Тестът включва 15 задачи. 1 час и 30 минути (90 минути) е отделен за завършване на работата по химия.
От курса си по химия знаете следните методи за разделяне на смеси: утаяване, филтриране, дестилация (дестилация), магнитно действие, изпаряване, кристализация.
Фигури 1-3 представят ситуации, в които се прилагат тези методи на познание.
Кой от методите, показани на фигурите, НЕ МОЖЕ да се използва за разделяне на сместа:
1) ацетон и бутанол-1;
2) глина и речен пясък;
3) бариев сулфат и ацетон?
Покажи отговора
Фигурата показва модел на електронната структура на атом на определен химичен елемент.
Въз основа на анализа на предложения модел:
1) Идентифицирайте химичния елемент, чийто атом има такава електронна структура.
2) Посочете номера на периода и номера на групата в Периодичната система на химичните елементи D.I. Менделеев, в който се намира този елемент.
3) Определете дали простото вещество, образувано от този химичен елемент, е метал или неметал.
Покажи отговора
Li; 2; 1 (или I); метал
Периодична таблица на химичните елементи D.I. Менделеев е богато хранилище на информация за химичните елементи, техните свойства и свойствата на техните съединения, за моделите на промяна на тези свойства, за методите за получаване на вещества, както и за тяхното местоположение в природата. Например, известно е, че с увеличаване на атомния номер на химичен елемент в периоди, електроотрицателността на атомите се увеличава, а в групите намалява.
Имайки предвид тези модели, подредете следните елементи в низходящ ред на електроотрицателност: B, C, N, Al. Запишете обозначенията на елементите в необходимата последователност.
Покажи отговора
N → C → B → Al
По-долу са изброени характерните свойства на веществата, които имат молекулна и атомна структура.
Характерни свойства на веществата
молекулярна структура
чуплив;
Огнеупорен;
Енергонезависим;
Разтворите и стопилките провеждат електрически ток.
йонна структура
Твърд при нормални условия;
чуплив;
Огнеупорен;
Енергонезависим;
Неразтворим във вода, не провежда електрически ток.
Използвайки тази информация, определете каква структура имат веществата: диамант С и калиев хидроксид КОН. Напишете отговора си в предвиденото място.
1. Даймънд С
2. Калиев хидроксид KOH
Покажи отговора
Диамант С има атомна структура, калиевият хидроксид KOH има йонна структура
Оксидите условно се разделят на четири групи, както е показано на диаграмата. В тази диаграма за всяка от четирите групи попълнете липсващите имена на групите или химичните формули на оксидите (един пример за формули), принадлежащи към тази група.
Покажи отговора
Елементи на отговора:
Записват се имената на групите: амфотерна, основна; Записани са формули на вещества от съответните групи.
(Допуска се друга формулировка на отговора, без да се изкривява смисълът му.)
Прочетете следния текст и изпълнете задачи 6-8
Натриевият карбонат (калцинирана сода, Na 2 CO 3) се използва в производството на стъкло, производството на сапун и производството на прахове за пране и почистване, емайли, за получаване на ултрамариново багрило. Използва се и за омекотяване на водата в парни котли и като цяло за намаляване на твърдостта на водата. В хранително-вкусовата промишленост натриевите карбонати са регистрирани като хранителна добавка Е500 - регулатор на киселинността, набухвател и антислепващ агент.
Натриевият карбонат може да се получи чрез взаимодействие на алкали и въглероден диоксид. През 1861 г. белгийският инженер-химик Ернест Солвей патентова метод за производство на сода, който се използва и до днес. Еквимоларни количества газове амоняк и въглероден диоксид се пропускат в наситен разтвор на натриев хлорид. Утаеният остатък от слабо разтворим натриев бикарбонат се филтрира и калцинира (калцинира) чрез нагряване до 140-160 ° C, при което се превръща в натриев карбонат.
Римският лекар Диоскорид Педаний пише за содата като вещество, което съска с отделяне на газ, когато е изложено на киселини, известни по това време - оцетна CH 3 COOH и сярна H 2 SO 4.
