,017VC

3

де HClV – об’єм кислоти який було використано для титрування, мл;

0,017 – кількість аміаку яка нейтралізується 1мл 1н HCl.

HClk – поправочний коефіцієнт для HCl;

пробиV – об’єм проби, мл.

3.2. Визначення загального вмісту аміаку ( заг.NH3C )

Визначають методом зворотного титрування 1н HCl в присутності метилового

оранжевого. Для цього розчин в якому визначали вміст амоній гідроксиду +амоній

карбонату + амоній гідрокарбонату (п.3.1.) обробляють лугом, в результаті чого

зв’язаний аміак переходе в вільний.

NH4Cl + KOH NH4OH + NaCl

Вільний аміак видаляють нагріванням.

158

Надлишок лугу визначають методом титрування:

KOH + HCl KCl + H2O

За кількістю витраченої соляної кислоти знаходять загальний вміст аміаку в

розчині.

1. До отриманого розчину отриманого при титруванні сумарного вмісту амоній

гідроксиду + амоній карбонату + амоній гідрокарбонату (див. п.3.1. Визначення

сумарного вмісту амоній гідроксиду + амоній карбонату + амоній гідрокарбонату)

додають дистильовану воду до 100мл та 50мл 1н КОН і кип’ятять до зникнення

запаху NH3.(Тяга!)

2. Розчин відтитровують 1н HCl в присутності метилового оранжевого.

3. Вміст аміаку (г/л) визначають за формулою:

проби

HClKOHзаг.NH

V

1000017,0)V(VC

3

де KOHV – об’єм КOH, мл;

HClV – об’єм кислоти який було використано для титрування, мл;

пробиV – об’єм проби взятої для прямого титування - 10 мл (див. п.3.1.).

3.3. Визначення зв’язаного аміаку ( зв.NH3C )

зв.NH3C (г/л) визначають за формулою

нпз.NHзаг.NHзв.NH 333CCC

3.5. Визначення вмісту карбон (IV) оксиду

Вміст карбон (IV) оксиду в розчині визначають газоаналітичним методом.

1. Збирають прилад рис.2.

2. Склянку (4) закріплюють таким чином, щоб нижній відросток дещо був нижче

нульової мітки на бюретці.

3. Знімають пробку (5в) заповнюють насиченим розчином NaCl підкисленим соляною

кислотою до нульової мітки на бюретці. Закривають пробку (5в).

4. Знімають подільну лійку (3). В колбу (2) наливають 1-2мл розчину який аналізують.

Подільну лійку (3) з’єднують з колбою (2).

5. Перевіряють прилад на герметичність.

5.1. Відкривають кран подільної лійки .

5.2. Опускають вирівнювальну склянку на 10-15см.

5.3. Відмічають об’єм рідини в бюретці.

5.4. Через 5хв знову вимірюють об’єм рідини в бюретці. Об’єм рідини не повинний

змінюватися.

6. Відкривають пробку (5а) і переміщуючи склянку (4) доводять об’єм рідини в бюретці

до нульової мітки.

159

7. Закривають кран подільної лійки (3)

8. Заливають в подільну лійку 10мл 10% HCl. Закривають пробку (5а).

9. Відкривають кран подільної лійки.

10. Після проходження реакції, колбу (2) нагрівають до кипіння.

11. Колбу (2) охолоджують до кімнатної температури.

Рис. 2. Прилад для визначення карбон (IV) оксиду: 1.– бюретка; 2 – колба; 3 –

подільна лійка; 4 – вирівнювальна склянка; 5 – пробки.

12. Переміщуючи склянку (4) вирівнюють висоту рідини в бюретці (1) і склянці (4).

13. Вимірюють об’єм витісненої рідини із бюретки – об’єм СО2.

14. Об’єм газу приводять до н.у.

t)(273101325

p)(P273VVн.у.

де Vн.у. – об’єм газу при н.у. (м3); V – виміряний об’єм газу (м

3); P – атмосферний

тиск (н/м2); р – тиск парів води при вказаній температурі (н/м

2), t – температура (ºС).

1

2

3

4

5б

5в

5а

160

Табл.2

Тиск парів над насиченим розчином

t,ºС 5 8 10 12 15 18 20 22 25 28 30

p, мм.рт. ст. 4.9 6.1 6.9 7.9 9.7 11.7 13.2 15.0 17.9 21.4 24.0

p, н/м2 653 813 920 1053 1293 1560 1760 2000 2387 2853 3200

15. Розраховують концентрацію ССО2 (г/л) в розчині.

3.4. Визначення вмісту хлору

Вміст хлору в розчині визначають арґентометричним методом (або

розраховують теоретично).

1. В мірну колбу на 500мл піпеткою Мора відбираю 10 мл розчину. Доводять до мітки

дистильованою водою, ретельно перемішують.

2. Відбирають 10см3 розчину з мірної колби в конічну колбу додають 20-40см

3

дистильованої води. Нейтралізують кількома краплями концентрованої азотної

кислоти. Для визначення рН використовують універсальний індикаторний папір.

Додають ще пару крапель кислоти для створення кислого середовища.

3. Додають 1-2 краплі насиченого розчину K2CrO4.

4. Титрують 0,1н AgNO3 до появи жовто-бурого осаду що не зникає.

4. Визначають вміст хлору (г/л) за формулою:

0,1

10000,003546VC 3

-

AgNO

Cl

де 3AgNOV – об’єм 0,1н розчину нітрату срібла який пішов на титрування мл.

5. Визначають вміст хлориду натрію (г/л) за формулою:

0,1

10000,005846VC 3AgNO

NaCl


1. а) Запишіть в молекулярному та іонному вигляді рівняння реакцій що відбуваються

при проведенні аналізів 3.1 та 3.2.

б) Розгляньте установку для карбонізації аміачно-сольового розчину та вкажіть яку

роль виконує кожний із її компонентів.

2. У 150мл води розчинили 7,8г калію. Після закінчення реакції в розчин додали 14,2г

оксиди фосфору (V). Розрахуйте масові частки речовин в розчині.

Відповідь: ω(KH2PO4) =15,8%, ω(H2O) = 84,2%

3. Який максимальний об’єм вуглекислого газу (н.у.) може бути поглинений розчином

гідроксидом кальцію, що містить 7,4г гідроксиду кальцію

Відповідь: V(CO2) = 4,48 литра.

161

4. До 100мл 10,6%, ( =1,05 г/мл) водного розчину хлориду кальцію додали 30мл

38,55%, водного розчину карбонату натрію ( =1,10 г/мл). Визначите масові частки

розчинених речовин, що містяться в розчині після відділення осаду у відсотках.

Відповідь: ω(NaCl) = 9,14%, ω(Na2CO3) = 1,66%.

5. Який об’єм вуглекислого газу (н.у.) треба пропустити через 200г 1.71%-ного розчину

гідроксиду барію, щоб маса осаду, що випав, склала 1.97г, а розчин над осадом не

давав забарвлення з фенолфталеїном?

Відповідь: 0,672л CO2

Лабораторна робота «Виробництво скла та будівельного гіпсу»

Мета: Закріпити на практиці знання з теми «Виробництво скла та будівельного гіпсу».

Одержати легкоплавке безбарвне та забарвлене скло. Одержати будівельний гіпс

(алебастр) та дослідити його властивості.

Реактиви: оксид кремнію (IV), борна кислота, оксид свинцю (II), оксид хрому (ІІІ),

оксид міді (ІІ), сульфат кобальту (ІІ).

Обладнання: муфельна піч, сушильна шафа, терези, фарфорова ступка з товкачиком,

фарфорова чашка, фарфоровий тигель, тигельні щипці, шпатель.

Хід роботи

1. Одержання легкоплавкого скла

1. Розрахувати потрібні маси оксиду свинцю (II), борної кислоти і оксиду кремнію (IV)

на 6-8г шихти (точну масу визначає викладач) такого складу (склад скла визначає

викладач згідно табл.1 додатку 1, колір скла вибирає студент згідно табл.2 додатку 1).

2. Відважити речовини на технічних терезах.

3. Ретельно перетерти в ступці всі компоненти.

4. Зважити попередньо прожарений тигель.

5. Перенести шихту в тигель і поставити муфельну піч. Слідкувати, щоб при

розкладанні борної кислоти суміш не попала на дно печі.

6. Приготувати три порції скла різного забарвлення (виконати п.п. 1-5 ще два рази)

7. Витримати шихту в печі 20-30 хвилин (до досягнення гомогенного стану).

8. Витягти тиглі з печі і вилити на керамічну підставку забарвлене скло окремо з

кожного тигля. Відмітити колір скла в залежності від барвника взятого для

забарвлення скломаси.

9. Вимкнути муфельну піч!!!

10. Після охолодження скла (Обережно!), продукт помістити в тиглі в яких скло

варилось.

11. Визначити вихід продукту для кожного з видів скла.

162

2. Одержання будівельного гіпсу

1. Гіпсовий камінь (CaSO4·2H2O), подрібнити молотком, а потім у фарфоровій ступці до

порошкоподібного стану.

2. Зважити суху прожарену фарфорову чашку. Відважити близько 10-20г порошку

гіпсового каменю в цій чашці і нагрівати на піщаній бані (або в сушильній шафі) при

температурі 160-170оС 20 хв.

3. Через 20 хв витягти фарфорову чашку з порошком, охолодити, зважити чашку разом

з порошком.

4. Знову поставити чашку на піщану бані (або в сушильну шафу) і продовжувати

нагрівати при температурі 160-170оС 10-15 хв.

5. Зняти чашку з піщаної бані (або вийняти з сушильної шафи), охолодити, зважити

чашку разом з алебастром. Якщо після повторення зважування маса чашки з

порошком не змінилася нагрівання припиняють інакше ж продовжують нагрівати до

тих пір доки маса порошку змінюватися не буде (виконувати п.п. 4-5).

6. Вимкнути піщану баню (сушильну шафу).

7. Визначити вологість гіпсового каменю за формулами:

кам.

гід.OHзаг.OH

OHm

mmC 22

2

Де заг.OH2m

- маса води, що виділилася при нагріванні гіпсового каменю.

гід.OH2m - маса води яка виділилася при руйнуванні кристалогідрату,

розраховується за формулою

CaSO4·2H2O CaSO4·0,5H2O + 1,5H2O

кам.m - маса гіпсового каменю.

163

8. Отриманий будівельний гіпс перенести на поліетиленову палетку.

9. Розрахувють кількість води необхідну для перетворення алебастру в гіпс.

10. До одержаного будівельного гіпсу додають воду до сметаноподібного стану.

11. Через 30хв. зняти з палетки гіпсовий камінь. Визначити його вологість.



1. Одним з найбільш легкоплавким є борсвинцевосилікатне скло (tпл.=484оС) такого

складу, PbO - 84%, B2O3 - 11,5%, SiO2 - 4,5%. Яку масу слід взяти сурику (Pb3O4),

борної кислоти і кварцового піску для приготування 10г скла вказаного складу?

Відповідь: Pb3O4 - 8.6г, B2O3 - 2.04г, SiO2 – 0,45г.

2. Розрахуйте масу продукту, який одержано при випалюванні 1т вапняку, що містить

90% карбонату кальцію, 6% карбонату магнію, 4%оксиду кремнію (IV). Відповідь:

572.68кг.

3. Розрахуйте масу алебастру який може бути отриманий при випалюванні гіпсового

каменю масою 1т (вологість каменю 5%.).

Лабораторна робота «Оксидування сталі»

Мета: отримати лужним методом оксидне покриття на сталі.

164

Реактиви: NaOH - 100, NaNO2 - 200, NaNO3 - 50, 15% HCl, суміш Ca(OH)2 + CaCO3 1:1,

дист. вода.

Обладнання: стакани на 100мл 5 шт., електроплитка.


Оксидування чорних металів знайшло широке застосування для захисту металів

від атмосферної корозії. Оксидну плівку на сталі можна отримати:

1. анодною пасивацією (електрохімічним методом);

2. хімічно обробкою сталі в кислих електролітах (кислим методом);

3. хімічно обробкою сталі в лужних електролітах (лужним методом);

4. нагрівом в атмосфері водяної пари (паротермічним методом ).

Найбільшого розповсюдження набули паротермічний та лужний методи.

При лужному оксидуванні в результаті взаємодії металу з окислювачем

утворюється плівка з оксидів заліза, переважно із Fe3O4.

При хімічному оксидуванню в лужнонітратних електролітах відбуваються такі реакції:

Fe + 2OH- Fe(OH)2 + 2e

12Fe(OH)2 + NaNO3 4Fe3O4 + 10H2O +NaOH + NH3

Fe +1/2O2 + 2NaOH Na2FeO2 + H2O

2Fe + 3/2O2 + 2NaOH Na2Fe2O4 + H2O

Na2FeO2 + Na2Fe2O4 + 2H2O Fe3O4 + 4NaOH

При паротермічному методі оксидування сталі ведуть в атмосфері водяної пари

при температурі 575-600ºС.

Оксидна плівка отримана на сталі лужним методом має блискучий чорний колір,

а отримана паротермічним способом – чорний матовий.

Захисні властивості оксидних плівок невисокі, а тому оксидування застосовують

для захисту сталі в неагресивних середовищах (кімнатні, цехові та ін. умови). Такі

захисні покриття використовують в тих випадках коли необхідно зберегти калібровані

розміри виробу гарний зовнішній вигляд. Тому оксидні покриття на сталі широко

використовуються для захисту вимірювальних приладів, зброї, свердел, фрез, відруток,

гайкових ключів та ін.

Після оксидування стальні деталі, як правило, змазують вазеліном або

покривають лаком для покращення корозійної стійкості виробу.


1. Готують розчин (г/л води): NaOH - 100, NaNO2 - 200, NaNO3 - 50.

2. Розчин наливають в стакан і нагрівають до температури 125ºС.

3. Готують три стальні зразки:

3.1. очищують наждачним папером;

3.2. очищують за допомогою щітки сумішшю Ca(OH)2 + CaCO3 1:1;

3.3. промивають холодною водою;

3.4. поміщують в дистильовану воду.

4. Після нагрівання розчину прикріплюють зразок за дротинку до скляної палички.

165

Рис. 1. Зразок закріплений у склянці для пасивації.

5. Зразки декапірують (травлять 0,5 хв. в 15% HCl), промивають проточною водою,

сушать фільтрувальним папером і швидко поміщують в розчин для пасивації рис 1.

6. Витримують при вказаній температурі 30хв. (Ретельно підтримуйте температуру

розчину!)

7. Промивають холодною проточною водою.

8. Промивають гарячою водою.

9. Сушать фільтрувальним папером.

10. Наносять шар вазеліну.

11. Проводять пасивацію зразків при температурі 135ºС та 145ºС (виконують пп.4-10)

Визначення корозійної стійкості (КС) зразків

Визначення КС ведуть за методикою описаною в лабораторно-практичному

занятті ―Фосфатування сталі‖


1. Запишіть рівняння реакція що відповідають розкладанню нітратів Натрію, Купруму,

Арґентуму при нагріванні. Складіть електронний баланс.

2. Допишіть рівняння реакцій. Складіть іонно-електронний баланс.

Au + HNO3 + HCl AuCl3 + NO + …

Pt + HNO3 + HCl PtCl4 + NO + …

HNO3 + HCl NOCl + Cl2 + …

NO2 + NO + NaOH NaNO2.

3. До одного літра води додали 0,39г металічного калію. Розрахуйте масову частку

речовин в отриманому розчині. Відповідь: 0,056%.

Лабораторна робота “Фосфатування сталі”

Мета: отримати фосфатні покриття на сталі та вивчити їх корозійну стійкість.

Реактиви: мажеф, NaOH, Na2CO3, Na3PO4, H2SO4(к), HCl(к), 0,1н HCl(к), 0,8н CuSO4. 10%

166

NaCl, K2Cr2O7, дист. вода.

Обладнання: стакани на 100мл 5 шт., електроплитка, водяна баня, сушильна шафа,

хлорсрібний електрод, вольтметр.


Теоретична обґрунтування

Фосфатування – процес отримання на поверхні сталі плівки із фосфатів Ферму та

Манґану.

Фосфатна плівка чорного кольору. Має високий омічний опір.

