Testul include 15 sarcini. Se alocă 1 oră 30 de minute (90 de minute) pentru finalizarea lucrării de chimie.
Din cursul dumneavoastră de chimie cunoașteți următoarele metode de separare a amestecurilor: sedimentare, filtrare, distilare (distilare), acțiune magnetică, evaporare, cristalizare.
Figurile 1-3 prezintă situații în care sunt aplicate aceste metode de cunoaștere.
Care dintre metodele prezentate în figuri NU POATE fi utilizate pentru a separa amestecul:
1) acetonă şi butanol-1;
2) argilă și nisip de râu;
3) sulfat de bariu și acetonă?
Arată răspunsul
Figura prezintă un model al structurii electronice a unui atom al unui anumit element chimic.
Pe baza analizei modelului propus:
1) Identificați elementul chimic al cărui atom are o astfel de structură electronică.
2) Indicați numărul perioadei și numărul grupului în Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev, în care se află acest element.
3) Stabiliți dacă substanța simplă formată de acest element chimic este un metal sau nemetal.
Arată răspunsul
Li; 2; 1 (sau eu); metal
Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev este un depozit bogat de informații despre elementele chimice, proprietățile lor și proprietățile compușilor lor, despre modelele de modificări ale acestor proprietăți, despre metodele de obținere a substanțelor, precum și despre localizarea lor în natură. De exemplu, se știe că odată cu creșterea numărului atomic al unui element chimic în perioade, electronegativitatea atomilor crește, iar în grupuri scade.
Având în vedere aceste modele, aranjați următoarele elemente în ordinea descrescătoare a electronegativității: B, C, N, Al. Notați denumirile elementelor în ordinea corectă.
Arată răspunsul
N → C → B → Al
Mai jos sunt enumerate proprietățile caracteristice ale substanțelor care au o structură moleculară și atomică.
Proprietățile caracteristice ale substanțelor
structura moleculara
fragil;
Refractar;
nevolatil;
Soluțiile și topiturile conduc curentul electric.
structura ionică
Solid în condiții normale;
fragil;
Refractar;
nevolatil;
Insolubil în apă, nu conduc electricitatea.
Folosind aceste informații, determinați ce structură au substanțele: diamantul C și hidroxidul de potasiu KOH. Scrieți răspunsul dvs. în spațiul oferit.
1. Diamond S
2. Hidroxid de potasiu KOH
Arată răspunsul
Diamantul C are o structură atomică, hidroxidul de potasiu KOH are o structură ionică
Oxizii sunt împărțiți în mod convențional în patru grupuri, așa cum se arată în diagramă. În această diagramă, pentru fiecare dintre cele patru grupuri, completați denumirile lipsă ale grupurilor sau formulelor chimice ale oxizilor (un exemplu de formule) aparținând acestui grup.
Arată răspunsul
Elemente de răspuns:
Se notează numele grupelor: amfoter, de bază; Se notează formulele substanțelor grupelor corespunzătoare.
(Alte formulări ale răspunsului sunt permise fără a denatura sensul acestuia.)
Citiți următorul text și finalizați sarcinile 6-8
Carbonatul de sodiu (carbonat de sodiu, Na 2 CO 3 ) este utilizat în producția de sticlă, fabricarea săpunului și producerea de pulberi de spălat și curățare, emailuri, pentru obținerea colorantului ultramarin. De asemenea, este folosit pentru a înmuia apa cazanelor cu abur și în general pentru a reduce duritatea apei. În industria alimentară, carbonații de sodiu sunt înregistrați ca aditiv alimentar E500 - un regulator de aciditate, un agent de dospire și un agent antiaglomerant.
Carbonatul de sodiu poate fi obținut prin reacția alcaline și a dioxidului de carbon. În 1861, inginerul chimist belgian Ernest Solvay a brevetat o metodă de producere a sifonului care este folosită și astăzi. Cantități echimolare de amoniac și dioxid de carbon sunt trecute într-o soluție saturată de clorură de sodiu. Reziduul precipitat de bicarbonat de sodiu ușor solubil este filtrat și calcinat (calcinat) prin încălzire la 140-160 ° C, timp în care se transformă în carbonat de sodiu.
Medicul roman Dioscorides Pedanius a scris despre sodă ca o substanță care șuiera cu eliberarea de gaz atunci când era expusă la acizi cunoscuți până atunci - CH 3 COOH acetic și H 2 SO 4 sulfuric.
1) Notați ecuația moleculară specificată în text pentru reacția de producere a carbonatului de sodiu prin interacțiunea dintre alcalii și dioxidul de carbon.