1) Запишете молекулното уравнение, посочено в текста, за реакцията на получаване на натриев карбонат чрез взаимодействието на алкали и въглероден диоксид.
2) Какво представлява сапунът от химическа гледна точка?
Покажи отговора
1) 2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
2) Сапунът от химическа гледна точка е натриева или калиева сол на една от висшите карбоксилни киселини (палмитинова, стеаринова...)
1) Запишете в молекулярна форма уравнението, посочено в текста за разлагането на натриев бикарбонат, което води до образуването на калцинирана сода.
2) Какво е „твърдост на водата“?
Покажи отговора
1) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O
2) Признак за реакция е образуването на бяла утайка от калциев карбонат
1) Запишете в съкратена йонна форма уравнението за взаимодействие на сода с оцетна киселина, посочено в текста.
2) Към кои електролити - силни или слаби - принадлежи натриевият карбонат?
Покажи отговора
1) Ca(OH) 2 + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + CaSO 4 ↓
2) В резултат на реакцията железният хидроксид се утаява и съдържанието на желязо във водата намалява значително
Дадена е схемата на редокс реакцията:
HIO 3 + H 2 O 2 → I 2 + O 2 + H 2 O
1) Създайте електронен баланс за тази реакция.
2) Посочете окислителя и редуктора.
3) Подредете коефициентите в уравнението на реакцията.
Покажи отговора
1) Съставен е електронен баланс:
2) Посочено е, че окислителят е I +5 (или йодна киселина), редукторът е O -1 (или водороден пероксид);
3) Уравнението на реакцията е съставено:
2НIO 3 + 5Н 2 O 2 = I 2 + 5O 2 + 6Н 2 O
Схемата за трансформация е дадена:
P → P 2 O 5 → Ca 3 (PO 4) 2 → Ca (H 2 PO 4) 2
Напишете уравнения на молекулни реакции, които могат да се използват за извършване на тези трансформации.
Покажи отговора
1) 4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
2) P 2 O 5 + ZCaO = Ca 3 (PO 4) 2
3) Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 = ZCa (H 2 PO 4) 2
Установете съответствие между класа органични вещества и формулата на неговия представител: за всяка позиция, обозначена с буква, изберете съответната позиция, обозначена с цифра.
КЛАС ВЕЩЕСТВА
А) 1,2-диметил бензен
Контролна работа No1 11 клас
Опция 1.
От курса си по химия знаете следното:начини разделяне на смеси:
.
начини.
Фиг.1 Фиг.2 Фиг.3
1) брашно от железни стърготини, попаднали в него;
2) вода от разтворени в нея неорганични соли?
смеси. (
Брашно и попадналите в негожелезни стружки
Вода с разтворени в нея неорганични соли
елемент.
този химичен елемент.
Запишете отговорите си в таблицата
Символхимически
елемент
Период №
Номер на групата
Метални/неметални
3. Периодична таблица на химичните елементи D.I. Менделеев - богато хранилище
за срещането им в природата. Например, известно е, че с увеличаване на серийния номер
на химичен елемент, в периодите радиусите на атомите намаляват, а в групите се увеличават.
Имайки предвид тези модели, подредете в ред на увеличаване на атомните радиуси
следните елементи:C, Si, Al, N.
последователности.
4.
състояние;
кипене и топене;
непроводими;
чуплив;
огнеупорен;
енергонезависим;
електричество
Използвайки тази информация, определете каква структура имат веществата азот N 2
и трапезна сол NaCl. (дайте подробен отговор).
2
продукти и сладкиши.
от
CO2
въглероден диоксид във въздуха.
съдържа вещества (напр.киселини
споменати в текста .
6.
.
9. Въпреки че растенията и животните се нуждаят от фосфорни съединения като елемент, който е част от жизненоважни вещества, замърсяването на природните води с фосфати има изключително негативен ефект върху състоянието на водните тела. Изхвърлянето на фосфати с отпадъчни води предизвиква бързо развитие на синьо-зелени водорасли и жизнената активност на всички други организми се инхибира. Определете броя на катионите и анионите, образувани по време на дисоциацията на 25 mol натриев ортофосфат.