Механізм захисту металу ґрунтується на механічній ізоляції поверхні металу від

навколишнього середовища. Фосфатні плівки достатньо пористі, внаслідок цього,

особливо в електролітах, такі покриття нестійкі, тому такі покриття застосовують

переважно для захисту від атмосферної корозії. Для підвищення захисних властивостей

плівки її обробляють хроматним розчином, змазують вазеліном і покривають

лакофарбовими плівками. В результаті фосфатування дещо збільшуються розміри

деталей, підвищується крихкість інструментальних сталей, тому на відміну від

оксидування, ця технологія непридатна для захисту від корозії каліброваних та

тонкостінних деталей, пружин. фосфатування застосовують для покриття крупних

деталей: рам автомобілів, станин, боєприпасів і ін. та дрібних деталей з високими

припусками: фурнітура скобяні вироби і ін.

Утворенню фосфатної плівки на залізі передує реакція електрохімічного

розчинення Феруму:

Анод: Fe -2e Fe2+

(1)

Катод: H+ + 2e H2 (2)

Для фосфатування випускається препарат ―Мажеф‖(скорочена назва від

марганець, залізо, фосфат). Він складається із Mn(H2PO4)2 + Fe(H2PO4)2 10:1 (мас.)

Фосфати Манґану та Феруму розчинні і в розчині дисоціюють:

Me(H2PO4)2 Me2+

+ 2H2PO4

– (3)

H2PO4

– HPO4

2–+ H

+ (4)

HPO4

2– HPO4

3–+ H

+ (5)

Оскільки добуток розчинності фосфатів Феруму та Манґану низький протікання

реакцій 1-2 призводить до збільшення концентрації заліза та Манґану біля поверхні

металу і на поверхні металу кристалізується фосфатна плівка:

Me2+

+ HPO4

2– MeHPO4 (6)

Процес отримання фосфатного покриття можна інтенсифікувати додаючи до

розчину окислювачі, розчини солей більш благородних металів ніж Ферум. Наприклад,

нітрит натрію доданий в невеликій кількості виконує роль деполяризатора

прискорюючи анодний процес. Іони електропозитивних металів, наприклад Cu2+

,

осаджуються контактно, внаслідок формування гальванопари Fe-Cu. Збільшення

167

катодної поверхні прискорює анодний процес що призводить до інтенсифікації

осадження фосфатного покриття. Але, в той же час досить швидке фосфатування

призводить до пониження його якості покриття, воно стає крупнокристалічним та

пористим, придатним лише як ґрунт для лакофарбових покриттів.

Фосфатні покриття можуть бути отримані електрохімічно. Для вуглецевих

сталей використовують електроліт складу (г/л): мажеф – 27-32, H3PO4 – 45-50, ZnO –

25-28, t=95-98 C, iк=0,5А/дм2, U=10-15В. Хоча електрохімічні покриття достатньо

дрібнозернисті, щільні та корозійностійкі електроліти для електрохімічного

фосфатування сталі не знайшли широкого розповсюдження із-за малої розсіювальної

здатності.

Фосфатування зразків

1. Готують 3 зразки.

1.1. Зразки знежирюють при температурі 90-95ºС протягом 15-20хв. в розчині складу

(г/л): NaOH-100, Na2CO3-40, Na3PO4-20.

1.2. Зразки промивають гарячою (80-100ºС) та холодною водою.

1.3. Протравлюють зразки 5-10хв. в розчині складу (г/л): H2SO4-100, HCl-20.

1.4. Знежирені зразки зберігають зразки в 3% Na2CO3.

2. Фосфатування проводять на водяній бані в розчині мажефу концентрацією 27-30г/л

при температурі 86-98ºС, 45-60хв (за вказівкою викладача).

3. Кожні 10хв. вимірюють потенціал зразка відносно хлорсрібного електроду. Дані

заносять в таблицю. Будують графік залежності електродного потенціалу зразка від

часу фосфатування.

Табл.1.

Залежність електродного потенціалу зразку від часу фосфатування

, сек. Е, В х.с.е. Е, В н.в.е.

168

Рис.1. Залежність електродного потенціалу зразку від часу фосфатування

4. Зразки промивають водою з під крану та дистильованою водою.

5. Промивають 20хв. в підігрітому до 85-95ºС 10% K2Cr2O7.

6. Зразки промивають водою з під крану та дистильованою водою.

7. Сушать 20хв. в сушильній шафі при температурі 100-110ºС

8. Визначають корозійну стійкість.

Визначення корозійної стійкості зразків

1. Зразок поміщують під бінокуляр.

2. На поверхню наносять краплю розчину складу(мл): 0.8н СuSO4-40, 0.1н HCl –1.5, 10%

NaCl-20. Вмикають секундомір.

3. Відмічають час до появи червоних плям під краплею.

4. Пункти 2-3 повторюють 4 рази . Визначають середнє значення.

5. Дані заносять в таблицю 3.

6. Визначають корозійну стійкість всіх фосфатованих зразків та зразку незахищеного

фосфатною плівкою (див. п.1-4)

7. Оцінюють якість покриттів згідно табл.2.

,c

E,В

169

Табл.2.

Якість фосфатних покриттів

Якість фосфатного

покриття

, сек.

Висока >300

Середня 120-300

Понижена 60-120

Низька <60

Табл.3.

Корозійна стійкість зразків

№ з

разк

у

Час

фосфату-

вання, с

t,фосфату-

вання, ºС

Час

фосфату-

вання, с

, до появи

червоних

плям, с

сер. до

появи

червоних

плям, с

Якість

покриття

1

2

3


3. Запишіть графічні формули сірчаної (сульфатної), метафосфорної (метафосфатної),

форсфористої (фосфітної), фосфорноватистої (гіпофосфітної), ортофосфорної

(ортофосфатної), пірофосфорної (пірофосфтної) кислот.

4. До 2л 20% розчину (густина 1,1 г/см3) ортофосфорної кислоти додали 3л гідроксиду

калію концентрацією 2 моль/л які солі утворилися? Яка їх концентрація (%, мас)?

5. Чи буде утворюватись осад, якщо до розчину, що містить 0,02моль/л СaCl2, додати

рівний об’єм розчину, що містить 0,01моль/л H2SO4? Відповідь підтвердіть

розрахунками.

Лабораторна робота «Газовий аналіз продуктів згоряння»

Обладнання: газоаналізатор ГХП-3М, 2 мірні стакан на 100мл, пальник,

хлоркальцієва трубка, компресор.

Реактиви: 200мл запірної рідини, CaCl2, 200мл КОН-350г/л, 200мл розчин

пірогалола (пірогалової кислоти) для поглинання О2, 200мл лужного розчину Cu2Cl2

для поглинання СО, бутан.

170 Приготування розчину КОН для визначення вмісту CO2

В термостійкий мірний стакан наливають 100мл дистильованої води, засипають при

перемішуванні 70г KOH. Доводять об'єм до 200мл.

1мл розчину поглинає 94мл СО2.

Приготування розчину пірогалової кислоти для визначення вмісту O2

Всі операції по приготуванню розчину проводити без доступу кисню.

26г пірогалової кислоти розчиняють в 200мл 30% розчину KOH. Нагрівають до розчинення

пірогалової кислоти.

1мл розчину поглинає 8-12мл О2.

Приготування лужного розчину Cu2Cl2 для визначення вмісту CO

40г Cu2Cl2 та 55г NH4Cl розчиняють в 150г дистильованої води, до цього розчину перед

заливанням в поглинальну склянку додають 50мл 25%-го водного NH4OH.

Для зберігання реакційної здатності в розчин кладуть обрізки мідного дроту.

1 см3 розчину поглинає 16 см

3 СО.

Приготування запірної рідини

Готують 300мл насиченого розчину NaCl. Додають 40мл концентрованої H2SO4 та 0,4г

метилового оранжевого.

Аналіз продуктів згоряння палива

Рис. 1. Схема газоаналізатора ГХП-3М.

1а — поглинальна склянка СО2 ; 1б мітка поглинальної склянки СО2; 1в —кран

поглинальної склянки СО2; 2а — поглинальна склянка О2; 2б — мітка поглинальної

склянки О2; 2в — кран поглинальної склянки О2; 3а — поглинальна склянка CО; 3б

— мітка поглинальної склянки CО; 3в кран поглинальної склянки CО; 4 — бюретка;

4а — верхня мітка ―100‖; 5 — кран для перемикання напрямку подачі газу в гребінку;

7 — фільтр, 7a — трубка для приєднання резервуар з пробою газу; 8 — гребінка; 9 —

171

трійник з мішечком для ізоляції розчинів від повітря; 10 — корпус

Увага! При роботі з приладом не допускайте попадання розчинів в гребінку (5):

а) при піднятті вирівнювальної склянки (6) уважно слідкуйте за положенням

рівня рідини в бюретці (4).

б) при при опусканні вирівнювальної склянки (6) уважно слідкуйте за

положенням рідини в поглинальних склянках.

Положення крану

Позначення ╠ ╩ ╣

Рис. 2. Положення з'єднувальних отворів у кранах

Встановіть рівень рідини в поглинальній склянці 1а на контрольну мітку 1б.

1.1. Встановіть всі крани 1в, 2в, 3в, положення ІІ (╩).

1.2. Піднімаючи вирівнювальну склянку 6 заповніть бюретку 4 до мітки ―90‖ - у

верхній частині.

1.3. Не опускаючи вирівнювальну склянку 6 встановіть кран 1в в положення І(╠).

1.4. Опускайте вирівнювальну склянку 6 до тих пір доки рівень рідини склянці 1а

стане на мітку 1б.

1.5. Закрийте кран 1в — встановіть в положення ІІ(╩).

2. Встановіть рівень рідини в поглинальній склянці 2а на контрольну мітку 2б.







3. Встановіть рівень рідини в поглинальній склянці 3а на контрольну мітку 3б.







4. Перевірте пристрій на герметичність.

4.1. Встановіть всі крани в положення ІІ(╩).

4.2. Піднімаючи вирівнювальну склянку 6 заповніть бюретку 4 вище мітки ―100‖ - у


4.3. Не опускаючи вирівнювальну склянку 6 встановіть кран 5 в положення ІII(╣).

4.4. Опустіть вирівнювальну склянку 6.

4.5. Повільно відкриваючи кран 5 (положення ІІ ╩) встановіть об’єм рідини в

бюретці на мітку ―100‖ та закрийте кран (положення ІІІ ╣). Спостерігайте

172

протягом 10 хвилин за об'ємом рідини в бюретці 4 та поглинальних склянках

1а, 2а, 3а. Якщо об'єм не змінюється — прилад герметичний. Якщо об'єм

змінюється то необхідно усунути розгерметизацію.

5. Заповніть гребінку газом який буде аналізуватися.

5.1. Приєднайте резервуар з газом.

5.2. Поставте кран 5 в положення І (╠).

5.3. За допомогою вирівнювальної склянки 6 заповніть бюретку 4 до мітки верхньої

мітки ―100‖ рідиною.

5.4. Перемкніть кран 5 в положення ІІ (╩). Заповніть бюретку газом (опускаючи

склянку 6 заповніть бюретку 4 газом)

5.5. Перемкніть кран в положення І(╠) і витисніть газ в атмосферу (піднімаючи

склянку 6 заповніть бюретку 4 запірною рідиною).

5.6. п.п. 4.2. повторіть 3 рази.

6. Відберіть пробу газу.

6.1. За допомогою вирівнювальної склянки 6 заповніть бюретку 4 до верхньої мітки

―100‖ рідиною.

6.2. Перемкніть кран 5 в положення ІІ (╩). За допомогою вирівнювальної склянки

6 заповніть бюретку 4 газом до нижньої мітки ―100‖.

6.3. Вирівняйте висоту стовпа рідини у вирівнювальній склянці 7 і бюретці 4.

6.4. Закрийте кран 5 — поставте положення ІІІ(╣).

6.5. Від’єднайте резервуар з газом.

7. Визначіть концентрацію RO2.

7.1. Поставте кран 1в в положення І(╠).

7.2. Піднімаючи вирівнювальну склянку 6 перемістіть газ із бюретки 4 в

поглинальну склянку 1а.

7.3. Опускаючи вирівнювальну склянку 6 перемістіть газ із поглинальної 1а

склянки в бюретку 4.

7.4. п.п.7.2.-7.3. Повторіть 5-6раз.

7.5. Доведіть об'єм рідини в поглинальній склянці 1а до мітки 1б. Вирівняйте

висоту стовпа рідини у вирівнювальній склянці 6 і бюретці 4. Закрийте кран 1а

— поставте положення ІІ(╩).

7.6. Визначіть об'єм газу який поглинувся.

7.7. Проведіть контрольне переміщення газу — п.п. 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5. Якщо об'єм

поглиненого газу не змінився то вимірювання закінчено. Якщо об'єм

поглиненого збільшився то виконуйте п.п. 7.2.-7.5. до тих пір коли газ

перестане поглинатися.

7.8. Запишіть об'єм СО2 в таблицю 1.

8. Визначіть концентрацію O2.






8.4. п.п.8.2.-8.3. Повторіть 5-6раз.

173









8.8. Запишіть об'єм О2 в таблицю 1.

9. Визначіть концентрацію СO.






9.4. п.п.9.2.-9.3. Повторіть 5-6раз.









9.8. Запишіть об'єм СО в таблицю 1.

10. Визначіть об’ємні частки газів.

11. Визначіть масові частки газів.

174

Таблиця №1

Результати газового аналізу1

t=______ C

p=______Па

Ко

мп

он

ент

Об

'єм

всі

х

по

гли

нен

их

газі

в, м

л

Об

'єм

газ

у,

мл

Об

'єм

на

час

тка

(сер

.),

%

m(г

азу

), г

Мас

ова

час

тка,

%

Мас

ова

час

тка

(сер

.),

%

СО2

СО2

СО2

О2

О2

О2

СО

СО

СО

Інші гази

Інші гази

Інші гази

Всього

1Примітка: Див. приклади розрахунків Амирханова Н.А., Белоногов В.А.,

Матвейчук Л.С. Лабораторные работы по экологии. Уфа, 2002. - С.147.

Література

1. Бойко Е.А., Охорзина Т.И., Шимраєв П.В. и др. Котельные установки и

парогенераторы. Лабораторный практикум. Красноярск: СФУ, 2008. - С.39-47

2. Карницкий Н.Б., Руденков Б.М., Жихар Г.И. и др. Топливо и газовый анализ.

Лабораторные работы (практикум). Минск: Белорусский национальный технический

университет, 2005. -С. 54-61.

3. Амирханова Н.А., Белоногов В.А., Матвейчук Л.С. Лабораторные работы по

экологии. Уфа, 2002. - С.130-161.

4. Сивков Е.Н. Топливо и смазочные материалы. Сборник лабораторных работ.

Самостоятельное учебное электронное издание. Сыктывкар: Санкт-Петербургская

лесотехническая академия им. Кирова, 2010.

5. Бирюзова Е. А., Платыч О. Н. Теплогенерирующие установки Учебно-методическое

пособие к лабораторным работам и практическим занятиям. Санкт-Петербург: Санкт-

Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2007.

175

Лабораторна робота «Технічний аналіз нафти та нафтопродуктів»

Мета роботи: Вивчити фізико-хімічні властивості нафти, визначити вміст бензинової

та лігроїнової фракцій у нафті, вивчити фізико-хімічні властивості


Реактиви: нафта, дистильована вода,

Устаткування і матеріали: круглодонна колба, дефлегматор, піщана баня, ареометр,

пікнометр, термометри, аналітичні терези, фільтрувальний папір.


Визначення вмісту бензинової та лігроїнової фракцій у нафті

Визначають пікнометричним методом густину нафти.

100-200мл нафти (за вказівкою викладача) заливають у круглодонну колбу. Колбу

закривають ялинковим дефлегматором, вставляють у дефлегматор термометр та

приєднують проточний водяний холодильник.

Перегонку ведуть на піщаній бані з відбором бензинової фракції (википає при

температурі до 170 С) та лігроїнової фракцій1 (википає при температурі 170-230 С).

Визначають пікнометричним методом густину нафтопродукту.

Визначення густини нафтопродуктів пікнометричним методом

Пікнометричний спосіб визначення густини нафтопродуктів застосовується в

таких випадках: 1) коли малий об’єм продукту, 2) коли необхідна висока точність

визначення, 3) коли нафтопродукт має високу в’язкість (наприклад бітуми).

1. Для визначення водного числа пікнометра з приладу знімають пробку. Пікнометр і

пробку висушують в сушильній шафі при 110 С. Охолоджують до кімнатної

температури. Зважують пустий пікнометр з пробкою на аналітичних терезах.