2) Ce este săpunul din punct de vedere chimic?
Arată răspunsul
1) 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
2) Săpunul din punct de vedere chimic este o sare de sodiu sau de potasiu a unuia dintre acizii carboxilici superiori (palmitic, stearic...)
1) Notați sub formă moleculară ecuația specificată în text pentru descompunerea bicarbonatului de sodiu, care duce la formarea carbonului de sodiu.
2) Ce este „duritatea apei”?
Arată răspunsul
1) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O
2) Un semn al unei reacții este formarea unui precipitat alb de carbonat de calciu
1) Notați în formă ionică prescurtată ecuația de interacțiune a sodei cu acidul acetic specificată în text.
2) Căror electroliți - puternici sau slabi - aparține carbonatul de sodiu?
Arată răspunsul
1) Ca(OH) 2 + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + CaSO 4 ↓
2) Ca urmare a reacției, hidroxidul de fier precipită și conținutul de fier din apă scade semnificativ
Schema reacției redox este dată:
HIO3 + H2O2 → I2 + O2 + H2O
1) Creați o balanță electronică pentru această reacție.
2) Precizați agentul oxidant și agentul reducător.
3) Aranjați coeficienții în ecuația reacției.
Arată răspunsul
1) A fost întocmit un bilanţ electronic:
2) Se indică faptul că agentul de oxidare este I +5 (sau acid iod), agentul de reducere este O -1 (sau peroxid de hidrogen);
3) S-a întocmit ecuația reacției:
2НIO 3 + 5Н 2 O 2 = I 2 + 5O 2 + 6Н 2 O
Schema de transformare este data:
P → P 2 O 5 → Ca 3 (PO 4) 2 → Ca (H 2 PO 4) 2
Scrieți ecuațiile reacțiilor moleculare care pot fi utilizate pentru a efectua aceste transformări.
Arată răspunsul
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
Stabiliți o corespondență între clasa de substanțe organice și formula reprezentantului acesteia: pentru fiecare poziție indicată printr-o literă, selectați poziția corespunzătoare indicată printr-un număr.
CLASA DE SUBSTANȚE
A) 1,2-dimetil benzen
Testul nr 1 clasa a XI-a
Opțiunea 1.
Din cursul tău de chimie știi următoarele:moduri separarea amestecurilor:
.
moduri.
Fig.1 Fig.2 Fig.3
1) făină din pilitură de fier care a intrat în ea;
2) apă din sărurile anorganice dizolvate în ea?
amestecuri. (
Faina si cei prinsi in eapilitură de fier
Apă cu săruri anorganice dizolvate în ea
element.
acest element chimic.
Scrieți răspunsurile dvs. în tabel
Simbolchimic
element
Perioada nr.
Numărul grupului
Metal/nemetal
3. Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev - un depozit bogat
despre apariția lor în natură. De exemplu, se știe că odată cu creșterea numărului de serie
a unui element chimic, în perioade razele atomilor scad, iar în grupe cresc.
Luând în considerare aceste modele, aranjați în ordinea creșterii razelor atomice
următoarele elemente:C, Si, Al, N.
secvente.
4.
stat;
fierbere și topire;
neconductiv;
fragil;
refractar;
nevolatile;
curent electric
Folosind aceste informații, determinați ce structură au substanțele azotului N 2
și sare de masă NaCl. (dați un răspuns detaliat).
2
produse si dulciuri.
de
CO2
dioxid de carbon din aer.
conţine substanţe (de exemplu,acizi
mentionate in text .
6.
.
9. Deși plantele și animalele au nevoie de compuși ai fosforului ca element care face parte din substanțele vitale, poluarea apelor naturale cu fosfați are un efect extrem de negativ asupra stării corpurilor de apă. Deversarea fosfaților cu apele uzate determină dezvoltarea rapidă a algelor albastre-verzi, iar activitatea vitală a tuturor celorlalte organisme este inhibată. Determinați numărul de cationi și anioni formați în timpul disocierii a 25 moli de ortofosfat de sodiu.
10. Da o explicatie:Uneori, în zonele rurale, femeile combină vopsirea părului cu henna cu spălarea într-o baie rusească. De ce culoarea devine mai intensă?
11.
H 2 S + Fe 2 O 3 → FeS + S + H 2 O.
12. Propanul arde cu niveluri scăzute de emisii toxice în atmosferă, așa că este folosit ca sursă de energie în multe aplicații, cum ar fi gazul
Ce volum de dioxid de carbon (CO) se formează în timpul arderii complete a 4,4 g de propan?