10. Дайте обяснение:Понякога в селските райони жените комбинират боядисване на коса с къна с измиване в руска баня. Защо цветът става по-интензивен?
11.
з 2 С + Fe 2 О 3 → FeS + С + з 2 О.
12. Пропанът гори с ниски нива на токсични емисии в атмосферата, така че се използва като източник на енергия в много приложения, като газ
Какъв обем въглероден диоксид (CO) се образува при пълното изгаряне на 4,4 g пропан?
13. В медицината физиологичният разтвор е 0,9% разтвор на натриев хлорид във вода. Изчислете масата на натриевия хлорид и масата на водата, необходими за приготвяне на 500 g физиологичен разтвор.
Запишете подробно решение на проблема .
Контролна работа No1 11 клас
Вариант 2.
1. От курса по химия знаете следнотоначини разделяне на смеси:
утаяване, филтриране, дестилация (дестилация), магнитно действие, изпарение, кристализация .
Фигури 1–3 показват примери за използване на някои от изброените
начини.
Фиг.1 Фиг.2 Фиг.3
Кой от следните методи за разделяне на смеси може да се използва за пречистване:
1) сяра от железни стърготини, попаднали в него;
2) вода от частици глина и пясък?
Запишете номера на фигурата и името на съответния метод на деление в таблицата
смеси. (копирайте таблицата в бележника си)
2. На фигурата е показан модел на електронната структура на атом на някакъв химикал
елемент.
Въз основа на анализа на предложения модел изпълнете следните задачи:
1) идентифицирайте химичния елемент, чийто атом има такава електронна структура;
2) посочете номера на периода и номера на групата в периодичната таблица на химикалите
елементи D.I. Менделеев, в който се намира този елемент;
3) определи дали простото вещество, което се образува, е метал или неметал
този химичен елемент.
Запишете отговорите си в таблицата(начертайте таблицата в тетрадката си)
Символхимически
елемент
Период №
Номер на групата
Метални/неметални
3. Периодична таблица на химичните елементи D.I. Менделеев - богато хранилище
информация за химичните елементи, техните свойства и свойствата на техните съединения,
за моделите на промени в тези свойства, за методите за получаване на вещества, както и
за срещането им в природата. Например, известно е, че електроотрицателността на химичния елемент се увеличава в периоди и намалява в групи.
Имайки предвид тези модели, подредете в реда на увеличаване на електроотрицателността
следните елементи:F, Na, N, Mg. Запишете обозначенията на елементите в необходимите
последователности.
4. Таблицата по-долу изброява характерните свойства на веществата, които имат молекулярна и йонна структура.
при нормални условия те са течни,газообразен и твърд агрегат
състояние;
имат ниски температури
кипене и топене;
непроводими;
имат ниска топлопроводимост
твърд при нормални условия;
чуплив;
огнеупорен;
енергонезависим;
извършва се в стопилки и разтвори
електричество
Използвайки тази информация, определете каква структура имат веществата кислород O 2
и сода Na 2 CO 3 . (дайте подробен отговор).
В хранително-вкусовата промишленост се използва хранителната добавка E526, която
е калциев хидроксид Ca(OH)2 . Намира приложение в производството:
плодови сокове, детски храни, кисели краставици, готварска сол, сладкарски изделия
продукти и сладкиши.
Възможно е да се произвежда калциев хидроксид в промишлен мащабот
смесване на калциев оксид с вода , този процес се нарича закаляване.
Калциевият хидроксид се използва широко в производството на такива строителни материали.
материали като вар, мазилка и гипсови разтвори. Това се дължи на неговите способности
взаимодействат с въглероден диоксид CO2 съдържащи се във въздуха. Това е същият имот
разтвор на калциев хидроксид се използва за измерване на количественото съдържание
въглероден диоксид във въздуха.
Полезно свойство на калциевия хидроксид е способността му да действа като
флокулант, който пречиства отпадъчните води от суспендирани и колоидни частици (вкл
железни соли). Използва се и за повишаване на pH на водата, тъй като естествената вода
съдържа вещества (напр.киселини ), причинявайки корозия във водопроводните тръби.
5. Напишете молекулно уравнение за реакцията за получаване на калциев хидроксид, която
споменати в текста .