2. Пікнометр заповнюють дистильованою водою, ставлять в термостат з температурою

20 С, витримують 20-30хв в термостаті. Можна витримати пікнометр на повітрі,

якщо температура повітря в приміщенні рівна 20 С. Надлишок води прибирають

смужкою фільтрувального паперу (нижня частина меніску повинна знаходитися

напроти мітки).

3. Водне число визначають як різницю між масою пікнометра з водою та масою пустого

приладу.

4. Пікнометр сушать.

5. Нафтопродукт витримують не менше 30хв. при температурі 20 С.

6. Наливають нафтопродукт в пікнометр до мітки. Зважують пікнометр на аналітичних

терезах.

7. Густину нафтопродукту визначають за формулою:

0,00120,9770M

MMd

3

12204

1 Для індивідуальної роботи.

176

Де М1 – маса пустого пікнометра, М2 – маса пікнометра з нафтопродуктом, М3 -

водне число пікнометра, 0,9970 – густина води при 20 С, 0,0012 густина повітря при

20 С та 760мм.рт.ст.

Лабораторна робота «Виробництво фенол-формальдегідних смол»

Виробництво фенол-формальдегідних смол

Мета роботи: Одержати новолачну та резольну смоли та вивчити їх властивості.

Устаткування і матеріали: Фенол, формальдегід (40% розчин), хлоридна кислота

( =1,19), уротропін (гексаметилентетрамін), етиловий спирт або ацетон, круглодонна

колба, водяна баня, пісчана баня.

Одержання фенолформальдегидних смол


Фенолформальдегідні смоли отримують конденсацією фенолу і формальдегіду. У

залежності від співвідношення фенолу і формальдегіду отримують або новолачні або

резольні смоли.

Новолачні смоли утворяться при невеликому надлишку фенолу (на 7 моль

фенолу 6 моль формальдегіду). Як каталізатор застосовується соляна, а іноді щавлева

кислота. Полімер має лінійну будову. Його будову можна схематично зобразити

формулою:

OH OH

CH2CH2

n

OHOH

n+2 + n+1C

O

H H

+n+1H2OHCl

Новолачні смоли термопластичні. Загальна кількість бензольних кілець у

макромолекулі складає 5-10.

Резольні смоли утворюються при невеликому надлишку формальдегіду (на 6 моль

7 моль формальдегіду). Як каталізатор застосовують основи, наприклад 20-25% розчин

аміаку.

Резольні смоли відрізняються від новолачних тим, що поперечні ланцюжки

прошиваються вертикальними містками (полімер має трьохмірну будову):

177 OH OH

CH2

OH

CH2 CH2

OH

OH

OH

CH2

OH

CH2 CH2

OH

CH2

OH OH

CH2

OH

CH2 CH2

OH

CH2 CH2

H2CH2C

CH2

CH2

...

...

...

.

Хід роботи

Одержання новолачної смоли

Рис.1. Установка для отримання фенолформальдегідних смол:

1

2

3б 3а

3г

4

5

24В

220В

220В

До каналізації

До водопроводу

178

1 – реактор, 2 – мішалка, 3 – електронний термометр (3а- модуль термометра, 3б –

датчик, 3в – шкала, 3г- адаптер 220В 8В), 4 – нагрівач, 5 – стакан (водяна баня).

У реактор поміщують 7,5г фенолу і 5мл 40% розчину формальдегіду.

Увага! Формальдегід з часом полімеризується. Тому перед початком роботи

перевіряють густину формальдегіду ареометром, та визначають концентрацію

мурашиного альдегіду за таблицями. При необхідності (якщо формальдегід не 40%)

обчислюють об’єм розчину який містить стільки мурашиного альдегіду скільки в

5мл 40%.

Суміш збовтують до розчинення фенолу. Після цього додають 2-3 краплі

концентрованої хлоридної кислоти, реактор закривають пробкою зі вставленим у неї

зворотним холодильником (рис.1), вмикають мішалку і нагрівають на водяній бані при

90-100 С до розділення водяного і смоляного шарів (40-60хв.).

Суміш виливають у попередньо зважену порцелянову (або тефлонову) чашку.

Після відстоювання верхній водяний шар зливають і смолу промивають теплою водою

до нейтральної реакції по метилоранжу. Для висушування смоли чашку поміщають у

сушильну шафу і нагрівають до 180-200 С (Тяга!).

Для визначення виходу продукту чашку зі смолою зважують.

Для встановлення просторової структури полімеру будови полімеру 1г отриманої

речовини подрібнюють, поміщають у пробірку зі зворотнім повітряним холодильником,

доливають 10мл етилового спирту або ацетону і нагрівають на водяній бані, Суміш

збовтують через кожні 5-10хв протягом 1-1,5год. Смоли, що мають лінійну структуру,

розчиняються.

Одержання резольної смоли

Для одержання резольної смоли в реактор поміщають 5г фенолу, 10мл 40%

розчину формальдегіду і 0,5мл 40% розчину гідроксиду натрію, Реактор закривають

пробіркою зі вставленим у неї зворотним холодильником, вмикають мішалку. Суміш

нагрівають на водяній бані, повільно підвищуючи температуру до 90-95 С, Якщо суміш

дуже інтенсивно кипить, то нагрівання на якийсь час припиняють, а потім знову

нагрівають до кипіння.

Нагрівання продовжують приблизно 1год до утворення в’язкої маси червоного

кольору. Гарячий полімер виливають у зважену порцелянову (або тефлонову) чашку.

Для закінчення реакції чашку поміщають у сушильну шафу (Тяга!) і витримують при

100-120 С до отвердіння полімеру.

Після охолодження визначають вихід полімеру.

Для встановлення просторової структури полімеру кілька невеликих його

шматочків поміщають у пробірку і вивчають розчинність речовини у спирті або ацетоні:

1г отриманої речовини подрібнюють, поміщають у пробірку з повітряним зворотнім

холодильником, доливають 10мл етилового спирту або ацетону і нагрівають на водяній

бані, Суміш збовтують через кожні 5-10хв протягом 1-1,5год. Смоли, що мають лінійну

структуру, розчиняються.


179

1. Обчисліть яку масу новолачної смоли можна отримати з 2кг фенолу, якщо вихід

продукту складає 95%? Яка маса 40% розчину формаліну при цьому буде затрачена?

2. Полімеризацією тетрафторетилену і трифторетилену отримують цінні пластмаси

тефлон і фторотен. Напишіть рівняння відповідних реакцій, структурні формули

вказаних полімерів.

Лабораторна робота «Виробництво тіоколового каучуку»

Мета: Отримати тіколовий каучук, визначити вихід продукту. Вивчити властовсті

каучуку.

Реактиви: NaOH, S, CH2ClCH2Cl, етанол 96%, дистильована вода, бензин, бензол, CСl4,

CH3COOH - 5%, CH3COOH конц., 5% розчин NaOH.

Обладнання: установка для виробництва тіоколового каучуку, термостат, спиртівка,

чашка для випарювання на 100мл, стакан на 100мл.

Хід роботи

1. Приготування розчину Na2S4

1. Вмикають термостат. Виставляють температуру 70ºС.

2. Відважують на технічних терезах 15,5г NaOH.

3. Розраховують масу сірки (m(S)) за рівнянням:

6NaOH+10S=2Na2S4+Na2S2O3+3H2O.

4. Відважують на технічних терезах сірку з надлишком — 110% від m(S).

5. В чашку для випарювання наливають 50мл дистильованої води.

6. При перемішуванні додають NaOH.

7. Додають сірку.

8. Нагрівають при перемішуванні суміш на спиртівці до кипіння.

9. Охолоджують розчин до температури 30-40ºС.

10. Розраховують масу диспергатора (MgO) – 2% від суми мас m(NaOH)+m(S).

11. Засипають диспергатор в реактор.

12. Зливають отриманий розчин із осаду (S) в стакан.

13. Переливають отриманий розчин натрій тетрасульфіду в реактор.

2. Синтез тіоколового каучуку

36. Змішують в циліндрі 10мл дихлоретану та 10мл 96% етанолу.

37. Отриманий розчин заливають в крапельну лійку на 3/4 об'єму. По мірі витрати

реагенту доливають розчин.

38. Вмикають мішалку.

39. Подають дихлоретан в реактор зі швидкістю 8-10 крапель на хвилину.

40. Після того, як увесь дихлоретан було додано в реактор, температуру підвищують

до 80ºС на 10-15хв.

41. Вимикають термостат.

180

42. Від'єднують реактор від термостату та приєднують до водопровідної мережі

(верхня трубка — водостік, нижня — водопровід).

43. Вмикають холодну воду. Охолоджують реактор 15-20хв.

44. Вимикають мішалку.

45. Виливають отриманий розчин в кристалізатор.

46. Зливають рідину. Промивають каучук 4-5 раз теплою (40ºС) водопровідною

водою.

47. Промивають 5% розчином оцтової кислоти.

48. Промивають каучук теплою (40ºС) водопровідною водою до нейтральної реакції

за лакмусом, а потім дистильованою теплою водою.

49. Зважують фільтр.

50. Відфільтровують каучук.

51. Сушать при кімнатній температурі в ексикаторі.

52. Визначають вихід.

3. Вивчення властивостей тіколового каучуку

Вивчають дію органічних та неорганічних речовин і розчинів (за вказівкою

викладача) на каучук. Дані заносять в таблицю.

Реа

ген

т

Мас

а ті

око

ла

Час

спо

стер

ежен

ня,

с

Тем

пер

ату

ра

ºС

Спостереження


181

1.Скласти план-конспект: Виробництво каучуків та гуми. Заповнити таблицю:

Види каучуків

№п/п Каучук Вихідний мономер Спеціальні властивості

Загального призначення

1. СКБ(***)

2. СКД (***)

3. СКС (***)

4. СКМС (***)

5. СКІ

6.

Спеціального призначення

7. СКН (***)

8. Наірит (***)

9. Поліізобутилен

10. Бутилкаучук

11. Тіколовий

12. Поліефіруретан

овий

13. СКТ (***)

14.

2. При реакції бутадієну з бромом утворилася суміш, що містить 42,8г 1,4-

дибромбутена-2, 10,7г 3,4-дибромбутена-1 і 37,4г 1,2,3,4-тетрабромбутана.

Розрахуйте маси бутадієну і брому, що вступили в реакцію. Відповідь:18,9 г C4H6,

72,0 г Br2.

3. При пропусканні пентадієну-1,3 через 89,6г 2,5%-ного водного розчину брому була

отримана суміш бромпохідних у молярному співвідношенні 2:3 (більш важкого

похідного менше). Який об’єм кисню (н.у.) необхідний для повного окислення такої

ж кількості пентадієну? Відповідь:1,57л.

4. При спалюванні 5,13г дієнового вуглеводню одержали 8,445л оксиду вуглецю (IV) та

5,43г водяної пари. Відносна густина невідомого вуглеводню за воднем - 34.

Визначте молекулярну формулу вуглеводню та наведіть усі можливі його структурні

формули. Відповідь: С5.

Література

1. Авербух А.Я., Е.С.Тумаркина, И.П.Мухленов и др. Практикум по общей химической

технологии. М.:ВШ, 1973. - 424с.

Лабораторна робота

«Виробництво марганцево-цинкових сольових джерел живлення»

Мета: Виготовити марганцево-цинковий сольовий елемент живлення та вивчити його

характеристики.

182

Реактиви MnO2, графіт (порошок), цинкові стакани, вугільні стержні з ковпачками,

NH4Cl, CaCl2 , ZnCl2, K2Cr2O7, крохмаль, картон, кабельний папір.

Обладнання: ступка з товкачиком, термостійкі стакани на 100мл, електроплитка,

водяна баня, скляні палички, шпателі, ножі для пробок, ножиці.

Хімічні джерела струму (ХДС)

ХДС це електролітичні прилади, в яких енергія хімічної окисно-відновної

реакції безпосередньо перетворюється к електричну.

ХДС може складатися з однієї електрохімічної комірки, або групи з’єднаних

послідовно або паралельно гальванічних елементів – батареї.

Існує три основних типи ХДС – первинні (одноразового використання),

вторинні (багаторазового використання (акумулятори)), та паливні елементи.

Марганцево-цинкові елементи

Хоча Лекланше запропонував марганцево-цинковий сольовий елемент, ще 1867

році, вперше промисловий випуск було організовано лише в 40 роках ХХ століття.

Марганцево-цинкові (Вугільно-цинкові)

елементи є найпоширенішими сухими елементами.

В марганцево-цинкових елементах

використовується пасивний (вугільний) колектор

струму в контакті з анодом із двоокису марганцю

(MnО2), електроліт з хлориду амонію і катод з

цинку. Електроліт знаходиться в пастоподібному

стані і просочує пористу діафрагму. Такий

електроліт мало рухливий і не розтікається, тому

елементи називаються сухими. Номінальна напруга

вугільно-цинкового елемента складає приблизно 1,5

В.

Рис.1. Типова будова марганцево-цинкового

елемента з сольовим електролітом: 1-ковпачок; 2-

декоративна шайба, 3-бітумна композиція, 4-картонні

шайби, 5-газовий простір, 6-вугільний стержень, 7-футляр, 8-активна маса, 9-пастова

діафрагма, 10 картонна чашечка, 11-негативний електрод.

Позитивний електрод складається з вугільного стержня з напресованою на

нього активною масою. На верхню частину вугільного стержня надівають металевий

ковпачок (частіше латунний). Цинковий циліндричний стакан одночасно є і

негативним електродом. Роль сепаратора виконує пастова діафрагма. Діафрагма

виконана з кабельного паперу просоченого електролітом. На діафрагму, з боку який

прилягає до цинкового аноду, нанесено загущений електроліт. Для того щоб

позитивний та негативний електроди не замкнули в нижній частині цинкового

стакану знаходиться картонна чашечка. В верхній частині знаходяться дві картонні

шайби які просочені парафіново-каніфольною композицією. Положення верхньої

183

шайби фіксується виступом на цинковому стакані. В газовому просторі між шайбами

можуть збиратися газоподібні продукти, які утворюються під час розряду та

саморозряду цинкового елемента. Верхню картонну шайбу заливають бітумною

композицією, щоб запобігти висиханню елемента. Поверх бітумної герметизуючої

композиції встановлюють декоративну шайбу, а цинковий електрод поміщують в

картонний або пластиковий футляр.

Вугільно-цинкові елементи "відновлюються" під час перерви від роботі. Це

явище обумовлене поступовим вирівнюванням локальних неоднорідностей у

композиції електроліту, що виникають у процесі розряду. Тому при періодичному

"відпочинку" термін служби елемента продовжується. Це варто враховувати при

інтенсивній експлуатації елементів (і використовувати кілька комплектів для роботи

з тим, щоб один комплект мав достатній період часу для відновлення.

Низькі температури знижують ефективність використання гальванічних

елементів, а внутрішній розігрів батареї його підвищує. Підвищення температури

викликає хімічну корозію цинкового електрода водою, що міститься в електроліті та

висихання електроліту.

Перевагою вугільно-цинковых елементів є їх відносно низька вартість. До

істотних недоліків варто віднести значне зниження напруги при розряді, невисоку

питому потужність (5-10 Вт год/кг) і малий термін зберігання.

Технологія виготовлення марганцево-цинкових батарей

Технологія виробництва марганцево-цинкових батарей включає такі етапи:

1. виробництво активної маси позитивного електроду;

2. виробництво позитивних електродів;

3. виробництво негативних електродів;

4. приготування електролітів;

5. виробництво діафрагм;

6. виробництво картонажних деталей;

7. виробництво металічних деталей;

8. приготування ізолюючих композицій;

9. зборку елементів та батарей.

Виробництво активної маси позитивного електроду

Активна маса позитивного електроду складається з MnO2, NH4Cl, графіту,

ацетиленової сажі.

В виробництві використовують три різновидності MnO2 -MnO2 (піролюзит), -

MnO2 в вигляді активованого піролюзиту та електролітичний оксид марганцю (IV). Всі

ці компоненти відрізняються активністю та електропровідністю. Найменш активний

матеріал природна руда піролюзит, більш активний – активований піролюзит

(прожарений і оброблений сірчаною або кислотою), найбільшу має електрохімічно

отриманий MnO2, його активність пов’язують з його високою чистотою та

дисперсністю, високим вмістом хемосорбованої води яка забезпечує малий опір

184

оксиду марганцю. .