13. În medicină, o soluție salină este o soluție de 0,9% de clorură de sodiu în apă. Calculați masa de clorură de sodiu și masa de apă necesară pentru prepararea a 500 g de soluție salină.
Scrieți o soluție detaliată a problemei .
Testul nr 1 clasa a XI-a
Opțiunea 2.
1. Din cursul de chimie știi următoarelemoduri separarea amestecurilor:
sedimentare, filtrare, distilare (distilare), acţiune magnetică, evaporare, cristalizare .
Figurile 1–3 prezintă exemple de utilizare a unora dintre cele enumerate
moduri.
Fig.1 Fig.2 Fig.3
Care dintre următoarele metode de separare a amestecurilor poate fi utilizată pentru purificare:
1) sulf din pilitura de fier care a intrat în el;
2) apă din particule de lut și nisip?
Notați în tabel numărul cifrei și numele metodei de împărțire corespunzătoare
amestecuri. (copiați tabelul în caiet)
2. Figura prezintă un model al structurii electronice a unui atom al unei substanțe chimice
element.
Pe baza analizei modelului propus, finalizați următoarele sarcini:
1) identificați elementul chimic al cărui atom are o astfel de structură electronică;
2) indicați numărul perioadei și numărul grupului în Tabelul periodic al substanțelor chimice
elementele D.I. Mendeleev, în care se află acest element;
3) determinați dacă substanța simplă care se formează este un metal sau nemetal
acest element chimic.
Scrieți răspunsurile dvs. în tabel(desenați masa în caiet)
Simbolchimic
element
Perioada nr.
Numărul grupului
Metal/nemetal
3. Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev - un depozit bogat
informații despre elementele chimice, proprietățile lor și proprietățile compușilor lor,
despre modelele de modificări ale acestor proprietăți, despre metodele de obținere a substanțelor, precum și
despre apariția lor în natură. De exemplu, se știe că electronegativitatea unui element chimic crește în perioade și scade în grupuri.
Având în vedere aceste modele, aranjați în ordinea creșterii electronegativității
următoarele elemente:F, Na, N, Mg. Notați denumirile elementelor în necesar
secvente.
4. Tabelul de mai jos enumeră proprietățile caracteristice ale substanțelor care au o structură moleculară și ionică.
în condiții normale sunt lichide,agregat gazos și solid
stat;
au temperaturi scăzute
fierbere și topire;
neconductiv;
au conductivitate termică scăzută
solid în condiții normale;
fragil;
refractar;
nevolatile;
efectuate în topituri și soluții
curent electric
Folosind aceste informații, determinați ce structură au substanțele oxigenului O 2
și sifon Na 2 CO 3 . (dați un răspuns detaliat).
Industria alimentară utilizează aditivul alimentar E526, care
este hidroxid de calciu Ca(OH)2 . Își găsește aplicație în producție:
sucuri de fructe, alimente pentru copii, castraveti murati, sare de masa, produse de cofetarie
produse si dulciuri.
Este posibil să se producă hidroxid de calciu la scară industrialăde
amestecarea oxidului de calciu cu apa , acest proces se numește stingere.
Hidroxidul de calciu este utilizat pe scară largă în producerea unor astfel de materiale de construcție.
materiale precum var, tencuiala si mortare de gips. Acest lucru se datorează abilității sale
interacționează cu dioxidul de carbon CO2 cuprinse în aer. Aceasta este aceeași proprietate
soluția de hidroxid de calciu este utilizată pentru măsurarea conținutului cantitativ
dioxid de carbon din aer.
O proprietate utilă a hidroxidului de calciu este capacitatea sa de a acționa ca
floculant care purifică apele uzate din particulele suspendate și coloidale (inclusiv
săruri de fier). De asemenea, este folosit pentru a crește pH-ul apei, deoarece apa naturală
conţine substanţe (de exemplu,acizi ), provocând coroziune în conductele sanitare.
5. Scrieți o ecuație moleculară pentru reacția de a produce hidroxid de calciu, care
mentionate in text .
6. Explicați de ce acest proces se numește stingere.
7. Scrieți o ecuație moleculară pentru reacția dintre hidroxidul de calciu și dioxidul de carbon
gaz, care a fost menționat în text. Explicați ce caracteristici ale acestei reacții fac posibilă utilizarea ei pentru a detecta dioxidul de carbon din aer.
8. Scrieți o ecuație ionică prescurtată pentru reacția menționată în text între
hidroxid de calciu și acid clorhidric .