6. Обяснете защо този процес се нарича закаляване.
7. Напишете молекулно уравнение за реакцията между калциев хидроксид и въглероден диоксид
газ, който беше споменат в текста. Обяснете какви характеристики на тази реакция позволяват използването й за откриване на въглероден диоксид във въздуха.
8. Напишете съкратено йонно уравнение за реакцията, спомената в текста между
калциев хидроксид и солна киселина .
9. Въпреки че растенията и животните се нуждаят от фосфорни съединения като елемент, който е част от жизненоважни вещества, замърсяването на природните води с фосфати има изключително негативен ефект върху състоянието на водните тела. Изхвърлянето на фосфати с отпадъчни води предизвиква бързо развитие на синьо-зелени водорасли и жизнената активност на всички други организми се инхибира. Определете броя на катионите и анионите, образувани по време на дисоциацията на 15 mol калиев ортофосфат.
10. Дайте обяснение:Защо всички видове оформяне на косата обикновено се правят с помощта на топлина?
11. Дадена е схемата на редокс реакцията
Подредете коефициентите. Запишете електронния си баланс.
Посочете окислителя и редуктора.
12. Пропанът гори с ниски нива на токсични емисии в атмосферата, така че се използва като източник на енергия в много области, като газ
запалки и при отопление на селски къщи.
Какъв обем въглероден диоксид (CO) се образува при пълното изгаряне на 5 g пропан?
Запишете подробно решение на проблема.
13. Фармацевтът трябва да приготви 5% разтвор на йод, който се използва за лечение на рани.
Какъв обем разтвор може да приготви фармацевт от 10 g кристален йод, ако плътността на разтвора трябва да бъде 0,950 g/ml?
Нарастващата моторизация води със себе си необходимостта от мерки за опазване на околната среда. Въздухът в градовете е все по-замърсен с вредни за човешкото здраве вещества, особено въглероден окис, неизгорели въглеводороди, азотни оксиди, оловни съединения, серни съединения и др. До голяма степен това са продукти от непълно изгаряне на горива, използвани в предприятията, в ежедневието, а също и в автомобилните двигатели.
Наред с токсичните вещества при експлоатацията на автомобилите вредно въздействие върху населението има и техният шум. Напоследък в градовете нивото на шума се е увеличило с 1 dB годишно, така че е необходимо не само да се спре повишаването на общото ниво на шума, но и да се намали. Постоянното излагане на шум причинява нервни заболявания и намалява работоспособността на хората, особено на тези, които се занимават с умствена дейност. Моторизацията носи шум на преди тихи, отдалечени места. За съжаление все още не е обърнато необходимото внимание на намаляването на шума, генериран от дървообработващи и селскостопански машини. Верижният трион създава шум в голяма част от гората, което води до промени в условията на живот на животните и често причинява изчезването на определени видове.
Най-често срещаният източник на критики обаче е замърсяването на въздуха от изгорелите газове на превозните средства.
По време на натоварен трафик изгорелите газове се натрупват близо до повърхността на почвата и при наличие на слънчева радиация, особено в индустриални градове, разположени в лошо вентилирани басейни, се образува така нареченият смог. Атмосферата е замърсена до такава степен, че престоят в нея е вреден за здравето. Пътните служители, разположени на някои натоварени кръстовища, използват кислородни маски, за да поддържат здравето си. Особено вреден е сравнително тежкият въглероден окис, намиращ се близо до земната повърхност, който прониква в долните етажи на сгради и гаражи и неведнъж е водил до смърт.
Законодателните разпоредби ограничават съдържанието на вредни вещества в отработените газове на превозните средства и те непрекъснато стават все по-строги (Таблица 1).
Регулациите са голяма грижа за производителите на автомобили; косвено влияят и върху ефективността на автомобилния транспорт.
За пълно изгаряне на горивото може да се остави малко излишен въздух, за да се осигури добро движение на горивото с него. Необходимият излишен въздух зависи от степента на смесване на горивото с въздуха. При карбураторните двигатели за този процес се отделя значително време, тъй като пътят на горивото от устройството за образуване на смес до запалителната свещ е доста дълъг.
