Химия

Задание 124

№1. Дано: процентная концентрация соли MgCl2 в растворе ω=8,7 %, плотность раствора d=1,07 г/см3
Определить нормальность и молярность раствора.
№2. Дано: Раствор, содержащий 33,2 г BaCl2 в 1000 г воды;  = 0.85; Кэб = 0,52; Ккр = 1,86.
Определить температуру кипения и замерзания водного раствора соли.
№3. Дано:
а) Na2CO3,
б) K2SO4,
в) Pb(NO3)2
№ 4. Дано: Объём воды А=2 л; количество [Mg2+]=0,048 г; количество [Ca2+]=0,08 г; количество [HCO3-]=1,22 г.
A = 2, B = 0,048 , C = 0,08 , D = 1,22
Определить все виды жесткости (общую, карбонатную, некарбонатную).
154
№1. Составить формулу мицеллы золя AgBr, полученного при взаимодействии вещества NaBr с избытком вещества AgBr. Для этой мицеллы указать потенциалопреде-ляющие ионы, противоионы, заряд гранулы. Для этого указать электр ...

Задание 124

№1. Дано: процентная концентрация соли MgCl2 в растворе ω=8,7 %, плотность раствора d=1,07 г/см3
Определить нормальность и молярность раствора.
№2. Дано: Раствор, содержащий 33,2 г BaCl2 в 1000 г воды;  = 0.85; Кэб = 0,52; Ккр = 1,86.
Определить температуру кипения и замерзания водного раствора соли.
№3. Дано:
а) Na2CO3,
б) K2SO4,
в) Pb(NO3)2
№ 4. Дано: Объём воды А=2 л; количество [Mg2+]=0,048 г; количество [Ca2+]=0,08 г; количество [HCO3-]=1,22 г.
A = 2, B = 0,048 , C = 0,08 , D = 1,22
Определить все виды жесткости (общую, карбонатную, некарбонатную).
154
№1. Составить формулу мицеллы золя AgBr, полученного при взаимодействии вещества NaBr с избытком вещества AgBr. Для этой мицеллы указать потенциалопреде-ляющие ионы, противоионы, заряд гранулы. Для этого указать электролит, наиболее эф-фективно вызывающий его коагуляцию. Предлагаемые электролиты: KNO3, CaCl2, Al2(SO4)3, Na3PO4. Выбор объяснить.
№2. Дать определение коагулянт, силикагель, поверхностная энергия.184
№1. Дано: C3S+3H2O=C2S*2H2O+Ca(OH)2.
Определить, возможно, ли самопроизвольное осуществление реакции в стандартных ус-ловиях; экзо- или эндотермической является
данная реакция, при каких условиях осуществление реакции приведет к образованию ис-кусственного камня.
№2. Дано: C3A*6H2O; NiSO4*7H2O.
Определить, к какому виду (s-, p- или d-цементу) относится искусственный камень, полу-ченный на основе кристаллогидратов; укажите донор и акцептор электронных пар.
№3. Виды коррозии цемент