Електрохімічний MnO2 отримують із марганцевих руд. Спочатку їх випалюють

до утворення MnO. Оксид марганцю (ІІ) потім розчиняють в сірчаній кислоті. А потім

отримують з розчину анодним окисленням на титанових або свинцевих анодах.

Склад електроліту та режим електролізу приблизно такий:

початковий склад (г/л): MnSO4 - 300-500, H2SO4 - 180-200;

кінцевий склад (г/л): MnSO4-50-60, H2SO4 приблизно 400;

температура 20-25ºС;

анодна густина струму: 750 А/м2.

катодна густина струму: 1000-1200 А/м2.

Полярність періодично перемикається. Анод з водяним охолодженням.

Отриманий продукт відділяють, промивають та сушать при температурі не вищій

за 100ºС (щоб запобігти втраті активності оксиду).

Ємність марганцево-цинкових елементів в значній мірі залежить від

співвідношення сажі та оксиду марганцю в суміші. Найбільш часто застосовують

суміші з співвідношенням сажа-оксид марганцю від 1:3 до 1:6 при якому електричний

опір невеликий, а потужність максимальна. При збільшення оксиду марганцю в суміші

вище 87% різко збільшується опір елемента із-за порушення контакту між частинками

MnO2, що призводить до неповного його використання. Крім того сажа є електроліт

утримуючою добавкою, що призводить до зниження концентраційної поляризації.

Перед приготуванням суміші MnO2 сушать до вологості 2-3%, розмелюють в

млинах до отримання однорідних за розміром (50-80 мкм) частинок, просіюють.

Хлорид амонію подрібнюють в щокових подрібнювачах.

Тверді компоненти в тому числі сажа та графіт поступають в барабанні

змішувачі. Після чого масу направляють на гвинтовий змішувач, де перед пресування

зволожують електролітом (вологи повинно бути 13-19%). Рихлу масу ущільнюють на

вальцях, просіюють і направляють на склад на 2-3 доби для вилежування при цьому

розподілення вологи в суміші вирівнюється.

Для того щоб запобігти попаданню електроліту через пори вугільного стержня

до ковпачка стержень просочують парафіном.

Активну масу позитивного електроду напресовують на вугільні стержні на

горизонтальних ексцентричних пресах (більше 6000 штук за годину).

Для виготовлення анодів використовують корозійностійкий цинк високої

чистоти (99,95%) в виді заготовок-ронделей. Заготовки очищують в заусенців,

промивають бензином та змазують ланоліном, нагрівають до 150-200ºС (при цій

температурі цинк пластичний) і відштамповують стакани. Після витяжки край

стакана відрізають до стандартного розміру.

Електроліт для гальванічних елементів готують з:

NH4Cl (4-23%) – забезпечує електропровідність, стабілізує рН.

CaCl2 (до 27%) – знижує температуру замерзання електроліту, і завдяки високій

185

гігроскопічності попереджує висихання активної маси.

ZnCl2 (до 32%) – прискорює загущення електроліту і попереджує гниття органічних

добавок.

HgCl2 – інгібітор корозії цинку і попереджує гниття органічних добавок. Зараз замість

токсичної сулеми все частіше як інгібітори корозії застосовують органічні

добавки, а також для попередження корозії застосовуються сплави цинку з

свинцем, титаном, кадмієм.

Cr2(SO4)3 – попереджує гниття органічних добавок, укріплює пасту завдяки дубильним

властивостям.

K2Cr2O7 – інгібітор корозії цинку.

Крохмаль (250 г/л) – загусник.

Електроліти з хлоридів амонію, цинку та кальцію використовують для додавання

в активну масу позитивного електроду та для попереднього просочування кабельного

паперу. Такий же електроліт, але з додаванням сулеми сполук хрому та крохмалю

використовують для приготування пасти сухого електроліту. Електроліт наносять на

кабельний папір при 14-16ºС в вигляді тонкого шару 0,5-0,7мм, а потім витримують

при 90ºС до загущення.

Теоретичні основи роботи марганцево-цинкових сольових елементів

(Zn | NH4Cl, ZnCl2 | MnO2(C))

Із-за гідролізу NH4Cl та ZnCl2 електроліт має слабкокислу реакцію рН 5

На катоді відновлюється оксид марганцю:

MnO2 + 4H+ + 2e Mn

2+ + 2H2O;

Ця реакція супроводжується підлужнюванням приелектродного шару з

утворенням манганіту:

MnO2 + Mn2+

+ 2H2O 2MnOOH + OH-

В нейтральних і лужних розчинах проходить відновлення оксиду марганцю в

твердій фазі:

MnO2 + HОН + e MnOOH + OH-;

В період спокою проходить вирівнювання концентрації оксиду марганцю в

активній речовині внаслідок руху протонів:

MnO2 + H+ + e MnOOH;

MnOOH- H+ - e MnO2 ;

При глибокому розряді MnOOH може відновлюватись до Mn(OH)2.

На аноді при концентрації хлориду амонію вище 7-10% утворюється аміакат

цинку

Zn – 2e + 2NH4Cl [Zn(NH3)2]Cl2 + 2H+.

При зменшенні концентрації хлориду амонію можливе осадження оксихлориду:

Zn – 2e + 8H2O ZnCl2·Zn(OH)2 + 8H+.

186

Також можливе осадження важкорозчинного гетероліта:

Zn2+

+ MnOOH ZnOMn2O3 + 2H+.

Для сольових марганцево-цинкових елементів характерний високий саморозряд

(до 30% за рік). Саморозряд обумовлений взаємодією цинкового електроду з хлоридом

амонію, водою, киснем і утворенням важкорозчинних пасивних плівок:

Zn + 2NH4Cl [Zn(NH3)2]Cl2 + H2,

Zn + H2O Zn(OH)2 + H2,

2Zn + 2H2O + O2 2Zn(OH)2.

Марганцево-цинкові лужні елементи

Як і в .сольових, у лужних елементах використовується анод з MnО2 і цинковий

катод з розділеним електролітом. Відмінність лужних елементів від вугільно-

цинкових полягає у застосуванні лужного електроліту, у наслідок чого газовиділення

при розряді фактично відсутнє, тому їх можна робити герметичними.

Рис.2. 1-корпус, 2-струмовідвід негативного електроду, 3-

активна маса негативного електроду, 4-пастова діафрагма,

5-активна маса позитивного електроду, 6- кришка, 7-

політетиленове кільце, 8-полівінілхлоридна прокладка.

Активна маса позитивного електроду запресована в

периферійній частині стального нікельованого стакану.

Негативний електрод виготовлений із суміші цинкового

порошку з загущеним електролітом. Циліндричний або

стержневий стальний струмовідвід електронегативного

електроду покритий оловом. Між електродами знаходиться

діафрагма з загущеним крохмалем лужним електролітом.

Полівінілхлоридна прокладка і поліетиленове кільце забезпечують ізоляцію

позитивного та негативного струмовідводу.

Напруга лужних елементів приблизно на 0,1 В менше, чим вугільно-цинкових

сольових, при однакових умовах. Отже ці елементи взаємозамінні.

Напруга елементів з лужним електролітом змінюється значно менше, ніж в

елементів із сольовим електролітом. Елементи з лужним електролітом також мають

більш високу питому енергію (65-90 Вт год/кг), питому потужність (100-150

кВт год/м3) і більш тривалий термін зберігання.

Теоретичні основи роботи марганцево-цинкових лужних елементів

При виробництві марганцево-цинкових лужних елементів в електроліт вводять

значну кількість цинкату, тому корозія цинкового порошку:

Zn + 2KOH + 2H2O K2[Zn(OH)4]

протікає незначно – саморозряд не більше 10% на рік.

На катоді йде відновлення оксиду марганцю до MnOOH, на аноді окилення

187

цинку.

Zn + 4OH- - 2e = [Zn(OH)4]

2-

MnO2 + H2O + e MnOOH + OH-.

При розряді малими струмами відбувається утворення перечищених по цинкату

розчинів, що є нестабільними і розпадаються з утворенням оксиду цинку з

порушеною кристалічною решіткою, такий оксид цинку має електронну провідність,

що може привести до внутрішнього замикання елемента. Для попередження цього

явища вводять силікати та солі літію.

188

Табл. 1

Характеристики деяких ХДС

Назва джерела

Негативний електрод Негативний електрод

Активний

матеріал

Продукт

реакції

Потенціал (В)

г/А·год

Актив-

ний

матеріал

Продукт

реакції

Потенціал (В)

г/А·год Стандар

тний

Фактичн

ий

Стандарт-

ний

Фактич-

ний

Марганцево цинковий елемент з

сольовим електролітом (елемент

Лекланше)

Zn Zn2+

-0,763 -0,76 1,220 MnO2 MnOOH (1,25) 0,8-1,1 3,244

Марганцево цинковий елемент з

лужним електролітом

Zn ZnO -1,254 -1,30 1,220 MnO2 MnOOH (0,35) 0,15-0,35 3,244

Ртутно-цинковий елемент з


Zn ZnO -1,254 -1,30 1,220 HgO Hg 0,098 0,05 1,041

Повітряно-цинковий елемент з


Zn ZnO -1,254 -1,30 1,220 O2 OH- 0,401 0,1-0,2 0,298

Свинцевий з активацією

хлорною водою

Pb Pb2+

-0,126 -0,15 -

-0,2

3,865 PbO2 Pb2+

1,455 1,65-1,75 4,462

Магнієвий з активацією водою Mg Mg2+

-2,363 -1,2 - -

1,8

0,454 AgCl

CuCl

Ag

Cu

0,222

0,137

0,22

0,14

5,348

3,694

Свинцевий кислотний

акумулятор

Pb PbSO4 -0,357 -0,36 3,865 PbO2 PbSO4 1,69 1,76 4,462

Срібно-цинковий акумулятор Zn ZnO -1,254 -1,30 1,220 AgO

Ag2O

Ag2O

AgO

0,605

0,345

0,56

0,30

4,622

4,324

Нікель-цинковий акумулятор Zn ZnO -1,254 -1,30 1,220 NiOOH Ni(OH)2 0,49 0,41-0,45 3,422

Нікель-залізний акумулятор Fe Fe(OH)2 -0,877 -0,96 1,042 NiOOH Ni(OH)2 0,49 0,41-0,45 3,422

Нікель-кадмієвий акумулятор Cd Cd(OH)2 -0,809 -0,89 2,097 NiOOH Ni(OH)2 0,49 0,41-0,45 3,422

Нікель-водневий акумулятор H2 H2O -0,828 -0,91 0,038 NiOOH Ni(OH)2 0,49 0,41-0,45 3,422

Киснево-водневий паливний

елемент

H2 H2O -0,828 -0,91 0,038 O2 OH- 0,401 0,1-0,2 0,298

Киснево-гідразиновий паливний

елемент

N2H4 N2 -1,16 -0,9 - -

1,0

0,299 O2 OH- 0,401 0,1-0,2 0,298

Киснево-метанольний паливний

елемент

CH3OH CO32-

-0,91 -0,6 - -

0,8

0,199 O2 OH- 0,401 0,1-0,2 0,298

Виготовлення марганцево-цинкового сольового елемента

1. Приготувати 30мл електроліту складу:

NH4Cl – 230г/л.

CaCl2 – 100 г/л

ZnCl2 - 200 г/л.

2. Ножем для гумових пробок вирізати з картону диск рівний діаметру отвору

цинкового стакан.

3. Помістити диск на дно цинкового стакану, вирівняти скляною паличкою.

Рис.1. Технологія виготовлення гальванічного елемента (п.п.2-3)

4. Приготувати загущений електроліт. Відібрати 10 мл. електроліту (п.). Додати в

електроліт:

K2Cr2O7 – 10г/л.

Крохмаль – 200 г/л.

Нагріти отриману суміш на водяній бані при перемішуванні до 90ºС.

5. Приготувати активну масу позитивного електроду суміш:

5.1. Відважити 1г графіту.

5.2. б) Відважити 4 г оксиду марганцю.

5.3. г) Відважити 0,5г хлориду амонію

5.4. д) Приготувати пасту для позитивного електроду. Для цього в ступці

змішують і розтирають графіт, оксиду марганцю та хлорид амонію. Додають

електроліт п.1 до утворення густої пасти. Ще раз розтирають пасту в ступці.

Від якості розтирання в значній мірі залежить внутрішній опір та ємність

гальванічного елемента. Тому розтирання ведуть до появи металічного

блиску.

6. Виготовити з кабельного паперу діафрагму. Діафрагма повинна бути рівна

внутрішній висоті цинкового стакану та довша на 5мм периметру отвору стану.

Просочити діафрагму електролітом (п.1).

190

7. Намазати з одного боку діафрагму загущеним електролітом шаром 0,5-0,7мм.

8. Помістити діафрагму в цинковий стакан таким чином, щоб загущений

електроліт контактував з цинковим електродом.

Рис.2. Технологія виготовлення гальванічного елемента (п.п. 6-8).

9. Ножицями вирізати з кабельного паперу шайбу на 6-7 мм більшу за діаметр

цинкового стакану. Обтиснути на циліндрі меншим за діаметр цинкового стакану

на 2мм, таким чином, щоб утворилася чашечка.

10. Помістити чашечку на дно стакана. Вирівняти скляною палочкою. Активна маса

позитивного електроду не повинна контактувати з цинковим стаканом!. Від

цього етапу в значній мірі залежить якість гальванічного елементу. При

контактуванні позитивного електроду з цинковим стаканом буде відбуватися

значний саморозряд гальванічного елемента.

Загущений

електроліт

Загущений

електроліт(на

зовнішній поверхні

циліндра)

Загущений

електроліт (на

зовнішній поверхні

циліндра)

191

Рис.3. Технологія виготовлення гальванічного елемента (п.п. 9-10).

11. Заповнити стакан активною масою позитивного електрода (п.7.), таким чином,

щоб стакан був не заповнений приблизно на 1,2-1,5см.

11.1. Для цього шприц заповнюють активною масою: поршень шприца

розміщують таким чином, щоб відстань від краю шприца до поршня була 3-

5мм.

11.2. Заповнюють шприц за допомогою шпателя активною масою.

11.3. Відтягують поршень шприца на 3-5м мм і знову набивають шприц

активною масою за допомогою шпателя. В активній масі не повинно бути

бульбашок повітря.

11.4. Повторюють операції 11.1-11.4 до заповнення шприца на 3.0-3.2см.

11.5. Вставляють шприц в цинковий стакан до дна.

11.6. Притримуючи поршень шприца плавно піднімають циліндр.

11.7. Активну масу утрамбовують поршнем від шприца.

192

Рис.4. Технологія виготовлення гальванічного елемента (п.п. 11-17)

Притиснути

до шайби

Картонну шайбу

притиснути до

активної маси

позитивного

електроду

193

12. Вирізати з картону шайбу діаметром рівним внутрішньому діаметру цинкового

стакана та внутрішнім отвором рівним діаметру графітового стержня., надіти на

графітовий стержень з латунним нікельованим ковпачком.

13. Помістити в центр стакану графітовий стержень з латунним нікельованим

ковпачком та картонною шайбою, притиснути картонну шайбу до активної маси

позитивного електроду скляною паличкою.

14. Ту частину діафрагми що виступає над картонним кільцем притиснути до шайби

15. Вирізати смужку паперу шириною меншою на 2мм ніж відстань від краю стакану

до картонної шайби та довжиною на 5-7мм довшою за периметр цинкового

стакану.

16. Вирізати з картону шайбу діаметром рівним внутрішньому діаметру цинкового

стакана та внутрішнім отвором рівним діаметру графітового стержня. Розрізати

шайбу в напрямку від краю шайби до центру, надіти на графітовий стержень з

латунним нікельованим ковпачком. Притиснути то смужки паперу, що відділяє

газовий простір від позитивного електроду.

17. Нагріти паяльник і залити верх гальванічного елемента (герметизувати

гальванічний елемент) Менделєєвською замазкою. Для цього на шайбу покласти

шматок замазки і розплавити паяльником.

18. Обгорнути елемент плівкою.

19. Виміряти ЕРС джерела живлення E0.

20. Виміряти внутрішній опір гальванічного елементу. Для цього вимріяти при

навантаженні Rзовн.=10-100Ом силу струму в ланцюгу (Рис.5). За силою струму

визначити внутрішній опір за формулою:

зовн.

0

внутр RI

ER

Рис. 5. Схема пристрою для вимірювання внутрішнього опору

гальванічного елемента.

22. Випробувати роботу гальванічного елемента на електроприладах з робочою

напругою 1,5В.