9. Deși plantele și animalele au nevoie de compuși ai fosforului ca element care face parte din substanțele vitale, poluarea apelor naturale cu fosfați are un efect extrem de negativ asupra stării corpurilor de apă. Deversarea fosfaților cu apele uzate determină dezvoltarea rapidă a algelor albastre-verzi, iar activitatea vitală a tuturor celorlalte organisme este inhibată. Determinați numărul de cationi și anioni formați în timpul disocierii a 15 moli de ortofosfat de potasiu.
10. Dați o explicație:De ce toate tipurile de coafare se fac de obicei folosind căldură?
11. Este dată schema reacției redox
Aranjați coeficienții. Înregistrați-vă soldul electronic.
Specificați agentul oxidant și agentul reducător.
12. Propanul arde cu niveluri scăzute de emisii toxice în atmosferă, deci este folosit ca sursă de energie în multe zone, cum ar fi gazul
brichete și la încălzirea caselor de la țară.
Ce volum de dioxid de carbon (CO) se formează în timpul arderii complete a 5 g de propan?
Scrieți o soluție detaliată a problemei.
13. Farmacistul trebuie să pregătească o soluție de iod 5%, care este utilizată pentru tratarea rănilor.
Ce volum de soluție poate prepara un farmacist din 10 g de iod cristalin dacă densitatea soluției ar trebui să fie de 0,950 g/ml?
Creșterea motorizării aduce cu sine necesitatea măsurilor de protecție a mediului. Aerul din orașe este din ce în ce mai poluat cu substanțe dăunătoare sănătății umane, în special monoxid de carbon, hidrocarburi nearse, oxizi de azot, compuși de plumb, compuși de sulf etc. În mare măsură, acestea sunt produse ale arderii incomplete a combustibililor utilizați în întreprinderi, în viața de zi cu zi și, de asemenea, în motoarele de automobile.
Alături de substanțele toxice în timpul funcționării mașinilor, zgomotul acestora are și un efect dăunător asupra populației. Recent, în orașe, nivelul de zgomot a crescut cu 1 dB anual, așa că este necesar nu numai oprirea creșterii nivelului general de zgomot, ci și reducerea acestuia. Expunerea constantă la zgomot provoacă boli nervoase și reduce capacitatea de muncă a oamenilor, în special a celor implicați în activitate mentală. Motorizarea aduce zgomot în locuri liniștite și îndepărtate anterior. Din păcate, reducerii zgomotului generat de mașinile de prelucrare a lemnului și agricole nu i s-a acordat încă atenția cuvenită. Un ferăstrău cu lanț creează zgomot într-o mare parte a pădurii, ceea ce provoacă schimbări în condițiile de viață ale animalelor și provoacă adesea dispariția anumitor specii.
Cea mai comună sursă de critică este însă poluarea aerului de la gazele de eșapament ale vehiculelor.
În timpul traficului aglomerat, gazele de eșapament se acumulează lângă suprafața solului și în prezența radiațiilor solare, în special în orașele industriale situate în bazine slab ventilate, se formează așa-numitul smog. Atmosfera este atât de poluată încât rămânerea în ea este dăunătoare sănătății. Ofițerii de circulație staționați la unele intersecții aglomerate folosesc măști de oxigen pentru a-și menține sănătatea. Deosebit de dăunător este monoxidul de carbon relativ greu situat lângă suprafața pământului, care pătrunde în etajele inferioare ale clădirilor și garajelor și a dus de mai multe ori la decese.
Reglementările legislative limitează conținutul de substanțe nocive din gazele de eșapament ale vehiculelor și devin din ce în ce mai stricte (Tabelul 1).
Reglementările reprezintă o mare preocupare pentru producătorii de automobile; ele afectează indirect și eficiența transportului rutier.
Pentru arderea completă a combustibilului, se poate permite un exces de aer pentru a asigura o bună mișcare a combustibilului cu acesta. Excesul de aer necesar depinde de gradul de amestecare a combustibilului cu aerul. În motoarele cu carburator, este alocat un timp considerabil pentru acest proces, deoarece calea combustibilului de la dispozitivul de formare a amestecului la bujie este destul de lungă.
Un carburator modern permite formarea diferitelor tipuri de amestecuri. Cel mai bogat amestec este necesar pentru pornirea la rece a motorului, deoarece o parte semnificativă a combustibilului se condensează pe pereții galeriei de admisie și nu intră imediat în cilindru. În acest caz, doar o mică parte din fracțiunile ușoare ale combustibilului se evaporă. Când motorul se încălzește, este necesar și un amestec bogat.