Задание 124

№1. Дано: процентная концентрация соли MgCl2 в растворе ω=8,7 %, плотность раствора d=1,07 г/см3
Определить нормальность и молярность раствора.
№2. Дано: Раствор, содержащий 33,2 г BaCl2 в 1000 г воды;  = 0.85; Кэб = 0,52; Ккр = 1,86.
Определить температуру кипения и замерзания водного раствора соли.
№3. Дано:
а) Na2CO3,
б) K2SO4,
в) Pb(NO3)2
№ 4. Дано: Объём воды А=2 л; количество [Mg2+]=0,048 г; количество [Ca2+]=0,08 г; количество [HCO3-]=1,22 г.
A = 2, B = 0,048 , C = 0,08 , D = 1,22
Определить все виды жесткости (общую, карбонатную, некарбонатную).
154
№1. Составить формулу мицеллы золя AgBr, полученного при взаимодействии вещества NaBr с избытком вещества AgBr. Для этой мицеллы указать потенциалопреде-ляющие ионы, противоионы, заряд гранулы. Для этого указать электр олит, наиболее эф-фективно вызывающий его коагуляцию. Предлагаемые электролиты: KNO3, CaCl2, Al2(SO4)3, Na3PO4. Выбор объяснить.
№2. Дать определение коагулянт, силикагель, поверхностная энергия.184
№1. Дано: C3S+3H2O=C2S*2H2O+Ca(OH)2.
Определить, возможно, ли самопроизвольное осуществление реакции в стандартных ус-ловиях; экзо- или эндотермической является
данная реакция, при каких условиях осуществление реакции приведет к образованию ис-кусственного камня.
№2. Дано: C3A*6H2O; NiSO4*7H2O.
Определить, к какому виду (s-, p- или d-цементу) относится искусственный камень, полу-ченный на основе кристаллогидратов; укажите донор и акцептор электронных пар.
№3. Виды коррозии цемент