1. Знайдіть потенціал цинкового електроду при 25 С в 0,05н розчині хлориду

цинку.

2. Знайдіть ЕРС гальванічного елемента (н.у.) Cd CdSO4 ZnSO4 Zn.

0,1М 0,2М

А

R

зовн.

194

3. Через розчин нітрату срібла протягом 2 годин пропускали електричний струм

силою 804мА при цьому виділилося 6,156г срібла. Визначіть вихід металу за

струмом. Відповідь 95%

4. Вкажіть який з факторів буде причиною розряду сольового гальванічного

елемента: а) розчинення цинкового стакану, б) відновлення MnO2, якщо на його

виготовлення пішло 4г MnO2 та 5г цинку. Ступінь використання MnO2 в

гальванічному елементі 30%, стакан стає непридатним до роботи при розчиненні

70% цинку.

5. Яка маса металу виділиться на катоді якщо через розчин кадмій сульфату

пропускали електричний струм (І=1,675А) протягом 2 години. Вихід за струмом

90%. Відповідь 6,3г %

Лабораторна робота «Виробництво електролітичного

диоксиду марганцю (ЕДМ)»

Мета: Вивчення залежності виходу за струмом MnO2 від кількості заряду

пропущеного через електроліт.

Реактиви: MnSO4(техн. або ч), H2SO4(к), H2O (дист.), BaCl2 – 0,1М

Обладнання: електролізер з водяним охолодженням, титанові або свинцеві аноди,

катоди з нержавіючої сталі.

1. Теоретичне обґрунтування технології виробництва електролітичного

диоксиду марганцю (ЕДМ)

MnO2 знаходить широке застосування як компонент активної маси

електродів гальванічних елементів системи Zn-MnO2. Він використовується як

окислювач, абсорбент, каталізатор і поглинач у хімічній, харчовій, металургійній і

іншій галузях промисловості.

Переважну кількість штучного MnO2 одержують, електрохімічним методом

(ЕДМ), хімічний MnO2 (ХДМ) виробляють взаємодією розчину солі

двовалентного марганцю із сильними окислювачами: перхлоратом,

перманганатом.

Відомо кілька різновидів MnO2, що розрізняються будовою кристалічних

ґраток ( , , , , - модифікації). Крім того, кожна модифікація має підрізновиди.

Відмінність у властивостях MnO2, отриманого різними методами, обумовлена не

тільки будовою кристалічних ґраток, але і розмірами кристалів, їхньою формою і

взаєморозміщенням.

Особливості будови кристалічних ґраток істотно відображаються на якості

MnO2 як активної речовини хімічних джерел струму (ХДС), каталізаторів,

адсорбентів, твердих електролітів. Для піролюзиту характерна -модифікація.

При виробництві ХДС використовують найчастіше - модифікацію (штучний

MnO2).

Електрохімічний метод синтезу MnO2 ґрунтується на анодному окисленні

MnSO4: MnSO4+2Н2О-2е MnO2+H2SO4+2Н+

На катоді одночасно відбувається виділення водню. Сумарна реакція, що

195

протікає в електролізері, виражається рівнянням:

MnSO4+2Н2О+2e МnО2+2H2SO4+Н2.

Вихідною сировиною у виробництві МnО2 електрохімічним способом є

піролюзит і родохрозит (MnCO3).

Умови проведення електросинтезу MnO2, запропоновані різними вченими,

істотно відрізняються за складом електроліту, його температурою, а також за

матеріалом з якового виготовляють аноди.

В ранніх технологіях MnO2 одержували з використанням анодів із графіту.

Ці аноди були розраховані на одноразове використання. Після електролізу

графітові аноди переробляли разом з MnO2. На практиці, крім графітових аноди

використовуються також свинцеві, титанові та зі сплаву Ti-Mn, останні

відрізняються малою схильністю до пасивації.

Якість MnO2, який виробляють з використанням титанових анодів, значно

вище, ніж наприклад, якість продукту отриманому на свинцевому або графітовому

аноді. Нижче наведений хімічний склад продуктів, що виробляють з

використанням титанових і графітових анодів (у %):

Анод MnO2 MnO Mn Fe Рb Cu C

Титановий 92,54 1,35 59,85 0,004 0,001 0,0002 0.

Графітовий 92,12 1,52 59,76 0,006 0,002 0,0004 0,5

При використанні свинцевих анодів якість MnO2 погіршується за рахунок

попадання в продукт свинцю, сурми та миш'яку.

Анодна густина струму залежить від сорту MnO2 який виробляють.

Дрібнодисперсний MnO2 (ЕДМ-1) з розміром часток 1-2мкм одержують при

анодних густинах струму 0,75кА/м2. Крупнокристалічний MnO2 (ЕДМ-2), що

містить в основному γ-модифікацію, одержують при більш низьких анодних

густинах струму - 0,15 кА/м2.

Склад розчину впливає на кристалічну структуру MnO2. ЭДМ-1 виробляють

при електролізі концентрованих розчинів, що містять 300-350 г/л MnSO4 і 180—

200г/л H2SO4. Електроліз продовжують до тих пір, доки концентрація сульфату

марганцю не зменшиться до 50—60г/л, а концентрація H2SO4 не зросте до 450 г/л

табл.1.

Табл.1.

Склад електролітів та умови проведення електролізу, фізико-хімічні

властивості продукту

Параметр ЕДМ-1 ЕДМ-2

Склад, г/л:

початковий

MnSO4-300-350

H2SO4-180-200

MnSO4-80-100

H2SO4-10-25

кінцевий MnSO4 -50-60

H2SO4 - 450

MnSO4-80

H2SO4 - 25

Dа, А/м2 750-1000 100

ºC 20-25 85-95

196

Розмір частинок 1-2мкм десятки мм

Фізико-хімічні


гарний адсорбент,

каталізатор, але поганий

деполяризатор

гарний деполяризатор,

але поганий адсорбент,

каталізатор

У концентрованих розчинах H2SO4 швидкість гідролізу Mn(SO4)2, що

утворюється як проміжний продукт уповільнена :

MnSO4 + H2SO4 Mn(SO4)2+2H+ + 2e

Mn(SO4)2+2H2O MnO2 +2H2SO4

тому MnO2 утворюється переважно в розчині, а не на електроді.

ЭДМ-2 може бути отриманий при електролізі більш розведених розчинів,

що містять 100 г/л MnSO4 і 10 г/л H2SO4. За рахунок високої швидкості гідролізу

Mn(SO4)2 диоксид утворюється безпосередньо біля аноду та випадає у вигляді

осаду на його поверхні. Осад MnO2 легко знімається з титанової основи.

Температура розчину залежить від сорту MnO2 який виробляють: ЭДМ-1

одержують при 20-25°С, коли швидкість гідролізу уповільнена і продукт

утворюється в об’ємі розчину. Для одержання ЭДМ-2, навпаки, рекомендують

підтримувати температуру розчину високої – 90-94 °С; при цьому гідроліз

протікає швидко і продукт кристалізується на поверхні аноду. Вихід MnO2 за

струмом досягає 94—98%.

Конструкція електролізера. Одна з конструкцій електролізера показана на

рис.1.

Рис.1 Електролізер для одержання MnO2:

1-сталевий корпус; 2-гумове покриття; 3 - бетонний фундамент; 4 - переливний

пристрій; 5 - зливальний штуцер; 6 - опорні проміжні стійки; 7 - проміжні шини

197

(анодна і катодна); 8 - катодна рама; 9 - гачок для підйому штанг кран-балкою; 10

- ізолюючі бруски; 2-підігрівач; 12 - анодна рама.

Прямокутний корпус електролізера 1 виготовлений з листової сталі, зовні

він· покритий шаром теплоізоляційного матеріалу, а зсередини гумований.

Електроліт підводять трубопроводом, зливають із протилежного боку

електролізера за допомогою заливального штуцера 5.

Ванна встановлена на бетонному фундаменті 3. В електролізному цеху

ванни стоять поруч, між фундаментами ванн, зведені опорні проміжні стійки 6, на

яких розташовують покриті ізоляційним шаром бетонні голівки з проміжною

мідною шиною 7. Катодні 8 і анодні 12 рами з електродами завантажують у ванни

зверху, з одного боку ванни вони опираються на відповідну проміжну шину, а з

іншої сторони на фторопластові чи поліпропіленові ізолюючі бруски.

Верхня частина ванни до 500мм по висоті покрита шаром неопрену. В

кожній ванні встановлено 50 анодів і 51 катод. У середині ванни на торцях

розміщені підігрівачі 11 зі свинцевих труб, у які подають пару. Сучасні

електролізери розраховані на навантаження 10-20кА. Для ванн із навантаженням

20кА підігрів електроліту необхідний тільки в період пуску.

Технологічна схема отримання MnO2 марки ЭДМ-2 представлена на рис. 2.

Вихідною сировиною для виробництва є збагачена руда, що містить 40-

45%Mn. Руду сушать в барабанній печі 2 гарячими (120°С) газами.

Після сушки вологість руди знижується до 0,5%. Висушена руда за

допомогою елеватора надходить на кульовий млин. Здрібнена руда

пневмотранспортом подається в піч відновного прожарювання 5, що має ділянку

підігріву, у якому підтримують температуру 700°С. Як відновник використовують

або водень азотоводневу суміш. Температура у відновній зоні 800°С, в зоні

охолодження 100-200°С. У результаті прожарювання піролюзит відновлюється до

MnО. Ступінь відновлення досягає 96-98%.

Обпалена руда спочатку піддається вилужнюванню відпрацьованим

електролітом (нейтральне вилужнювання) у реакторі 6, де протікає реакція:

MnО+H2SO4 MnSO4.

Отримана в апараті 6 пульпа надходить у відстійник 7, очищений розчин

подають на фільтр 10, а загущену пульпу направляють на кисле вилужнювання

розчином сульфатної кислоти. Кисле вилужнювання проводять в реакторі 8.

Пульпа після кислого вилужнювання розділяється на барабанному вакуум-фільтрі

9. Очищений розчин направляють в апарат нейтрального вилужнювання 6. Розчин

з фільтру 10 надходить; на електроліз. На сучасних заводах у кожній серії не

менш 60 електролізерів. Напруга на кожному електролізері на електролізері із

свинцевими анодами складає 2,3В. Відпрацьований електроліт стікає з ванн у

збірник 14, з якого його перекачують у реактор 6 для вилужнювання нових порцій

руди. Анодні штанги з MnO2 тельфером вивантажують з ванн і направляють на

відбивальні машини 15. ЭДМ надходить у щокові дробарки 16, а потім на

промивання у пристрій 17 для видалення слідів H2SO4. Спочатку ЭДМ

198

промивають розчином лугу, а потім нагрітої до 60-80°С водою. Промитий ЭДМ

сушать на барабанній сушарці 18 і розмелюють у кульових млинах 19.

Рис.2 Технологічна схема виробництва ЕДМ-2

Хід роботи

1. Готують 400 (600)мл (4 порції електроліту по 100 (150) мл) електроліт складу

(г/л): MnSO4-300, H2SO4-180.

2. Виміряють площу аноду.

3. Розрахувують теоретично необхідний час ( теор.) повного окислення Mn2+

в 100

(150)мл електроліту при густині струму 750-1000А/м2 (за вказівкою викладача).

Вважати вихід за струмом рівним (ВС) 60%.

4. Збирають установку.

5. Вмикають систему охолодження електролізеру.

6. Виставляють напругу на джерелі живлення 2-3В

7. Заливають в електролізер 100 (150)мл електроліту.

8. Вмикають джерело живлення. Виставляють за допомогою регуляторів напруги

джерела живлення та реостату струм згідно густини струму, що

використовувалася при розрахунку теор. (п.2) і вести електроліз 0,25· теор. сек.

9. Зливають електроліт у термостійкий стакан, та змивають MnO2 з аноду в

електроліт.

10. Витримують електроліт при температурі 80-90ºС 1год для повного гідролізу

сполук Mn(IV).

11. Прожарюють у сушильній шафі скляний фільтр при температурі 110-140ºС.

12. Зважують скляний фільтр.

13. Осад спочатку відділяють декантацією, а потім відфільтрувують на скляному

фільтрі з використання водоструменевого вакуум-насосу.

199

14. Осад промивають дистильованою водою до зникнення слідів SO42-

. Для

встановлення повноти відмивання проводять пробу з BaCl2.

15. Осад сушать в сушильній шафі при температурі 110-140ºС.

16. MnO2 знімають з фільтру, здають лаборантові.

17. Фільтр миють та сушать в сушильній шафі при температурі 110-140ºС

18. Розраховують ВС, %.

19. Пункти 6-18 повторюють, але електроліз ведуть відповідно 0,5· теор. сек, 0,75· теор.

сек та теор. сек.


1. Складіть рівняння окисно-відновної реакції, користуючись методом іонно-

електронного балансу:

a) NaNO2+KMnO4+KOH …; b) Na2SO3+KMnO4+H2O …,

c) FeSO4+KMnO4+H2SO4 …, d) HCl+KMnO4 …

e) MnSO4+PbO2+HNO3 HMnO4+….

2. Запишіть рівняння реакцій на яких ґрунтується виробництво KMnO4 а)

комбінованим способом; б) електрохімічним способом.

3. Запишіть реакції на яких ґрунтується виробництво ЕДМ-1 та ЕДМ-2. Поясніть

механізми утворення ЕДМ-1 та ЕДМ-2.

Лабораторна робота «Технології хімічної та електрохімічної обробки

алюмінію»

Мета: отримати оксидні плівки на алюмінії та вивчити їх властивості

Реактиви: Алюмінієві пластини.

Розчин для хімічного знежирення (г/л):

NaOH 10-20

Na3PO4·12H2O 25-30

Na2CO3 30

Na2SiO3 5-10

Розчин для електрохімічного оксидування алюмінію:

H2SO4 200г/л

Розчин для визначення корозійної стійкості плівки:

K2Cr2O7 3г

НCl( =1,19) 25мл

Н2О 75мл

Розчини для хімічного забарвлення оксидної плівки (г/л):

1. K4[Fe(CN)6] 10-15

2. FeCl3 10-100

200

3. K2Cr2O7 100

4. (CH3COO)2Pb 200

5. (CH3COO)2Co 50

6. KMnO4 30

Розчин для знімання оксидної плівки (г/л):

H3PO4 45г/л

CrO3 20г/л

Табл.1

Розчини для забарвлення оксидної плівки на змінному струмі

№ Компоненти електроліту Конц., г/л

1.

NiSO4 20-30

MgSO4 20-30

H3BO3 20-30

2.

NiSO4 50-55

CoSO4 50-55

CuSO4 5-7

H3BO3 20-25

1. H2SO4

6-8

KMnO4 1,5-2,0

Органічні барвники, веретенна олива, H3PO4(к), HNO3(к).

Обладнання: джерело живлення постійного струму (U до 60В І до 5А), джерело

живлення змінного струму (U до 60В І до 5А), терези ВЛА- 200, важки,

електронагрівач, електролізер, електроди графітові, керамічний стакан,

мікроскоп (бінокуляр), секундомір, термометр (20-100ºС).

1. Підготовка зразків до оксидування

1.1. Хімічне знежирення

1. Готують розчин для хімічного знежирення (г/л):

NaOH 10-20

Na3PO4·12H2O 25-30

Na2CO3 30

Na2SiO3 5-10

2. Зразки знежирюють при температурі 70-90ºС 5-20хв.

3. Промивають проточною і дистильованою водою.

201

1.2. Полірування алюмінію

1.2.1. Електрохімічне полірування алюмінію

Для хімічного полірування деталей із технічного алюмінію і сплавів типу

АМц, АМг може бути використаний електроліт такого складу (г/л):

H3PO4 - 1500-1600

HNO3 - 60-80

t 65-75ºС

1-5хв.

Хімічне полірування алюмінію проводять в витяжній шафі!

Розчин нагрівають на водяній бані.

Зразок перед поліруванням зважують.

Після полірування зразок промивають, сушать зважують. Розраховують

товщину знятого шару алюмінію.

1.2.2. Електрохімічне полірування алюмінію

Для полірування деталей із алюмінію високої чистоти може бути

використаний електроліт такого складу:

Na2CO3 200-250г/л

Na3PO4·10H2O 100-120г/л

KAl(SO4)2 15-18г/л

Iанод. 3-5А/дм2

t 80-90ºC

6-8хв.

Катод алюмінієвий або свинцевий.