Модерният карбуратор позволява образуването на различни видове смеси. Най-богатата смес е необходима за студен старт на двигателя, тъй като значителна част от горивото кондензира по стените на всмукателния колектор и не влиза веднага в цилиндъра. В този случай само малка част от леките фракции на горивото се изпаряват. Когато двигателят загрее, също е необходима богата смес.
Когато превозното средство се движи, съставът на въздушно-горивната смес трябва да е беден, което ще осигури добра ефективност и нисък специфичен разход на гориво. За да постигнете максимална мощност на двигателя, трябва да имате богата смес, за да оползотворите напълно цялата маса въздух, влизащ в цилиндъра. За да се осигурят добри динамични качества на двигателя при бързо отваряне на дроселната клапа, е необходимо допълнително да се подаде определено количество гориво във всмукателния тръбопровод, което да компенсира утаеното и кондензирало гориво по стените на тръбопровода като резултат от повишаването на налягането в него.
За да се осигури добро смесване на горивото с въздуха, трябва да се създадат висока скорост и въртене на въздуха. Ако напречното сечение на дифузора на карбуратора е постоянно, тогава при ниски обороти на двигателя, за добро образуване на смес, скоростта на въздуха в него е ниска, а при високи скорости съпротивлението на дифузора води до намаляване на масата на въздуха влизайки в двигателя. Този недостатък може да бъде отстранен чрез използване на карбуратор с променливо напречно сечение на дифузора или впръскване на гориво във всмукателния колектор.
Има няколко вида системи за впръскване на бензин във всмукателния колектор. В най-често използваните системи горивото се подава през отделна дюза за всеки цилиндър, което осигурява равномерно разпределение на горивото между цилиндрите и елиминира утаяването и кондензацията на гориво върху студените стени на всмукателния колектор. По-лесно е количеството впръскано гориво да се доближи до оптималното количество, необходимо на двигателя в момента. Няма нужда от дифузьор, а загубите на енергия, които възникват при преминаване на въздух през него, са елиминирани. Пример за такава система за подаване на гориво е често използваната инжекционна система Bosch K-Jetronic, използвана на.
Диаграмата на тази система е показана на фиг. 1. Коничната тръба 1, в която се движи клапанът 3 на лоста 2, е проектирана така, че повдигането на клапана да е пропорционално на масовия въздушен поток. Прозорците 5 за преминаване на гориво се отварят от макара 6 в тялото на регулатора, когато лостът се движи под въздействието на входящия въздушен поток. Необходимите промени в състава на сместа в съответствие с индивидуалните характеристики на двигателя се постигат чрез формата на коничната тръба. Лостът с клапана е балансиран от противотежест; инерционните сили по време на вибрациите на автомобила не влияят на клапана.
 |
| Ориз. 1. Бензинова инжекционна система Bosch K-Jetronic: |
|---|
| 1 - входна тръба; 2 - лост на въздушния пластинчат клапан; 3 - въздушен пластинчат клапан; 4 - дроселна клапа; 5 - прозорци; 6 - дозираща макара; 7 - регулиращ винт; 8 - горивен инжектор; 9 - долна камера на регулатора; 10 - разпределителен клапан; 11 - стоманена мембрана; 12 - седло на клапана; 13 - пружина на разпределителния клапан; 14 - редуцир вентил; 15 - горивна помпа; 16 - резервоар за гориво; 17 - горивен филтър; 18 - регулатор на налягането на горивото; 19 - допълнителен регулатор на подаването на въздух; 20 - байпасен клапан за гориво; 21 - горивен инжектор за студен старт; 22 - термостат сензор за температура на водата. |
Въздушният поток, влизащ в двигателя, се контролира от дроселната клапа 4. Амортизирането на вибрациите на клапана, а с него и на макарата, които възникват при ниски обороти на двигателя поради пулсации на налягането на въздуха във всмукателния колектор, се постига чрез дюзи в горивната система. За регулиране на количеството подавано гориво се използва и винт 7, разположен в лоста на клапана.