154
№1. Составить формулу мицеллы золя AgBr, полученного при взаимодействии вещества NaBr с избытком вещества AgBr. Для этой мицеллы указать потенциалопределяющие ионы, противоионы, заряд гранулы. Для этого указать электролит, наиболее эффективно вызывающий его коагуляцию. Предлагаемые электролиты: KNO3, CaCl2, Al2(SO4)3, Na3PO4. Выбор объяснить.
Если взять избыток AgNO3, то формула мицеллы будет иметь вид: {mAgBrnAg+(n-x)NO3-}+xXNO-3. В случае избытка AgBr на поверхности ядра будут адсорбироваться ионы Ag+, которые могли бы увеличить размер ядра и которые имеются в избытке (ионов Br- в растворе не остаётся). На ядре адсорбируются n ионов Ag+ и некоторое количество (n – x) анионов NO3- из раствора, уменьшающих большой положительный заряд ионов серебра. Гранула имеет положительный заряд. Эти заряды гранул препятствуют слипанию коллоидных частиц, что придаёт золям агрегативную устойчивость. Таким образом, коагулирующее действие будут оказывает ионы противоположного знака по отношению к заряду гранулы, т.е. отрицательного заряда. Следовательно, наиболее эффективно вызовет коагуляцию Na3PO4, т.к. РО43- имеет наибольший заряд.
№2. Дать определение коагулянт, силикагель, поверхностная энергия.
Коагулянты (от лат. coagulo - вызываю свёртывание, сгущение) - вещества, введение которых в жидкую среду, содержащую мелкие частицы какого-либо тела, вызывает коагуляцию, т. е. слипание этих частиц.
Под действием коагулянтов образуются крупные скопления слипшихся частиц, выпадающие в виде хлопьев или комков в осадок (коагулят). Эффективными коагулянтами для систем с водной дисперсионной средой являются соли поливалентных металлов (алюминия, железа и др.). В качестве коагулянтов используют также водорастворимые органические высокомолекулярные соединения (полимеры), особенно полиэлектролиты.
Силикагель, высушенный гель поликремниевой кислоты, твёрдый гидрофильный сорбент. По химическому составу силикагель, — двуокись кремния SiO2 (кремнезём), по структуре — высокопористое тело, образованное мельчайшими сросшимися сферическими частицами. Получают силикагель следующим образом: действуют на раствор силиката натрия или калия (жидкое стекло) соляной или серной кислотой, а затем затвердевший продукт разламывают на куски, промывают водой, сушат, измельчают, фракционируют и прокаливают для полного удаления влаги. Товарный силикагель выпускают в виде зёрен или шаровидных гранул размером от 5—7 до 10-2мм. Различные марки силикагеля имеют средний эффективный диаметр пор 20—150 Å и поверхность удельную 102—103м2/г. Силикагель используют для поглощения паров воды и органических растворителей, адсорбционной очистки неполярных жидкостей, в газовой и жидкостной хроматографии для разделения спиртов, аминокислот, витаминов, антибиотиков и др. Крупнопористые силикагели применяются как носители катализаторов.
Поверхностная энергия, энергия, сосредоточенная на границе раздела фаз, избыточная по сравнению с энергией в объеме. При увеличении поверхности раздела фаз уд. полная поверхностная энергия (на единицу поверхности) характеризует увеличение энергии системы. Она равна сумме мех. работы s образования единицы площади поверхности и поглощаемой при этом теплоты q. B обратимом изотермическом процессе , где Т-абс. т-ра, —-уд. поверхностная энтропия (связанная энергия). Обычно, говоря о поверхностной энергии, имеют в виду уд. свободную поверхностную энергию s. С ростом температуры вдали от критической точки линейно уменьшается, тогда как s практически от температуры не зависит. При приближении к критической точке различие в свойствах контактирующих фаз сглаживается и поверхностная энергия обращается в нуль. Термин "поверхностная энергия" применяют обычно для границы твердое тело-газ (пар); если граничащие фазы суть твердое тело и жидкость или две несмешивающиеся жидкости, пользуются термином "межфазная энергия". Удельная свободная поверхностная энергия на границе раздела жидкость-газ (пар) называется поверхностным натяжением.
Поверхностная энергия связана с меж молекулярным взаимодействием, т.к. состояние частиц (атомов, молекул) на границе раздела фаз отличается от состояния в объеме фаз вследствие не скомпенсированности силовых полей частиц на поверхности раздела. Состояние поверхности и поверхностные силы играют существ. роль в тех случаях, когда поверхность сильно развита (напр., в высокодисперсных системах), при получении вещества в виде тонких пленок, когда сфера действия приповерхностных сил соизмерима с толщиной пленок, в капиллярных явлениях. При образовании (увеличении) поверхности раздела фаз затрачивается работа против нескомпенсированных сил межчастичного взаимодействия на поверхности. Поверхностная энергия s определяется как работа образования единицы площади поверхности (размерность Дж/м2) или как сила, приложенная к контуру на поверхности и препятствующая увеличению поверхности; тогда ее размерность Н/м. Для жидкостей мол. природы и твердых тел поверхностная энергия sравна: сжиженные инертные газы-единицы мДж/м2, орг. в-ва-десятки мДж/м2, в-ва ионной природы - первые сотни мДж/м2, металлы-от долей Дж/м2 (легкоплавкие) до нескольких Дж/м2 (тугоплавкие).
184
№1. Дано: C3S+3H2O=C2S*2H2O+Ca(OH)2.