Când vehiculul este în mișcare, compoziția amestecului aer-combustibil ar trebui să fie slabă, ceea ce va asigura o eficiență bună și un consum specific scăzut de combustibil. Pentru a obține puterea maximă a motorului, trebuie să aveți un amestec bogat pentru a utiliza pe deplin întreaga masă de aer care intră în cilindru. Pentru a asigura calități dinamice bune ale motorului atunci când supapa de accelerație este deschisă rapid, este necesar să se alimenteze suplimentar o anumită cantitate de combustibil în conducta de admisie, care compensează combustibilul care s-a depus și s-a condensat pe pereții conductei ca un rezultat al creșterii presiunii din acesta.
Pentru a asigura o bună amestecare a combustibilului cu aerul, trebuie creată o viteză și rotație mare a aerului. Dacă secțiunea transversală a difuzorului carburatorului este constantă, atunci la turații mici ale motorului, pentru o bună formare a amestecului, viteza aerului în acesta este scăzută, iar la viteze mari, rezistența difuzorului duce la o scădere a masei de aer care intră în motor. Acest dezavantaj poate fi eliminat prin utilizarea unui carburator cu secțiune variabilă a difuzorului sau a injecției de combustibil în galeria de admisie.
Există mai multe tipuri de sisteme de injecție a benzinei în galeria de admisie. În cele mai frecvent utilizate sisteme, combustibilul este furnizat printr-o duză separată pentru fiecare cilindru, ceea ce asigură distribuția uniformă a combustibilului între cilindri și elimină sedimentarea și condensarea combustibilului pe pereții reci ai galeriei de admisie. Este mai ușor să apropii cantitatea de combustibil injectat de cantitatea optimă cerută de motor în acest moment. Nu este nevoie de un difuzor, iar pierderile de energie care apar atunci când aerul trece prin acesta sunt eliminate. Un exemplu de astfel de sistem de alimentare cu combustibil este sistemul de injecție Bosch K-Jetronic utilizat frecvent.
Schema acestui sistem este prezentată în Fig. 1. Țeava conică 1, în care se mișcă supapa 3 pe pârghia 2, este proiectată astfel încât ridicarea supapei să fie proporțională cu debitul de aer în masă. Ferestrele 5 pentru trecerea combustibilului sunt deschise de bobina 6 din corpul regulatorului atunci când pârghia se mișcă sub influența fluxului de aer care intră. Modificările necesare în compoziția amestecului în conformitate cu caracteristicile individuale ale motorului sunt realizate prin forma țevii conice. Pârghia cu supapă este echilibrată de o contragreutate, forțele de inerție în timpul vibrațiilor vehiculului nu afectează supapa.
 |
| Orez. 1. Sistem de injecție a benzinei Bosch K-Jetronic: |
|---|
| 1 - conducta de admisie; 2 - pârghia supapei plăcii de aer; 3 - supapă cu placă de aer; 4 - supapă de accelerație; 5 - ferestre; 6 - bobină de dozare; 7 - șurub de reglare; 8 - injector de combustibil; 9 - camera inferioară a regulatorului; 10 - robinet de distributie; 11 - membrana de otel; 12 - scaun supapă; 13 - arc supapă de distribuție; 14 - supapă reducătoare de presiune; 15 - pompa de combustibil; 16 - rezervor de combustibil; 17 - filtru de combustibil; 18 - regulator presiune combustibil; 19 - regulator suplimentar de alimentare cu aer; 20 - supapă de bypass de combustibil; 21 - injector de combustibil cu pornire la rece; 22 - termostat senzor temperatura apei. |
Debitul de aer care intră în motor este controlat de supapa de accelerație 4. Amortizarea vibrațiilor supapelor și, odată cu aceasta, a bobinei, care apar la turații scăzute ale motorului din cauza pulsațiilor presiunii aerului în galeria de admisie, se realizează prin jeturile din sistemul de alimentare cu combustibil. Pentru a regla cantitatea de combustibil furnizată, se folosește și șurubul 7 situat în pârghia supapei.
Între fereastra 5 și duza 8 se află o supapă de distribuție 10, care menține, cu ajutorul unui arc 13 și a unui scaun 12 sprijinit pe membrana 11, o presiune constantă de injecție în duza duzei de 0,33 MPa la o presiune în fata supapei de 0,47 MPa.
Combustibilul din rezervorul 16 este alimentat de o pompă electrică de combustibil 15 printr-un regulator de presiune 18 și un filtru de combustibil 17 în camera inferioară 9 a carcasei regulatorului. Presiunea constantă a combustibilului în regulator este menținută prin supapa de reducere a presiunii 14. Regulatorul cu diafragmă 18 este proiectat să mențină presiunea combustibilului atunci când motorul nu este pornit. Acest lucru previne formarea pungilor de aer și asigură o pornire bună a unui motor fierbinte. De asemenea, regulatorul încetinește creșterea presiunii combustibilului la pornirea motorului și atenuează fluctuațiile acestuia în conductă.