Между прозорец 5 и дюза 8 има разпределителен клапан 10, който с помощта на пружина 13 и седло 12, лежащо върху мембрана 11, поддържа постоянно налягане на впръскване в дюзата на дюзата от 0,33 MPa при налягане пред клапана на 0,47 MPa.
Горивото от резервоара 16 се подава от електрическа горивна помпа 15 през регулатор на налягането 18 и горивен филтър 17 в долната камера 9 на корпуса на регулатора. Постоянното налягане на горивото в регулатора се поддържа от редукционен клапан 14. Мембранният регулатор 18 е проектиран да поддържа налягането на горивото, когато двигателят не работи. Това предотвратява образуването на въздушни джобове и осигурява добър старт на горещ двигател. Регулаторът също така забавя увеличаването на налягането на горивото при стартиране на двигателя и намалява неговите колебания в тръбопровода.
Студеното стартиране на двигателя се улеснява от няколко устройства. Байпасният клапан 20, управляван от биметална пружина, отваря дренажната линия в резервоара за гориво по време на студен старт, което намалява налягането на горивото в края на макарата. Това нарушава баланса на лоста и същото количество входящ въздух ще отговаря на по-голям обем впръскано гориво. Друго устройство е регулаторът за допълнително подаване на въздух 19, чиято диафрагма също се отваря от биметална пружина. Необходим е допълнителен въздух, за да се преодолее повишеното съпротивление на триене на студен двигател. Третото устройство е инжекторът за гориво при студен старт 21, контролиран от термостат 22 във водната риза на двигателя, който поддържа инжектора отворен, докато охлаждащата течност на двигателя достигне зададена температура.
Електронното оборудване на разглежданата бензинова инжекционна система е ограничено до минимум. Когато двигателят е спрян, електрическата горивна помпа е изключена и има по-малко излишен въздух, отколкото при директно впръскване на гориво, но голямата охлаждаща повърхност на стените води до големи загуби на топлина, което причинява спад.
Образуване на въглероден окис CO и въглеводороди CH x
При изгаряне на смес от стехиометричен състав трябва да се образуват безвредни въглероден диоксид CO 2 и водни пари, а ако има липса на въздух поради факта, че част от горивото изгаря непълно, допълнителен токсичен въглероден оксид CO и неизгорели въглеводороди CH трябва да се образува x.
Тези вредни компоненти на отработените газове могат да бъдат изгорени и обезвредени. За целта е необходимо със специален компресор К (фиг. 2) да се подава свеж въздух до място в изпускателния тръбопровод, където могат да се изгорят вредните продукти от непълното изгаряне. Понякога това се прави чрез издухване на въздух директно върху горещия изпускателен клапан.
По правило термичен реактор за допълнително изгаряне на CO и CH x се намира непосредствено зад двигателя директно на изхода на отработените газове. Отработените газове M се подават в центъра на реактора и се отстраняват от неговата периферия в изпускателния тръбопровод V. Външната повърхност на реактора е с топлоизолация I.
В най-горещата централна част на реактора има горивна камера, нагрявана от отработени газове, където се изгарят продуктите от непълното изгаряне на горивото. При това се отделя топлина, която поддържа високата температура на реактора.
Неизгорелите компоненти в отработените газове могат да бъдат окислени без изгаряне с помощта на катализатор. За да направите това, е необходимо да добавите вторичен въздух към отработените газове, необходими за окисляване, чиято химическа реакция ще се извърши от катализатора. Това също отделя топлина. Катализаторът обикновено е редки и благородни метали, така че е много скъп.
Катализаторите могат да се използват във всеки тип двигател, но имат относително кратък експлоатационен живот. Ако в горивото има олово, повърхността на катализатора бързо се отравя и той става неизползваем. Производството на високооктанов бензин без оловни антидетонатори е доста сложен процес, който изразходва много масло, което е икономически неизгодно при недостиг на масло. Ясно е, че доизгарянето на гориво в топлинен реактор води до загуби на енергия, въпреки че при горенето се отделя топлина, която може да се използва. Ето защо е препоръчително да се организира процесът в двигателя по такъв начин, че при изгаряне на гориво в него да се образува минимално количество вредни вещества. В същото време трябва да се отбележи, че за да се спазят бъдещите законодателни изисквания, използването на катализатори ще бъде неизбежно.