2. Електрохімічне оксидування алюмінію

1. Готують електроліт для анодування алюмінію (№1 або №2).

1.1. Склад електроліту №1 для анодування алюмінію: H2SO4 – 200г/л.

1.2. Склад електроліту №2 для анодування алюмінію: Na2SO4·7H2O – 300г/л;

CH3COOH – 200г/л .

2. Заливають в електролізер.

3. Через зовнішній кожух електролізера пропускають проточну воду.

4. Занурюють графітовий (або свинцевий) катод.

5. Занурюють зразки.

6. Вмикають струм. Густина струму повинна бути для електроліту №1 1-2А/дм2,

для електроліту №2 – 2-3А/дм2

7. Формують оксидну плівку протягом 20-40хв .

8. Промивають зразки холодною проточною і дистильованою водою.

3. Визначення якості оксидних плівок

202

3.1. Визначення об’ємної пористості плівки і густини оксидної плівки

Об’ємну поростіть визначають шляхом вимірювання ваги оливи, що може бути

поглинута плівкою.

1. Оксидований зразок зважують на аналітичних терезах (вага mпочаткова) і

занурюють на 30-40хв. в фарфорову чашку з веретенною оливою нагрітою до

100-110ºС.

2. Зразок через 30-40хв виймають пінцетом. Дають оливі стекти. Протирають

зразок фільтрувальним папером.

3. Зважують зразок на аналітичних терезах (вага mг).

4. Визначають масу оливи, яка була поглинута покриттям:

mм=( mг – mпочаткова).

5. Об’єм пор (в см3) рівний об’єму оливи, поглинутої плівкою:

оливи

оливипор

ρ

mV , оливи =0,9г/см

3.

6. Визначають масу оксидної плівки для цього зразок знежирюють ацетоном.

Оксидну плівку стравлюють в розчині складу (г/л):

Ортофосфорна кислота 45

Хромовий ангідрид 20

t 90ºС

Зразок, промивають, сушать, зважують на аналітичних терезах. За

різницею мас пластинки з оксидним шаром та без нього визначають масу

оксидної плівки.

7. Визначають об’єм оксиду (в см3):

оксиду

плівки оксидної

оксидуρ

mV , оксиду=3,14г/см

3.

8. Визначають об’ємну пористість плівки (%):

100VV

V100

V

V

пороксиду

пор

плівки

пор

плівки

9. Визначають густину плівки:

)ρρ плівкоксидуплівки 0,01(1 (г/см3).

3.2. Визначення корозійної стійкості плівки

На поверхню пластини наносять краплю розчину складу.

K2Cr2O7 3г

НCl( =1,19) 25мл

Н2О 75мл

Вмикають секундомір. Відмічають час до появи зеленого забарвлення на

краях краплі. Дослід повторюють 3-4 рази. Знаходять середнє значення часу

203

розчинення оксидної плівки (в секундах).

4. Технологія хімічного забарвлення алюмінію неорганічними барвниками за

реакціями подвійного обміну

Табл. 2

Розчини для хімічного забарвлення оксидної плівки

№

Розчин А Розчин Б

Колір

Реактив Концентрація

г/л Реактив

Концентрація

г/л

1 К4[Fe(CN)6

] 10-15 FeCl3 10-100

Від блакитного

до синього

2 K2Cr2O7 100 (CH3COO)2P

b 200 Жовтий

1. У викладача студент отримує науково-дослідницьке завдання по вивченню

впливу умов технологічного процесу на поростіть, зовнішній вигляд покриття,

корозійну стійкість і т.д.

2. Три-чотири зразки (задає викладач) ретельно зачищають дрібнозернистим

наждачним папером та шліф порошком.

3. Промивають водою з під крану та дистильованою водою.

4. Проводять 20хв. хімічне знежирення (див. п.1.1.).


6. Проводять хімічне або електрохімічне полірування (див. п.1.2.).


8. Проводять електрохімічне оксидування алюмінію в розчині сірчаної кислоти

див. п.2. (густину струму та час оксидування задає викладач).


10. Забарвлюють оксидне покриття. Зразок обробляють в розчині А (5-30хв.) (№

розчину та час обробки зразка з розчином вказує викладач), температура розчину

кімнатна.


12. Занурюють зразок в розчинів Б на 5-30хв (№ розчину та час взаємодії зразка з

розчином вказує викладач), температура розчину кімнатна.

13. Зразок промивають водою з крану та дистильованою водою. Ущільнюють

покриття. Поміщують зразок на 20хв в дистильовану воду нагріту до 90-99ºС.

14. Зразок сушать фільтрувальним папером та в сушильній шафі при 100ºС протягом

10хв.

15. Вивчають властивості покриття (поростіть, зовнішній вигляд покриття,

корозійну стійкість і т.д.) (за вказівкою викладача).

16. Роблять висновок про вплив умов технологічного процесу на властивості

покриття.

204

5. Технологія забарвлення алюмінію органічними барвниками

Мінеральні пігменти більш стійки до дії світла, але не дають можливість

отримати широкий спектр кольорів та відтінків. Отримати широку гамму кольорів

можна при використанні органічних барвників.

Розчини для адсорбційного забарвлення органічними барвниками оксидних

покриттів на алюмінії та його сплавах

№ Колір Барвник С,

г/л рН

2 t, ºС

1. Червоний

Червоний для алюмінію

(хромовий червоний

алізариновий)

3-7 3,5-4,5 65-70

2. * Фіолетовий Алізарин+NH4OH (до

розчинення барвника)

4-

10 8-10 65-70

3. Оранжевий Золотаво-коричневий для

алюмінію 1-3 6-7 60-70

4. Золотавий Золотавий для алюмінію 1-3 6-7 50-60

5. Золотавий

Жовтий

Золотаво-жовтий для

алюмінію 1-3 6-7 50-60

6. Бірюзовий

Бірюзовий К для алюмінію

(прямий бірюзовий

світлостійкий)

1-3 3,5-5 50-60

7. Зелений

Зелений для алюмінію

(хромовий зелений 2Ж

антрахіноновий)

1-3 3,5-5 50-60

8. * Зелений Нафтоловий зелений 5-

10 3,5-7 50-60

9. * Темно синій Хромовий темно-синій 1-3 3,5-4,5 50-60

10. Чорний Чорний світлостійкий С

для алюмінію

5-

15 3,5-4,5 65-70


впливу умов технологічного процесу (концентрації барвника, часу фарбування,

температури і.т.д.) на поростіть, зовнішній вигляд покриття, корозійну стійкість і

т.д.

2. Зразки ретельно зачищають дрібнозернистим наждачним папером та шліф

порошком.




6. Проводять хімічне полірування (див. п.1.2.).


2 рН встановлюють додаванням NH4OH та CH3COOH

205

8. Готують розчини органічних барвників концентрацією 0.5-10г/л (за вказівкою

викладача).

9. Розчин нагрівають до 50-90ºС (за вказівкою викладача).

10. Зразок зі свіжоосадженою оксидною плівкою занурюють в приготовлений

розчин на 5-40хв (за вказівкою викладача).

11. Забарвлені зразки промивають холодною, а потім гарячою водою.

12. Для закриття пор кип’ятять в дистильованій воді 30хв.


корозійну стійкість і т.д.) (за вказівкою викладача).


покриття.

6. Технологія електрохімічного забарвлення алюмінію

Проводять змінним струмом частотою 50Гц. Для забарвлення придатні

оксидні плівки товщиною 15-20мкм отримані в сірчанокислому електроліті та

ематалеві плівки.

Табл.3

Склад електролітів для забарвлення оксидної плівки на змінному струмі

№ Компоненти

електроліту

Конц.,

г/л рН

На

пр

уга

, В

Ча

с, х

в.

Матеріал

допоміж-

ного

електрод

у

Колір

1.

NiSO4 20-30

5,5-

6,0

10-

20 20-40

Нікель,

Графіт

Від

золотавого

до

коричневого

MgSO4 20-30

H3BO3 20-30

2.

NiSO4 50-55

- 12-

13 15-20

Нікель,

Графіт Чорний

CoSO4 50-55

CuSO4 5-7

H3BO3 20-25

3. H2SO4

6-8

1,0-

1,2

10-

17 2-10 Графіт

Від світло

золотавого

до

золотавого KMnO4 1,5-2,0


впливу умов технологічного процесу на поростіть, зовнішній вигляд покриття,

корозійну стійкість і т.д.

2. Зразки ретельно зачищають дрібнозернистим наждачним папером та шліф

порошком.



206


6. Проводять хімічне полірування (див. п.1.2.).


8. Проводять електрохімічне оксидування алюмінію в розчині сірчаної кислоти

див. п.2. (густину струму та час оксидування задає викладач).


10. Проводять забарвлення зразків в одному розчинів табл.3. Для цього зразок

занурюють в електроліт, витримують 60с без струму, подають змінний струм

(напругу на електролізері та час оксидування задає викладач).

11. Зразок промивають водою з крану та дистильованою водою.

12. Ущільнюють покриття. Поміщують зразок на 20хв в дистильовану воду нагріту

до 99ºС.

13. Зразок сушать фільтрувальним папером та в сушильній шафі при 100ºС протягом

10хв.


корозійну стійкість і т.д.)


покриття (поростіть, зовнішній вигляд покриття, корозійну стійкість і т.д.) (за

вказівкою викладача).


1. Запишіть рівняння катодних та анодних реакцій що відбуваються при

електрохімічному оксидуванні алюмінію.

2. Запишіть рівняння реакцій що відбуваються при хімічному поліруванні

алюмінію (див. п.1.2.). Урівняйте рівняння методом іонно-електронного балансу.

3. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються при забарвлення оксидної плівки

неорганічними барвниками (див. п.4).

4. Запишіть рівняння реакцій які відбуваються при нанесенні на оксидне покриття

розчину для встановлення корозійної стійкості оксидної плівки (див. п. 2.3.).

Лабораторна робота «Флотаційне збагачення руд»

Реактиви: HCl(к), HNO3(к), 3.5%NH4NO3, 10% лимонна к-та, 3%

(NH4)2MoO4, 1% KNO3, 0.1н NaOH, 0.1н HCl, фенолфталеїн.

Обладнання: Бюретки на на 50мл та 100мл, стакан на 100мл, колба конічна

з широким отвором на 300-500мл, електромагнітна мішалка, лійка, скляні фільтри

№4; паперові фільтри (синя стрічка)

207

I. Флотація апатито-нефелінових руд

Теоретичне обгрунтування

Флотація апатито-нефелінових руд

До складу апатито-нефелінових руд входять такі мінерали: фторапатит

Ca3(PO4)2·CaF2, нефелін (Na, K)2O·2Al2O3·2SiO2, хлорапатит Ca3(PO4)2·CaF2,

гідроксилапатит Ca3(PO4)2·Ca(ОН)2, куксиніт Ca3(PO4)2·CaCO3, а також інші

мінерали що містять SiO2, CaCO3, Al2O3, Fe2O3.

Флотація є першим ступенем комплексного використання цієї

багатокомпонентної цінної сировини. В процесі флотації відділяються фосфорно

кальцієві сполуки, що використовують для фосфорних добрив, фосфорної

кислоти, фосфору. Нефеліни, що залишаються в хвостах використовують для

виробництва портландцементу, глинозему, поташу, соди.

Як флотореагенти для флотації використовують олеїнову кислоту – 275г/т разом з

керосином – 500г/т.

Флотаційний метод збагачення – метод розділення звішених в рідині

відносно маленьких частинок однієї від одної частинок що ґрунтується на різній

гідрофобності частинок.

Змочування частинок визначається за формулою:

Wа(р-т) = (р-г) + (т-г) – (р-т)

де – відносна питома поверхнева енергія на розділі певних фаз.

Адсорбція гідрофобних частинок до бульбашок визначається роботою

адгезії мінерал-повітря. Wа(т-р).

Wa(т-р) = (р-т)(1+cos )

Більшість мінералів мало відрізняються за змочуваністю. Тому необхідне

застосування різних флотаційних агентів, які вибірково посилюють або

послаблюють змочування водою, а також регулюють адсорбцію до бульбашок

повітря.

Збирачі (колектори) – адсорбуються поверхнею певного мінералу

утворюючи гідрофобний адсорбційний шар. Це як правило ПАВ, що мають

полярну та неполярну групи, наприклад жирні кислоти та їх мила (олеїнова,

нафтенова, ксантогенати, частіш всього складу – R-O-CS-S-K і інш.

Основні поняття: Камерний продукт – частинки, на яких не адсорбується

колектор.

Піноутворювачі – реагенти, що підвищують стійкість піни (соснова,

кедрова, реп’яхова олія, піноутворювачі ОПСБ, Т-80 та інш.). Витрати

піноутворювачів досить незначні і складають 25-100г/т.

Модифікатори – речовини, що змінюють флотуємість мінералів шляхом

регулювання дії на їх поверхню колекторів. а) Дипресори – підвищують

змочуємість твердих частинок (вапно, цианіди, цинковий купорос, рідке скло

208

(силікат натрію), сульфіт натрію. б) Активатори – застосовують для активації

поверхні (мідний купорос, сірчана кислота, сульфід натрію.

Флотація буває колективна та селективна. Процес флотаційного розділення

породи на концентрат і пусту породу називають колективною флотацією.

Концентрат потім може бути розділений на складові продукти селективною

флотацією. Селективна флотація – виділення із руди флотаційним методом

одного певного компоненту.

Основні показники процесу збагачення

Вихід концентрату к : Відношення маси отриманого продукту до маси

руди:

%100руди

уконцентрат

m

m

Ступінь вилучення корисного компоненту із суміші ( ) в концентрат

визначається відношенням маси корисного компоненту в концентраті до його

маси в руді.

рудівкомпонентукориснного

концетрат в компонету корисного

m

m і

Ефективність процесу збагачення характеризує ступінь збагачення –

відношення масової частки елемента в концентраті до масової частки в руді.

рудівкомпонентукориснного

іконцентратвкомпонентукориснного

Терміни: концентрат – фракція збагачена корисним компонентом.

хвіст – фракція збіднена корисним компонентом.

209

І. Флотаційне збагачення сірчаного колчедану

Хід роботи

Рис. Установка для флотаційного збагачення

1-флотаційна камера; 2-жолоб для збору концентрату; 3- розсіювач повітря; 4--

компресор; 4а - регулятор потужності компресора; 5-мішалка; 6-колба Бунзена; 7-

лійка Бюхнера.

1. Відважити 40г руди.

2. Ввімкнути компресор.

3. Отриману суміш перенести в резервуар флотаційного пристрою, залити водою

на 0,5 см нижче жолобу для відбору концентрату.

4. Додати 1мл олеїнової кислоти та 2мл керосину.

5. Відрегулювати тиск повітря. таким чином, щоб середній розмір бульбашок в

флотаційній камері не перевищував 5мм.

6. Ввімкнути мішалку.

7. Зважити паперовий фільтр (червона стрічка).

8. На лійку Бюхнера покласти зважений паперовий фільтр, змочити водою.

9. Ввімкнути водоструменевий вакуумний насос.

1

3

2

5

6

7

4 4а

210

10. Вести флотацію до утворення прозорого розчину в флотаційній камері. В разі

припинення піноутворення додати флотореагенти.

11. Висушити фільтр з концентратом в сушильній шафі при температурі 120ºС .

12. Зважити фільтр з концетратом та знайти масу концентрату.

13. Визначити вихід концентрату.

14. Визначити вміст фосфору в руді та концентраті.

15. Визначити ступінь збагачення та ступінь вилучення.

Визначення вмісту P2O5 в фосфоритах

Згідно ГОСТ 5956-51; 5716-51 в заводських умовах допускається

визначення шляхом осадження фосфатів амоній молібдатом, послідуючою

обробкою осаду натрій гідроксидом та від титрування надлишку натрій

гідроксиду хлоридною кислотою.

1. Д/З! (Виконується студентом при підготовці до лабораторного заняття).

Розраховують масу руди, що містить 15мг P2O5. Для розрахунку приймають

вміст Ca3(PO4)2 в руді 50%.

2. Відважують таку масу руди що містить 15мг P2O5 за умови вмісту в руді

Ca3(PO4)2 50% (див. п.1). Переносять в стакан на 100мл.

3. Готують 10мл розчину HCl + HNO3 1:1.

4. Додають розчин HCl(конц.) + HNO3(конц.) 1:1 до руди. Нагрівають до кипіння.

5. Осад відфільтровують на скляному фільтрі №4 і промивають 30мл 3.5%NH4NO3.