Pornirea la rece a motorului este facilitată de mai multe dispozitive. Supapa de bypass 20, controlată de un arc bimetalic, deschide conducta de scurgere în rezervorul de combustibil în timpul pornirii la rece, ceea ce reduce presiunea combustibilului la capătul bobinei. Acest lucru deranjează echilibrul manetei și aceeași cantitate de aer care intră va corespunde unui volum mai mare de combustibil injectat. Un alt dispozitiv este regulatorul suplimentar de alimentare cu aer 19, a cărui diafragmă este, de asemenea, deschisă de un arc bimetalic. Este nevoie de aer suplimentar pentru a depăși rezistența crescută la frecare a unui motor rece. Al treilea dispozitiv este injectorul de combustibil cu pornire la rece 21, controlat de un termostat 22 din mantaua de apă a motorului, care menține injectorul deschis până când lichidul de răcire a motorului atinge o temperatură setată.
Echipamentul electronic al sistemului de injecție de benzină considerat este limitat la minimum. Pompa electrică de combustibil este oprită când motorul este oprit și există mai puțin exces de aer decât la injecția directă de combustibil, totuși, suprafața mare de răcire a pereților duce la pierderi mari de căldură, ceea ce provoacă o scădere.
Formarea monoxidului de carbon CO și a hidrocarburilor CH x
Când este ars un amestec de compoziție stoechiometrică, ar trebui să se formeze dioxid de carbon CO 2 inofensiv și vapori de apă, iar dacă există o lipsă de aer din cauza faptului că o parte din combustibil arde incomplet, monoxid de carbon toxic suplimentar CO și hidrocarburi nearse CH x ar trebui format.
Aceste componente dăunătoare ale gazelor de eșapament pot fi arse și făcute inofensive. În acest scop, este necesar să se furnizeze aer proaspăt cu un compresor special K (Fig. 2) într-un loc din conducta de evacuare unde pot fi arse produse nocive de ardere incompletă. Uneori, acest lucru se face prin suflarea aerului direct pe supapa de evacuare fierbinte.
De regulă, un reactor termic pentru arderea ulterioară a CO și CH x este situat imediat în spatele motorului, direct la evacuarea gazelor de eșapament. Gazele de evacuare M sunt furnizate în centrul reactorului și îndepărtate de la periferia acestuia în conducta de evacuare V. Suprafața exterioară a reactorului are izolație termică I.
În partea centrală cea mai fierbinte a reactorului se află o cameră de foc, încălzită cu gazele de eșapament, unde sunt arse produsele de ardere incompletă a combustibilului. Aceasta eliberează căldură, care menține temperatura ridicată a reactorului.
Componentele nearse din gazele de eșapament pot fi oxidate fără ardere folosind un catalizator. Pentru a face acest lucru, este necesar să adăugați aer secundar la gazele de evacuare, necesar pentru oxidare, a cărui reacție chimică va fi efectuată de catalizator. Acest lucru eliberează și căldură. Catalizatorul este de obicei din metale rare și prețioase, deci este foarte scump.
Catalizatorii pot fi utilizați în orice tip de motor, dar au o durată de viață relativ scurtă. Dacă plumbul este prezent în combustibil, suprafața catalizatorului este rapid otrăvită și devine inutilizabilă. Producerea benzinei cu un octan ridicat fără agenți anti-detonații cu plumb este un proces destul de complex care consumă mult ulei, ceea ce nu este fezabil din punct de vedere economic dacă există o lipsă de ulei. Este clar că arderea ulterioară a combustibilului într-un reactor termic duce la pierderi de energie, deși arderea eliberează căldură care poate fi utilizată. Prin urmare, este recomandabil să organizați procesul în motor în așa fel încât atunci când combustibilul arde în el, să se formeze o cantitate minimă de substanțe nocive. Totodată, trebuie menționat că pentru a se conforma cerințelor legislative viitoare, utilizarea catalizatorilor va fi inevitabilă.
Formarea oxizilor de azot NO x
Oxizii de azot, care sunt dăunători sănătății, se formează la temperaturi ridicate de ardere în condițiile unei compoziții de amestec stoichiometric. Reducerea emisiilor de compuși cu azot este asociată cu anumite dificultăți, deoarece condițiile pentru reducerea acestora coincid cu condițiile pentru formarea de produse nocive de ardere incompletă și invers. În același timp, temperatura de ardere poate fi redusă prin introducerea unor gaz inert sau vapori de apă în amestec.