Образуване на азотни оксиди NO x
При високи температури на горене в условия на стехиометричен състав на сместа се образуват вредни за здравето азотни оксиди. Намаляването на емисиите на азотни съединения е свързано с определени трудности, тъй като условията за тяхното намаляване съвпадат с условията за образуване на вредни продукти от непълно изгаряне и обратно. В същото време температурата на горене може да бъде намалена чрез въвеждане на малко инертен газ или водна пара в сместа.
За тази цел е препоръчително охладените отработени газове да се рециркулират във всмукателния колектор. Полученото намаляване на мощността изисква по-богата смес, по-голям отвор на дроселовата клапа, което увеличава общите емисии на вредни CO и CH x от отработените газове.
Рециркулацията на отработените газове, съчетана с намаляване на съотношението на компресия, променливо газоразпределение и забавено запалване, може да намали NO x с до 80%.
Азотните оксиди се отстраняват от отработените газове, като се използват и каталитични методи. В този случай отработените газове първо преминават през редукционен катализатор, в който съдържанието на NO x се намалява, а след това, заедно с допълнителен въздух, през окислителен катализатор, където CO и CH x се елиминират. Диаграма на такава двукомпонентна система е показана на фиг. 3.
За да се намали съдържанието на вредни вещества в отработените газове, се използват така наречените α-сонди, които могат да се използват и в комбинация с двукомпонентен катализатор. Особеността на системата с α-сонда е, че към катализатора не се подава допълнителен въздух за окисление, но α-сондата постоянно следи съдържанието на кислород в отработените газове и контролира подаването на гориво, така че съставът на сместа винаги да съответства на стехиометричната. В този случай CO, CH x и NO x ще присъстват в отработените газове в минимални количества.
Принципът на действие на α-сондата е, че в тесен диапазон близо до стехиометричния състав на сместа α = 1 напрежението между вътрешната и външната повърхност на сондата се променя рязко, което служи като управляващ импулс за устройството, което регулира подаването на гориво. Чувствителният елемент 1 на сондата е изработен от циркониев диоксид, а повърхностите му 2 са покрити със слой платина. Характеристиките на напрежението U между вътрешната и външната повърхност на чувствителния елемент са показани на фиг. 4.
Други токсични вещества
Антидетонаторите, като тетраетилолово, обикновено се използват за повишаване на октановото число на горивото. За да се предотврати отлагането на оловни съединения по стените на горивната камера и клапаните, се използват така наречените акцептори, по-специално дибромоетил.
Тези съединения навлизат в атмосферата с изгорелите газове и замърсяват растителността край пътищата. Когато оловните съединения попаднат в човешкото тяло с храната, те имат вредно въздействие върху човешкото здраве. Отлагането на олово в катализаторите на отработените газове вече беше споменато. В тази връзка важна задача в момента е премахването на оловото от бензина.
Маслото, влизащо в горивната камера, не изгаря напълно и съдържанието на CO и CH x в отработените газове се увеличава. За да се елиминира това явление, е необходима висока плътност на буталните пръстени и поддържане на добро техническо състояние на двигателя.
Изгарянето на големи количества масло е особено характерно за двутактовите двигатели, при които то се добавя към горивото. Отрицателните последици от използването на смеси бензин-масло се смекчават частично чрез дозиране на маслото със специална помпа в съответствие с натоварването на двигателя. Подобни трудности съществуват при използване на двигателя на Wankel.
Бензиновите пари също имат вредно въздействие върху човешкото здраве. Следователно вентилацията на картера трябва да се извършва по такъв начин, че газовете и парите, проникващи в картера поради лошо уплътняване, да не навлизат в атмосферата. Изтичането на бензинови пари от резервоара за гориво може да бъде предотвратено чрез адсорбция и засмукване на парите във всмукателната система. Изтичането на масло от двигателя и скоростната кутия и замърсяването на автомобила в резултат на това с масла също са забранени с цел поддържане на чиста околна среда.