Фільтрат збирають в конічній колбі на 300-500мл.

6. Додають 10мл 10% лимонної кислоти для зв’язування іонів Алюмінію і Феруму в

комплекс.

7. Нагрівають до кипіння.

8. Додають 150мл 3% (NH4)2MoO4.

12MoO42-

+ 3NH4+ + PO4

3- + 24H

+ (NH4)3[PO4·12MoO3] + 12H2O [1]

Розчин охолоджують. Випадає жовтий осад.

9. Витримують 15хв. при постійному перемішуванні електромагнітною мішалкою.

10. Осад відфільтровують на паперовому фільтрі (синя стрічка), магнітну мішалку

залишають на фільтрі.

11. Змивають залишки осаду з стакану 50мл HNO3 1:50.

12. Осад промивають 1% KNO3, до тих пір, доки 10мл фільтрату не будуть

знебарвлювати розчин, що містить 1 краплю 0,1н NaOH з краплею

фенолфталеїну.

13. Осад разом з фільтром та мішалкою переносять в стакан в якому проводили

осадження.

14. До осаду додають 25мл води.

15. Додають 3-4 краплі розчину фенолфталеїну.

16. Бюретку на 100мл заповнюють 0.1н NaOH.

17. Вмикають мішалку.

18. Додають до осаду 50мл 0.1н NaOH.

(NH4)3[PO4·12MoO3] + 23NaOH NaNH4HPO4 +(NH4)2MoO4 + 11Na2MoO4 +

211

H2O [2]

перемішують 10хв.

19. Якщо малинове забарвлення не з’явилося додають ще 10мл 0.1н NaOH та

перемішують 10хв.

20. Якщо малинове забарвлення не з’явилося повторюють п.19.

21. Надлишок NaOH відтитровують 0.1н HCl в присутності фенолфталеїну.

NaOH + HCl NaCl + H2O [3]

22. За рівняннями 1-3 визначають вміст фосфору в руді.

Визначення вмісту P2O5 в концентраті

1. Д/З! (Виконується студентом при підготовці до лабораторного заняття).

Розраховують масу концентрату, що містить 15мг P2O5. Для розрахунку

приймають вміст Ca3(PO4)2 в концентраті 100%.

2. Відважують таку масу концентрату що містить 15мг P2O5 за умови вмісту в

концентраті Ca3(PO4)2 100% (див. п.1). Переносять в стакан на 100мл.

3. Далі аналіз проводиться та як і при визначенні вмісту P2O 5 в фосфоритах (див.

Визначення вмісту P2O 5 в фосфоритах. п.п. 3-21 )

ІІ. Флотаційне збагачення сульфідної руди

Флотаційне збагачення піриту


2. Приготувати руду. Для цього подрібнити колчедан в фарфоровій ступці 5-20 г

(за вказівкою викладача) до порошкоподібного стану.



4. Додати 3-10 крапель кедрової олії розчиненою в етанолі (за вказівкою

викладача). Для приготування розчину олії в пробірку наливають 10мл етанолу і

3-10 крапель кедрової олії пробірку щільно закривають гумовою пробкою і

інтенсивно перемішують.

5. Ввімкнути компресор. Відрегулювати тиск таким чином, щоб середній розмір

бульбашок в флотаційній камері не перевищував 5мм.









13. Визначити вміст FeS2 в руді та концентраті.


212

2. Визначення ступеня вилучення та ступеня концентрації

Ґрунтується на розчиненні FeS2 у суміші соляної та азотної і послідуючому

зважуванні твердого залишку.

1. Відібрати пробу і помістити в стакан на 50 мл.

2. Концентрат обробити сумішшю концентрованих азотної та соляної кислоти

1:1 (тяга!!!) до повного розчинення FeS2. Для прискорення реакції підігріти

стакан на піщаній бані

3. Зважити скляний фільтр.

4. Профільтрувати суміш через скляний фільтр.

5. Промити фільтр дистильованою водою.

6. Висушити фільтр в сушильній шафі при t=120ºC.

7. Зважити фільтр.

8. Визначити масу домішок в концентраті.

9. Розрахувати ступінь вилучення FeS2.

10. Розрахувати ступінь збагачення сірчаного колчедану.

3. Визначення вмісту сірки в сірчаному колчедані ваговим методом

Ґрунтується на окисленні сірки до сульфату і послідуючим осадження

сульфатів в вигляді сульфату барію.

1. Відважити 200мг в сірчаного колчедану на аналітичних терезах. Перенести в

керамічну чашку для випарювання.

2. Розчинити в суміші соляної та азотної кислот 1:1 (Тяга!). При виконанні даної

операції залізо окислюється до трьохвалентного, а сірка до сульфат аніону.

3. Осад відділяють декантацією. Осад промивають 10-20мл дистильованою водою.

Воду після промивання з’єднують з отриманим розчином (п.2.).

4. Випарувати отриманий розчин (Тяга!). Безпосередньо виконувати осадження з

отриманого розчину неможливо оскільки в розчині присутні кремнієва кислота,

залізо, та нітрати, які будуть забруднювати осад. При випарюванні

видаляються нітрати, а кремнієва кислота переводиться в нерозчинний SiO2.

5. Отриманий осад розчиняють у соляній кислоті.

6. Осад фільтрують фільтрат збирають. Відфільтровують SiO2. Фільтр з осадом

промивають 10-20мл води.

7. Осаджують Fe3+

аміаком.

8. Осад відфільтровують. Фільтр з осадом промивають 10-20мл води. Фільтрат

збирають.

9. Так як аморфний осад гідроксиду заліза може містити деяку кількість сульфату

то його знову розчиняють в соляній кислоті.

10. Осаджують повторно Fe3+

аміаком.

11. Осад відфільтровують. Фільтрат збирають.

12. Фільтрат отриманий після першого (п.8.) та другого осадження (п.11.) з’єднують.

13. Осаджують сульфат аніони 0,1н BaCl2.

13.1. Розраховують кількість хлориду барію необхідну для осадження.

213

13.2. Відміряють 1,5 кратний об’єм розчину хлориду барію від теоретично

необхідного та розводять до 50мл.

13.3. Додають 2мл 6н HCl.

13.4. Нагрівають розчини з сульфатами (в стакані на 200-250мл) та розчин хлориду

барію до кипіння.

13.5. По краплях при перемішуванні додають розчин хлориду барію. (Паличка не

повинна доторкатися до стінок стакана).

13.6. Розчин ставлять на водяну баню.

13.7. Після просвітлення розчину провіряють повноту осадження. При необхідності

додають розчин хлориду барію.

13.8. Розчин залишають до наступного заняття.

14. Розчин декантують.

15. В стакан наливають промивну рідину – дистильовану воду підкислену HCl,

каламутять осад. Дають відстоятися і знову декантують рідину.

16. Промивання п.15 проводять не менше 3 раз.

17. Осад BaSO4 кількісно відфільтровують на паперовому фільтрі (синя стрічка).

18. Осад промивають на фільтрі дистильованою водою (не більше 200мл).

19. Повноту промивання визначають реакцією з розчином нітрату срібла.

20. Фільтр накривають фільтрувальним папером і сушать в сушильній шафі.

21. Тигель прожарюють до постійної маси в муфельній печі.

22. Осад з фільтром поміщують в тигель.

23. Осад прожарюють в муфельній печі (t=600-800ºC).

24. Тигель охолоджують в ексикаторі.

25. Тигель зважують на аналітичних терезах.

26. Визначають масу сульфату барію.

27. Визначають вміст сірки в сірчаному колчедані в %мас.


16. Приготувати руду. Для цього подрібнити FeS2 в фарфоровій ступці 0,5-2 г (за

вказівкою викладача) до порошкоподібного стану, змішати його з піском 5-40 г

(за вказівкою викладача).



18. Додати 3-10 крапель кедрової олії розчиненою в етанолі (за вказівкою

викладача). Для приготування розчину олії в пробірку наливають 10мл етанолу і

3-10 крапель кедрової олії пробірку щільно закривають гумовою пробкою і

інтенсивно перемішують.

19. Ввімкнути компресор. Відрегулювати тиск таким чином, щоб середній розмір

бульбашок в флотаційній камері не перевищував 5мм.







214



27. Визначити вміст FeS2 в руді та концентраті.


Запитання для самоконтролю

1. Запишіть математичний вираз для визначення виходу концентрату

2. Що таке ступінь вилучення? Запишіть математичний вираз для його визначення.

3. Що таке ступінь збагачення? Запишіть математичний вираз для його визначення.

Розв’яжіть задачі

4. Обчисліть скільки необхідно тон подвійного суперфосфату, що містить стільки ж

фосфору скільки 100т звичайного суперфосфату. Яка маса фосфориту та який

об’єм 65% фосфорної кислоти необхідні для виробництва такої маси подвійного

суперфосфату?

5. При збагаченні 10т сульфідної руди, що містить 3% міді, отримано 340кг

концентрату, що містить 30% міді. Визначити ступінь вилучення міді та ступінь

концентрації по міді. Відповідь: ступінь вилучення міді 34%, ступінь

концентрації 10раз.

6. При флотації 5т цинкової руди, що містить 3% цинку, отримано 340кг

концентрату, який має 22% цинку. Визначити вихід концентрату, ступінь

вилучення цинку та ступінь концентрації по цинку. Відповідь: вихід

концентрату – 6,8%, ступінь вилучення цинку 45%, ступінь концентрації 7,3 раз.

Лабораторна робота «Виробництво оцтової кислоти»

Мета: Отримати оцтову кислоту із карбіду кальцію за реакцією Кучерова і

визначити її вихід.

Реактиви: Карбід кальцію, 10%-ний розчин хлориду натрію, оксид ртуті(ІІ),

сірчана кислота 30%, 1%-ний розчин перманганату калію, 0.1н розчин гідроксиду

натрію, індикатор фенолфталеїн, дихромат калію, FeCl3(нас.).

Обладнання: Колба Вюрца, колба на 100-200-мл, ділильна лійка, лійка,

промивалка, скляний трубчастий трійник, термометр (30-100оС), сахарна

пробірка, газометр, скляні трубки, гумові пробки, електронагрівач із закритим

нагрівним елементом, піщана баня, газометр, мірний циліндр на 50мл, конічна

колба на 200мл, паперові фільтри, бюретка.

Хід роботи

1. Зібрати прилад як показано на рис. 1.

2. Зважити приблизно 2г оксиду ртуті (ІІ) на технічних терезах і помістити конічну

колбу на 200мл.

3. Відміряти циліндром 80мл 30%-ної сірчаної кислоти і вилити в колбу з оксидом

ртуті.

215

4. Перемішати вміст колби до розчинення оксиду ртуті.

5. Отриманий розчин вилити в реактор 5.

6. Увімкнути електронагрівач 11. Слідкувати за температурою в реакторі і

виконувати одночасно п.п. 7-13. Після того, як розчин у реакторі 6 нагріється до

80ºС нагрівач вимкнути. Вмикаючи і вимикаюси нагрівач підтримувати

темепературу в реакторі під час синтезу 80ºС

7. Залити 10%-ний розчин дихромату калію в 30%-ній сірчаній кислоті в

промивалку 3.

8. Залити дистильовану воду в промивалку 4.

9. Зважити один із шматочків карбіду кальцію (масою 3-10г) і помістити в колбу 1,

(колба повинна бути сухою! Колбу перехилити на бік, і по стінці,

перемістити карбід на дно таким чином, щоб не розбити скло колби!).

10. Закрити кран 2а ділильної лійки 2. Залити в ділильну лійку 10% розчин хлориду

натрію (для гашення карбіду використовують розчин солі, а не чисту воду для

того, щоб запобігти утворенню піни).

11. У стакан 9 помістити шматочки льоду і залити холодною водою

12. У стакан 10 налити 50мл 1% розчину перманганату калію.

13. Закрити крани 8б, 8в, 8г газометру, налити в лійку 8а водопровідної води.

Відкрити кран 8б і відрегулювати краном 8в подачу повітря таким чином, щоб

через промивалку 5 проходило 2-3 бульбашки за секунду.

14. Після того, як каталізатор у реакторі 5 нагріється до 80ºС, по краплі додавайте

воду із ділильної лійки в колбу 1 (таким чином, щоб через промивалку 3

проходило 4-5 бульбашок ацетилену за секунду до) повного перетворення

карбіду кальцію в гідроксид кальцію. Під час досліду підтримувати температуру

в реакторі вмикаючи та вимикаючи електронагрівач.

15. Після закінчення взаємодії карбіду з водою вимкнути електронагрівач, закрити

кран газиметру 8б і повністю відкрити крани газометру 8в і 8г (вилити воду з

газиметра).

16. Розчин, отриманий в стакані 10, злити в мірну колбу на 100мл і довести до мітки.

17. Відфільтрувати отриманий розчин через паперовий фільтр.

18. Відібрати пробу і визначити якісно оцтову кислоту розчином хлориду заліза (ІІІ).

Для цього до проби додають декілька крапель насиченогоFeCl3 і нагрівають. При

наявності оцтової кислоти з'являється характерне забарвлення густо завареного

чаю.

19. Відібрати 10мл фільтрату мірною піпеткою, перенести в конічну колбу і

відтитрувати 0.1н розчином гідроксиду натрію в присутності фенолфталеїну.

20. Визначити вихід оцтової кислоти, вважаючи, що вміст СаС2 в технічному карбіді

кальцію 90%.

216

Рис. 1. Прилад для отримання оцтової кислоти із карбіду кальцію

1– двохгорла колба; 2– подільна лійка (2а – кран подільної лійки); 3, 4, 9–

промивалки; 5- реактор (5а – електронагрівач, 5б – термометр); 8- газометр (8а

– лійка, 8б-8г - крани); 9-10 -стакани


Дайте відповіді на запитання:

1. Як отримують карбід кальцію в промисловості? Запишіть рівняння реакцій.

2. Якими способами в промисловості зараз отримують ацетилен? Проаналізуйте їх

економічність. Запишіть рівняння реакцій.

3. Як отримати оцтовий альдегід з ацетилену за реакцією Кучерова? Який механізм

реакції?

4. Як із оцтового альдегіду в промисловості отримують оцтову кислоту? Запишіть

рівняння реакцій.

5. Які хімічні процеси відбуваються в склянці 10 рис.1? Складіть рівняння реакції і

урівняйте методом іонно-електронного балансу.

1

2

2а

9

3

3

4

5

5б 5а

8

8а

8б

8в

9

10

8г

217


1. У технічному карбіді кальцію міститься 80% чистого карбіду. Із 100кг цього

карбіду отримано 68кг оцтової кислоти. Визначте вихід оцтової кислоти.

Відповідь: 91%.

2. Одним із способів очищення ацетилену від домішок сірководню і фосфідів є

промивання його хромовою кислотою Напишіть рівняння реакцій, що проходять

при цьому.

3. При повному гідролізі суміші карбідів кальцію й алюмінію утворилася суміш

газів, що у 1,6 рази легше кисню. Визначите масові частки карбідів у вихідній

суміші. Відповідь: 52,94% Al4C3, 47,06% CaC2. 4. Змішали 120г оцтової кислоти і 92г етилового спирту. Суміш нагріли з добавкою

каталізатора - сірчаної кислоти. Після встановлення рівноваги в суміші було

виявлено 1,2моль оцтової кислоти. Розрахуйте константу рівноваги даної реакції

і вихід продукту (у % від теоретичного). Відповідь: K=0,44; 40%.

Лабораторна робота «Вивчення розсіювальних властивостей електролітів»


Однією з вимог, що висуваються до покриття, є рівномірна товщина його по

всій поверхні виробу. Розподілення металічного покриття по поверхні деталей

ніколи не буває рівномірним; на кромках і виступаючих ділянках товщина

покриття значно більша, ніж в середині чи у впадинах деталі. В глибоких пазах і

внутрішніх отворах покриття часто відсутнє.

Нерівномірність покриття обумовлена нерівномірністю розподілення струму

по поверхні катоду. Первинне розподілення струму на поверхні катоду залежить

виключно від геометричних параметрів електролізеру – спостерігається в

відсутність катодної поляризації.

Внаслідок електрохімічних явищ (катодної поляризації, зміни опору

приелектродного шару відбувається перерозподілення струму на електродах.

Фактичне розподілення густини струму на поверхні катоду називають

вторинним.

Розподілення металу може відрізнятися від вторинного розподілення

струму і залежить від того як змінюється вихід за струмом в залежності від

густини струму.