În acest scop, este recomandabil să recirculați gazele de eșapament răcite în galeria de admisie. Scăderea rezultată a puterii necesită un amestec mai bogat, o deschidere mai mare a supapei de accelerație, care crește emisia totală de CO și CH x nocive din gazele de eșapament.
Recircularea gazelor de eșapament, combinată cu o reducere a raportului de compresie, sincronizarea variabilă a supapelor și aprinderea întârziată, poate reduce NO x cu până la 80%.
Oxizii de azot sunt îndepărtați din gazele de eșapament folosind și metode catalitice. În acest caz, gazele de eșapament sunt trecute mai întâi printr-un catalizator de reducere, în care conținutul de NO x este redus și apoi, împreună cu aer suplimentar, printr-un catalizator de oxidare, unde CO și CH x sunt eliminate. O diagramă a unui astfel de sistem cu două componente este prezentată în Fig. 3.
Pentru a reduce conținutul de substanțe nocive din gazele de eșapament, se folosesc așa-numitele sonde α, care pot fi utilizate și împreună cu un catalizator cu două componente. Particularitatea sistemului cu o sondă α este că aerul suplimentar pentru oxidare nu este furnizat catalizatorului, dar sonda α monitorizează constant conținutul de oxigen din gazele de evacuare și controlează alimentarea cu combustibil, astfel încât compoziția amestecului întotdeauna corespunde celei stoichiometrice. În acest caz, CO, CH x și NO x vor fi prezente în gazele de eșapament în cantități minime.
Principiul de funcționare al sondei α este că, într-un interval îngust în apropierea compoziției stoechiometrice a amestecului α = 1, tensiunea dintre suprafețele interioare și exterioare ale sondei se modifică brusc, ceea ce servește ca impuls de control pentru dispozitivul care reglează alimentarea cu combustibil. Elementul sensibil 1 al sondei este realizat din dioxid de zirconiu, iar suprafețele sale 2 sunt acoperite cu un strat de platină. Caracteristicile de tensiune U dintre suprafețele interioare și exterioare ale elementului senzor sunt prezentate în Fig. 4.
Alte substante toxice
Agenții antidetonant, cum ar fi plumbul tetraetil, sunt utilizați de obicei pentru a crește numărul octanic al combustibilului. Pentru a preveni depunerea compușilor de plumb pe pereții camerei de ardere și ai supapelor, se folosesc așa-numiții scavengers, în special dibromoetil.
Acești compuși intră în atmosferă cu gazele de eșapament și poluează vegetația de-a lungul drumurilor. Când compușii de plumb intră în corpul uman cu alimente, aceștia au un efect dăunător asupra sănătății umane. Depunerea de plumb în catalizatorii gazelor de eșapament a fost deja menționată. În acest sens, o sarcină importantă în prezent este eliminarea plumbului din benzină.
Uleiul care intră în camera de ardere nu arde complet, iar conținutul de CO și CH x din gazele de evacuare crește. Pentru a elimina acest fenomen, sunt necesare etanșeitatea ridicată a segmentelor pistonului și menținerea unei bune stări tehnice a motorului.
Arderea unor cantități mari de ulei este tipică în special pentru motoarele în doi timpi, în care se adaugă la combustibil. Consecințele negative ale utilizării amestecurilor benzină-ulei sunt parțial atenuate prin dozarea uleiului cu o pompă specială în funcție de sarcina motorului. Dificultăți similare există atunci când se utilizează motorul Wankel.
Vaporii de benzină au, de asemenea, un efect dăunător asupra sănătății umane. Prin urmare, ventilarea carterului trebuie efectuată în așa fel încât gazele și vaporii care pătrund în carter din cauza etanșării slabe să nu pătrundă în atmosferă. Scurgerea vaporilor de benzină din rezervorul de combustibil poate fi prevenită prin adsorbția și aspirarea vaporilor în sistemul de admisie. Scurgerile de ulei din motor și cutie de viteze și contaminarea vehiculului ca rezultat cu uleiuri sunt, de asemenea, interzise pentru a menține un mediu curat.
Reducerea consumului de ulei este la fel de importantă din punct de vedere economic ca și economisirea combustibilului, deoarece uleiurile sunt semnificativ mai scumpe decât combustibilul. Inspecția și întreținerea regulată vor reduce consumul de ulei din cauza defecțiunilor motorului. Scurgerile de ulei din motor pot fi observate, de exemplu, din cauza etanșării proaste a capacului chiulasei. Din cauza scurgerii de ulei, motorul se murdărește, ceea ce poate provoca un incendiu.