Определить, возможно, ли самопроизвольное осуществление реакции в стандартных условиях; экзо- или эндотермической является
данная реакция, при каких условиях осуществление реакции приведет к образованию искусственного камня.
Решение: Энтропия данной реакции ∆H0298= -80,0; ∆H0298<0, следовательно реакция экзотермическая.
∆G0298=-49,0; ∆G0298<0, следовательно реакция при стандартных условиях пойдет самопроизвольно.
№2. Дано: C3A*6H2O; NiSO4*7H2O.
Определить, к какому виду (s-, p- или d-цементу) относится искусственный камень, полученный на основе кристаллогидратов; укажите донор и акцептор электронных пар.
Трёхкальциевый алюминат
C3A*6H2O – s, p-цемент, т.к. Са относится к s-элементу, Al p-элементу.
Донор – молекула воды, акцептор – катион Са2+, Al3+
NiSO4*7H2O -является d-цементом, так как Ni – d-элемент.
Донор – молекула воды, акцептор – катион Ni2+
№3. Виды коррозии цемента
В строительной практике часто встречаются случаи разрушения цемента, вызванные химическими воздействиями природных вод.
Вода-среда, вместе с растворенными в ней веществами, проникает в поры цемента. При этом протекают химические процессы, приводящие к снижению технических свойств материала. Эти процессы называются коррозией цемента, а активность воды-среды в отношении коррозии – ее агрессивностью.
Причиной недостаточной водостойкости цемента является частичная растворимость в воде продуктов гидратации портландцемента, из которых наиболее растворимым является Ca(OH)2. Поэтому гидроксид кальция в первую очередь подвергается химическому воздействию природной воды. Механизм коррозии обычно рассматривают по отношению к этому соединению, хотя природные воды разрушают не только гидроксид кальция, но и остальные продукты гидратации портландцемента.
Различают несколько видов коррозии цемента из которых наиболее опасными считаются следующие: выщелачивающая, общекислотная, углекислая, магнезиальная, сульфатная, общесолевая).
1. Выщелачивающая коррозия
Пресная вода, не содержащая никаких веществ, растворяет продукты гидратации портландцемента и прежде всего Ca(OH)2, растворимость которого наиболее высока. Растворение Ca(OH)2 протекает до тех пор, пока в растворе не будет достигнута предельная для Ca(OH)2 концентрация, равная 1,3 г CaO/л. По достижении указанной концентрации, если вода в порах не обновляется, дальнейшее растворение прекратится. Если же вода просачивается через цемент, а это имеет место в случае напорных сооружений, то происходит вымывание Ca(OH)2 вплоть до полного его исчезновения.
Гидроксид кальция в цементе представляет собой кристаллический сросток, то есть вещество, обладающее определенной прочностью. Его вымывание ведет к потере прочности цемента. Когда Ca(OH)2 будет полностью выщелочен, начнется вымывание следующего по растворимости компонента цементного камня и т.д. Таким образом, процесс выщелачивания опасен для напорных сооружений, когда наблюдается фильтрация воды через толщу цемента. Вода не будет растворять Ca(OH)2, если уже в природном состоянии она представляет собой насыщенный по отношению к Ca(OH)2 раствор. Это возможно, когда вода имеет высокую временную жесткость. Временной жесткостью или бикарбонатной (гидрокарбонатной) щелочностью называют содержание в воде бикарбонатов кальция и магия Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. Чем ниже временная жесткость, тем опаснее вода для цемента.
2. Общекислотная коррозия
Процесс коррозии под действием кислоты можно проиллюстрировать следующим уравнением:
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2+2H2O
в цементе в воде-среде
Хлористый кальций CaCl2 хорошо растворим и будет вымываться из цемента. Таким образом, этот процесс, так же, как выщелачивание, ведет к исчезновению из цемента кристаллического сростка Ca(OH)2. При этом цемент теряет прочность.
Кислоты, дающие нерастворимые соли, а именно H2SO4 и H3PO4, оказывают менее агрессивное воздействие, чем HCl и HNO3.
В ионной форме этот процесс может быть представлен независимо от вида кислоты:
Ca(OH)2 ↔ Ca2+ + 2OH- + 2Н+ = Ca2+ + 2H2O.
в цементе в растворе в воде-среде
Прежде чем прореагировать с кислотой гидроксид кальция должен перейти в раствор, где происходит диссоциация его на ионы. Процесс растворения прекратиться, когда раствор достигнет насыщенной концентрации. Но если в воде содержаться катионы водорода, то они будут связывать анионы OH-, которые ограничивают растворимость гидроксида кальция, в нейтральные молекулы воды. В этом случае растворение гидроксида кальция будет продолжаться до полной нейтрализации ионов водорода.
Показателем общекислотной агрессивности является концентрация в воде катионов водорода, характеризуемая водородным показателем рН. Вода опасна для цемента при рН<7 (когда вода кислая) и, чем меньше рН, тем опаснее вода.
3. Углекислая коррозия
Природная вода, содержащая в растворе углекислый газ СО2, представляет собой угольную кислоту и может растворять карбонат кальция. Последний образуется в цементном камне из Ca(OH)2 под воздействием той же углекислоты:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.
Углекислый кальций в воде не растворим, но в присутствии углекислоты он переходит в хорошо растворимый бикарбонат кальция, вымываемый из цемента:
CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2.