Здатність електроліту покращувати розподілення металу по поверхні катоду

в порівнянні з первинним розподіленням струму називається розсіювальною

здатністю.

Згідно до ГОСТ 9.309-86 розсіювальну здатність електролітів визначають в

щілинній комірці Молера рис. 1. за формулою 100%6,37

1b

PЗ

10

1nn

1 де bn

218

рівне відношенню маси осадженого металу на даному електроді до середньої маси

покриття на 10 електродах (bn=mел./mсер. ).

Рис. 1. Електролізер для вимірювання розсіювальних властивостей

електролітів згідно ГОСТ 9.309-86. А - Анодний простір, К - катодний

простір, 1- анод, 2 - розбірний катод.

Мета роботи: дослідити розсіювальні властивості електроліту.

Прилади: Комірка Молера. розбірний катод, амперметр, мілівольтметр, джерело

постійного струму, реостат.

Реактиви: Шліф порошок, фільтрувальний папір, дистильована вода, електроліти

цинкування (кислі, лужні та комплексні згідно додатку №1), розчин

соляної кислоти (1:1)

Хід роботи

1. 10 мідних електродів розбірного катоду помістити в розчин соляної кислоти на

10-15хв. (для зняття оксидної плівки).

2. Відполірувати шліф порошком.

3. Висушити електроди фільтрувальним папером.

4. Зважити кожен з електродів на аналітичних терезах та отримані дані про

початкові маси електродів (mпоч.) занести до табл..№1.

5. Зібрати розбірний катод.

6. Зібрати прилад за схемою рис.2.

7. Помістити до електролізера розбірний катод та анод (рис.1). Зібрати схему.

8. Залити електроліт3 таким чином, щоб електрод був занурений на 7 см в розчин.

9. Розрахувати силу струму яку необхідно подати на електролізер (І).4

10. Залити електроліт.

3 Склад електроліту вказується викладачем

4 Густина струму вказується викладачем.

219

11. Ввімкнути електролізер на 40хв.

12. Перемикаючи перемикач 4 рис.2. визначити падіння напруги на опорах ( Uел.).

Дані занести до табл. №1.

13. Визначити середнє значення падіння напруги на опорах Uсер.

14. Розрахувати густину струму на кожному з електродів (iел) за формулою:

ел

сер.

UU

ΔΔ

iiел

Дані занести до табл. №1. Де і – густина струму на розбірному електроді.

15. Розрахувати середню густину струму (iсер.) на електродах.

16. Знайти in=iел./iсер. та занести до табл. №1.

17. Розрахувати розсіювальну здатність електроліту по струму за формулою:

100%6,37

1i

PЗ

10

1nn

1

18. Через 40хв. вимкнути електролізер.

19. Зняти розбірний катод промити проточною водою з крану та дистильованою

водою.

20. Зняти пластини з розбірного катоду. Промити дистильованою водою та

висушити фільтрувальним папером.

21. Зважити кожен з електродів на аналітичних терезах та отримані дані про кінцеві

маси електродів (mкінц.) занести до табл..№1.

22. Знайти масу металу на кожному з електродів (mел.) та отримані дані занести до

табл. №1

23. Розрахувати середню масу (mсер.) покриття на електродах.

24. Знайти bn=mел./mсер. та занести до табл. №1.

25. Розрахувати значення первинних густин струму на електродах i0. Скористайтесь

для цього програмою розрахунку поля методом усереднення з трьома точками

Field.xls5

26. Розрахувати середню первинну густину струму на електродах (i0

сер.).

27. Знайти i0/i

0сер. Дані занести до табл. №1.

28. Побудувати графіки первинного та вторинного розподілення струму (Рис.4).6

29. Побудувати графіки розподілення металу на десятисекційному розбірному катоді

(Рис.5).

30. Розрахувати розсіювальну здатність електроліту по металу за формулою:

100%6,37

1b

PЗ

10

1nn

1

5 Можна скористатись іншими методами розрахунку первинного розподілення струму.

6Робота може бути виконана за допомогою відповідних програмних засобів.

220

31. Зняти покриття в розчині соляної кислоти, електроди промити та висушити

фільтрувальним папером.

32. Зібрати розбірний катод.Табл.№1

Результати вивчення розсіювальних властивостей електроліту

№

електр. i0

iел.0/i

0сер. Uел. iел. iел./iсер. mпоч,г mкінц. ,г mел. ,г bn

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Рис 2. Прилад для вивчення розсіювальних властивостей електролітів: 1-

розбірний катод, 2-електроди розбірного катоду (10шт.) , 3 - блок опорів, 4-

перемикач, 5-вольтметр, 6-амперметр, 7 реостат.

221

Рис. 4. Первинне (1) та вторинне (2) розподілення струму в

електролізері Молера

Рис. 5. Розподілення металу в електролізері Молера.


1. Яка сила струму повинна подаватися на електролізер для отримання водню з

води, якщо електролізер повинен виробляти 10м3 водню (н.у.) за годину. Вихід за

струмом складає 98%. Вкажіть якісний склад електроліту.

2. В розчині KCN об’ємом 1л і концентрацією 50 г/л розчинили 15г срібла хлориду.

В електроліт помістили дві срібні пластинки однакової маси і пропустили

електричний струм силою 0,5А протягом 4 годин. На скільки грам стала

відрізнятися маса пластинок? Які відбувалися реакції при розчиненні хлориду

срібла та проходженні електричного струму? Які іони розряджаються на катоді

та аноді? Наведіть рівняння відповідних реакцій.

222

3. При електролізі водного розчину натрієвої солі однокарбонової кислоти на аноді

утворився газ та рідина (вуглеводень), що містить 83,72% вуглецю за масою.

Назвіть невідому сіль. Напишіть рівняння реакції. Який час необхідно вести

електроліз при силі струму 3А для того, щоб отримати 1г вуглеводню.

Додаток №1

Електроліти цинкування (г/л)

Кислий електроліт

ZnSO4·7H2O - 200-250

Na2SO4·10H2O - 50-100

Al2(SO4)3·18H2O - 40-50

pH =3,5-4,5

iкат=1-2А/дм2.

t=30-40ºC

Лужний електроліт

Цинк в вигляді Na2ZnO2 - 8

KOH (заг.) - 112

Олово в вигляді Na2SnO3- 0,25-0,5

pH =3,5-4,5

iкат=до 1,2А/дм2.

t=45-55ºC

Комплексний електроліт

ZnSO4·7H2O - 50-70

K4P2O7 - 300-380

(NH4)2HPO4 - 45-55

Сульфанілова кислота електрохімічно

окислена - 0,1-0,8

pH =8,4-8,6

iкат=1-2А/дм2.

t=30-40ºC

Цинкатні електроліти

Компонент електроліту І ІІ ІІІ

Zn (в вигляді цинкату) 3,5-6,5 8,2-9,8 14,7-16,3

KOH(заг.) 90-112 112-140 196-252

KOH(вільн.) 78-90 84-107 146-196

Sn 0,2-0,5 0,2-0,5 0,2-0,5

Iк (без перемішування) менше 0,7 до 1,2 до 2,5

Iк (з перемішуванням) 1,0-1,2 1,2-1,5 2,0-2,5

Лабораторна робота «Виробництво гідроксиду натрію та хлору»

Мета: Отримати хлор та гідроксид натрію. Визначити вихід за струмом

продуктів.

Реактиви: хлорид натрію (ч), вода, 0,1н HCl, 0,1н NaOH,

Обладнання: пристрій для отримання хлору та гідроксиду натрію, бюретка,

піпетки Мора на 1, 5, 10 мл, конічна колба 100мл, терези технічні, мірний

223

циліндр на 1л.

Рис.1. Прилад для отримання гідроксиду натрію та хлору.

1. Електролізер:

1а - клема катоду,

1б – клема аноду,

1в – кран для зливу продукту,

1г – рівень.

1д - кран.

2. Джерело живлення:

2а – вимикач,

2в – регулятор напруги,

2г – вольтметр,

2д – амперметр.

3. Реостат.

4. Амперметр.

5. Резервуар для хлору.

6. Резервуар для розчину хлориду

натрію.

7. Циліндр.

8. Вакуумнасос

9. Фільтр.

10. Осушувач.

11. Електронагрівач

1

1

б

1

в

1

а

2

3

4

2г

2д

6

5

7

8

9

9

1

0

1

г

2в

2

а

2

б

1

1

1

д

224

Хід роботи

1. Приготувати 1л розчин хлориду натрію концентрацією 300г/л.

2. Закрити кран резервуару (6) для розчину хлориду натрію.

3. Залити розчин хлориду натрію в резервуар (6).

4. Закрити кран для зливу продукту (1в) та кран (1д).

5. Заповнити розширення фільтрів (9) ватою.

6. Залити в осушувачі (10) концентровану сірчану кислоту.

12. Відкрити кран резервуару (6) і заповнити розчином хлориду натрію по мітку на

трубці (1г) для визначення рівня електроліту в катодному просторі. Закрити

кран резервуару (6). Заповнення електролізеру проводити повільно. При появі

електроліту в фільтрі (9) кран 6 тимчасово закрити.

13. Ввімкнути електронагрівач і нагріти розчин в електролізері до 40-80º (за

вказівкою викладача). Підтримувати температуру 80ºС шляхом вмикання і

викання нагрівача.

7. Через 5-10 хвилини – після урівноваження тису в катодному і анодному просторі

провірити рівень заповнення електролізеру хлоридом натрію. При необхідності

додати електроліт.

8. Занурити трубку для відведення хлору в резервуар (5). Газовідвідну трубку

резервуару (5) занурити в циліндр (7). Для попередження витікання хлору в

циліндр (7) помістити трубку водоструменевого вакуумнасосу.

9. Перемикач (2б) поставити в положення І ступінь. Регулятор напруги (2в)

джерела живлення повернути до краю проти часової стрілки. Вмикач джерела

живлення (2а) поставити в положення ―Вимкнено‖.

10. Перемикач режимів роботи амперметра (4) поставити в положення ―15А‖.

11. Розрахувати теоретичний час необхідний для отримання 1л хлору (1л Cl2) при

силі струму на електролізері 3-10А (за вказівкою викладача). Вихід вважати

100%.

12. Зважити на технічних терезах три бутилі V=2л з пробками.

13. Ввімкнути джерело постійного струму в мережу змінного струму 220В.

14. Вмикач джерела живлення (2а.) поставити в положення ―Ввімкнено‖.

15. Регулятором напруги (2в) виставити силу струму 3-10А (за вказівкою викладача).

Підтримувати силу струму в мережі Регулятор напруги (2в).

16. Відмітити час.

17. Кожні 30хв відбирати з катодного простору пробу електроліту об’ємом 20мл і

визначати концентрацію гідроксиду натрію. Отримані дані заносити до табл.1.

При зменшенні об’єму електроліту в електролізері додати розчин хлориду

натрію з резервуару (6) в катодний простір.

18. Вести електроліз протягом (1л Cl2).

19. Вимкнути електролізер, замінити бутиль №1 на бутиль №2 Бутиль №1 закрити

пробкою. Ввімкнути електролізер. Вести електроліз протягом (1л Cl2).

20. Вимкнути електролізер, замінити бутиль №2 на бутиль №3 Бутиль №2 закрити

пробкою. Ввімкнути електролізер. Вести електроліз протягом (1л Cl2).

225

21. Вимкнути електролізер. Бутиль №3 закрити пробкою.

22. Зважити бутилі з хлором. Визичити вихід за струмом хлору.

23. Злити розчин з катодного простору електролізеру (відкрити крани 1д та 1в).

Виміряти об’єм електроліту.

24. Відібрати піпеткою пробу 1, 5або 10мл (в залежності від концентрації лугу).

25. Відтитрувати отриманий розчин розчином 0,1HCl в присутності метилового

оранжевого.

26. Визначити вихід за струмом гідроксиду натрію.

27. Хлор відкачати з бутилів водоструменевим вакуумнасосом.

28. Електроліт злити в відведену для зливу продукту склянку.

Табл.1.

Залежність вмісту гідроксиду натрію в катодному просторі від часу

Час електролізу,

хв.

Сила

струму

Концен

трація

гідроксиду

натрію, г/л

30

60

90

120


1. Запишіть рівняння реакцій катодних та анодних процесів що відбуваються на

електродах а) в електролізері для виробництва натрію та хлору діафрагмою, б) в

електролізері для виробництва натрію та хлору з ртутним катодом.

2. Обчисліть масу хлору та гідроксиду натрію який буде отримано за добу якщо

електролізер працює при силі стуму 50кА, а вихід за струмом складає для хлору

98%, а для гідроксиду натрію 97%.

3. Запишіть рівняння реакцій катодних та анодних процесів що відбуваються на

інертних електродах при електролізі а) карбонату натрію, б) сульфату міді, в)

хлориду олова, г) йодиду калію.

4. Запишіть рівняння реакцій катодних та анодних процесів що відбуваються при

електролізі а) сульфату міді на мідних електродах, б) хлориду олова на олов’яних

електродах.

5. Який час необхідний для того щоб осадити електрохімічно мідне покриття

( =8,96г/см3) товщиною 0,3мм при густині струму 2А/дм

2. Вихід за струмом

98%.

226

12. Література

12.1. Базова

1. Гончаров А.І., Середа І.П. Хімічна технологія. Т1. — К.:Вища школа. — 1979.

— 285с.

2. Гончаров А.І., Середа І.П. Хімічна технологія. Т2. — К.:Вища школа. — 1980.

— 276с.

3. Яворський В. Т. Загальна хімічна технологія: В. Т. Яворський, Т. В. Перекупко,

З. О. Знак, Л. В. Савчук. - Львів: Видавництво Національного університету

"Львівська політехніка", 2005. - 552 с.

4. Гончаров А.І., Стеценко О.В. Основи хімічної технології. — К.:Вища школа,

1971. — 459с.

12.2. Допоміжна

1. Гончаров А.І. Практикум з загальної хімічної технології. – К.: ВШ, 1973. - 207c.

2. Алтухов К.В., Мухленов И.П., Тумаркина Е.С. Химическая технология. —

М.:Просвещение, 1985.

12.3. Інтернет ресурси

1. Научные поисковые системы. http://www.scintific.narod.ru/

2. Союз образовательных сайтов. http://www.scintific.narod.ru/

3. Научные поисковые системы. http://www.scintific.narod.ru/ (Хімічні науки

http://www.scintific.narod.ru/literature.htm#Chemistry)

4. Электронная библиотека по химии http://www.chem.msu.su/rus/elibrary/

(Химическая технология http://www.chem.msu.su/rus/teaching/technol.html)

5. Химия нефти и органического катализа

http://www.chem.msu.su/rus/teaching/oil/welcome.html

6. DjVu бібліотека http://djvu-inf.narod.ru/#Libraries (Хімічні науки http://djvu-

inf.narod.ru/#NC)

7. Библиотека литературы по химии (часть 2). http://www.pci.tu-

bs.de/bib/dir2/Books/Chembooks2/chembooks2.htm

../../Tech_Book/Гончаров/Himichna-tehnolohiya-Ch1.djvu




http://www.scintific.narod.ru/

http://www.allbest.ru/union/



http://www.scintific.narod.ru/literature.htm#Chemistry

http://www.chem.msu.su/rus/elibrary/

http://www.chem.msu.su/rus/teaching/technol.html

http://www.chem.msu.su/rus/teaching/oil/welcome.html

http://djvu-inf.narod.ru/#Libraries

http://djvu-inf.narod.ru/#NC

http://djvu-inf.narod.ru/#NC

http://www.pci.tu-bs.de/bib/dir2/Books/Chembooks2/chembooks2.htm

http://www.pci.tu-bs.de/bib/dir2/Books/Chembooks2/chembooks2.htm

227

13. Матеріально-технічне забезпечення навчальної дисципліни

Найменування

лабораторії,

спеціалізованого

кабінету,

їх площа, кв.м

Найменування обладнання,

устаткування, їх кількість

Опис обладнання,

устаткування

Лабораторія хімічної

технології №320

Набір реактивів та обладнання

вказаний у методичних

рекомендаціях до

лабораторних робіт.

Опис обладнання

вказаний у методичних

рекомендаціях до

лабораторних робіт.

Аудиторія №412 Комп’ютер, мультимедійний

проектор.

Використовується для

читання мультимедійних

лекцій.

ЗМІСТhnpu.edu.ua/sites/default/files/files/kaf_himii/silabus/... · 2020-02-09 ·...

Documents