Scurgerile de ulei sunt de asemenea periculoase din cauza etanșeității scăzute a etanșării arborelui cotit. În acest caz, consumul de ulei crește considerabil, iar mașina lasă urme murdare pe drum.
Contaminarea unei mașini cu ulei este foarte periculoasă, iar petele de ulei de sub mașină sunt motive pentru interzicerea funcționării acesteia.
Scurgerile de ulei din etanșarea arborelui cotit poate pătrunde în ambreiaj și poate provoca alunecarea acestuia. Cu toate acestea, consecințe mai negative sunt cauzate de pătrunderea uleiului în camera de ardere. Și deși consumul de ulei este relativ mic, arderea sa incompletă crește emisia de componente nocive cu gazele de eșapament. Arderea uleiului se manifestă prin fumatul excesiv al mașinii, care este tipic pentru motoarele în patru timpi uzate semnificativ.
La motoarele în patru timpi, uleiul pătrunde în camera de ardere prin segmentele pistonului, ceea ce se observă mai ales atunci când există multă uzură a acestora și a cilindrului. Principalul motiv pentru pătrunderea uleiului în camera de ardere este potrivirea neuniformă a inelelor de compresie pe circumferința cilindrului. Uleiul este scurs de pe pereții cilindrului prin fantele inelului de raclere a uleiului și prin găurile din canelura acestuia.
Prin spațiul dintre tijă și ghidajul supapei de admisie, uleiul pătrunde ușor în galeria de admisie, unde există un vid. Acest lucru este obișnuit în special atunci când se utilizează uleiuri cu vâscozitate scăzută. Consumul de ulei prin această unitate poate fi prevenit utilizând o garnitură de cauciuc la capătul ghidajului supapei.
Gazele din carterul motorului, care conțin multe substanțe nocive, sunt de obicei evacuate printr-o conductă specială în sistemul de admisie. Intrând în cilindru din acesta, gazele de carter ard împreună cu amestecul aer-combustibil.
Uleiurile cu vâscozitate scăzută reduc pierderile prin frecare, îmbunătățesc performanța motorului și reduc consumul de combustibil. Cu toate acestea, nu se recomandă utilizarea uleiurilor cu o vâscozitate mai mică decât cea prescrisă de standarde. Acest lucru poate cauza un consum crescut de ulei și o uzură crescută a motorului.
Datorită nevoii de conservare a petrolului, colectarea și utilizarea uleiurilor uzate devin probleme din ce în ce mai importante. Prin regenerarea uleiurilor vechi, este posibilă obținerea unei cantități semnificative de lubrifianți lichizi de înaltă calitate și, în același timp, prevenirea poluării mediului prin oprirea deversării uleiurilor uzate în fluxurile de apă.
Determinarea cantității admisibile de substanțe nocive
Îndepărtarea substanțelor nocive din gazele de eșapament este o sarcină destul de dificilă. În concentrații mari, aceste componente sunt foarte dăunătoare sănătății. Desigur, este imposibil să se schimbe imediat situația actuală, mai ales în ceea ce privește flota de vehicule în uz. Prin urmare, cerințele legale pentru monitorizarea conținutului de substanțe nocive din gazele de eșapament sunt concepute pentru vehiculele noi produse. Aceste reglementări vor fi îmbunătățite treptat ținând cont de noile progrese din știință și tehnologie.
Purificarea gazelor de eșapament este asociată cu o creștere a consumului de combustibil cu aproape 10%, o scădere a puterii motorului și o creștere a costului vehiculului. În același timp, crește și costul întreținerii vehiculelor. Catalizatorii sunt, de asemenea, scumpi, deoarece componentele lor sunt fabricate din metale rare. Durata de viață ar trebui calculată pentru 80.000 km de kilometraj vehicul, dar acest lucru nu a fost încă atins. Catalizatorii utilizați în prezent durează aproximativ 40.000 km și folosesc benzină fără impurități de plumb.
Situația actuală pune sub semnul întrebării eficiența reglementărilor stricte privind conținutul de impurități dăunătoare, deoarece acest lucru determină o creștere semnificativă a costului mașinii și a funcționării acesteia și, în cele din urmă, duce la creșterea consumului de ulei.
Nu este încă posibilă îndeplinirea cerințelor stricte de puritate a gazelor de eșapament propuse în viitor cu starea actuală a motoarelor pe benzină și diesel. Prin urmare, este recomandabil să acordați atenție unei schimbări radicale a centralei electrice a vehiculelor mecanice.