Намаляването на консумацията на масло е също толкова важно от икономическа гледна точка, колкото и спестяването на гориво, тъй като маслата са значително по-скъпи от горивото. Редовната проверка и поддръжка ще намалят разхода на масло поради неизправности на двигателя. Течове на масло в двигателя могат да се наблюдават например поради лошо уплътняване на капака на главата на цилиндъра. Поради изтичане на масло двигателят се замърсява, което може да причини пожар.
Изтичането на масло също е опасно поради ниската плътност на уплътнението на коляновия вал. В този случай разходът на масло се увеличава значително и колата оставя мръсни следи по пътя.
Замърсяването на автомобил с масло е много опасно, а маслените петна под автомобила са основание за забрана на експлоатацията му.
Течът на масло от уплътнението на коляновия вал може да попадне в съединителя и да доведе до приплъзване. По-негативните последици обаче са причинени от навлизането на масло в горивната камера. И въпреки че разходът на масло е сравнително малък, непълното му изгаряне увеличава емисиите на вредни компоненти с отработените газове. Изгарянето на масло се проявява в прекомерно пушене на автомобила, което е типично за, както и значително износени четиритактови двигатели.
При четиритактовите двигатели маслото прониква в горивната камера през буталните пръстени, което е особено забележимо, когато има голямо износване на тях и цилиндъра. Основната причина за проникване на масло в горивната камера е неравномерното прилягане на компресионните пръстени към обиколката на цилиндъра. Маслото се източва от стените на цилиндъра през процепите на пръстена за скрепер на маслото и отворите в неговия жлеб.
През пролуката между пръта и водача на всмукателния клапан маслото лесно прониква във всмукателния колектор, където има вакуум. Това е особено често при използване на масла с нисък вискозитет. Консумацията на масло през този уред може да бъде предотвратена чрез използване на гумено уплътнение в края на водача на клапана.
Картерните газове на двигателя, които съдържат много вредни вещества, обикновено се изпускат през специален тръбопровод във всмукателната система. Влизайки от него в цилиндъра, картерните газове изгарят заедно със сместа въздух-гориво.
Маслата с нисък вискозитет намаляват загубите от триене, подобряват работата на двигателя и намаляват разхода на гориво. Въпреки това не се препоръчва използването на масла с вискозитет, по-нисък от предписания от стандартите. Това може да причини увеличен разход на масло и повишено износване на двигателя.
Поради необходимостта от пестене на масло, събирането и използването на отработено масло стават все по-важни въпроси. Чрез регенериране на стари масла е възможно да се получи значително количество висококачествени течни смазочни материали и в същото време да се предотврати замърсяването на околната среда чрез спиране на изхвърлянето на използвани масла във водните потоци.
Определяне на допустимото количество вредни вещества
Отстраняването на вредни вещества от отработените газове е доста трудна задача. Във високи концентрации тези компоненти са много вредни за здравето. Разбира се, невъзможно е моментално да се промени настоящата ситуация, особено по отношение на използвания автомобилен парк. Поради това законовите изисквания за мониторинг на съдържанието на вредни вещества в отработените газове са предназначени за произведени нови превозни средства. Тези разпоредби ще бъдат постепенно подобрени, като се вземат предвид новите постижения в науката и технологиите.
Пречистването на отработените газове е свързано с увеличаване на разхода на гориво с почти 10%, намаляване на мощността на двигателя и увеличаване на цената на автомобила. В същото време разходите за поддръжка на автомобила също се увеличават. Катализаторите също са скъпи, защото компонентите им са направени от редки метали. Срокът на експлоатация трябва да бъде изчислен за 80 000 км пробег на автомобила, но това все още не е постигнато. Използваните в момента катализатори издържат около 40 000 км и използват бензин без примеси на олово.
Сегашната ситуация поставя под въпрос ефективността на строгите разпоредби относно съдържанието на вредни примеси, тъй като това води до значително увеличение на цената на автомобила и неговата експлоатация и в крайна сметка води до повишена консумация на масло.
Все още не е възможно да се изпълнят строгите изисквания за чистота на отработените газове, поставени в бъдеще при сегашното състояние на бензиновите и дизеловите двигатели. Ето защо е препоръчително да се обърне внимание на радикална промяна в електроцентралата на механичните превозни средства.