VPR. Chemie. Kodex der 11. Klasse
KLASSE 11 Erläuterungen zum Muster der gesamtrussischen Testarbeit Beim Kennenlernen des Mustertests sollten Sie bedenken, dass die im Muster enthaltenen Aufgaben nicht alle Fähigkeiten und Inhaltsfragen widerspiegeln, die im Rahmen von getestet werden die gesamtrussische Testarbeit. Eine vollständige Liste der Inhaltselemente und Fähigkeiten, die in der Arbeit geprüft werden können, finden Sie im Kodifizierer der Inhaltselemente und Anforderungen an den Ausbildungsstand der Absolventen für die Entwicklung eines gesamtrussischen Tests in Chemie. Der Zweck der Mustertestarbeit besteht darin, einen Eindruck vom Aufbau der gesamtrussischen Testarbeit, der Anzahl und Form der Aufgaben sowie deren Komplexitätsgrad zu vermitteln.
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© 2017 Föderaler Dienst für Aufsicht in Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation ALLRUSSISCHE PRÜFARBEIT CHEMIE
KLASSE 11 BEISPIEL Anleitung zur Bearbeitung der Arbeit Die Prüfungsarbeit umfasst 15 Aufgaben. Für die Bearbeitung der Arbeit in Chemie sind 1 Stunde und 30 Minuten (90 Minuten) vorgesehen. Schreiben Sie die Antworten gemäß den Anweisungen für die Aufgaben auf. Wenn Sie eine falsche Antwort notieren, streichen Sie diese durch und schreiben Sie eine neue daneben dürfen Sie bei der Fertigstellung der Arbeit folgende Zusatzmaterialien verwenden
– Periodensystem der chemischen Elemente D.I. Mendelejew
– Tabelle der Löslichkeit von Salzen, Säuren und Basen zur Einführung der elektrochemischen Spannungsreihe von Metallen
– nicht programmierbarer Taschenrechner. Beim Erledigen von Aufgaben können Sie einen Entwurf verwenden. Beiträge im Entwurf werden nicht überprüft oder bewertet. Wir empfehlen Ihnen, die Aufgaben in der angegebenen Reihenfolge zu erledigen. Um Zeit zu sparen, überspringen Sie eine Aufgabe, die Sie nicht sofort erledigen können, und fahren Sie mit der nächsten fort. Wenn Sie nach Abschluss aller Arbeiten noch Zeit haben, können Sie zu den verpassten Aufgaben zurückkehren. Die Punkte, die Sie für erledigte Aufgaben erhalten, werden summiert. Versuchen Sie, so viele Aufgaben wie möglich zu erledigen und die meisten Punkte zu erzielen. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg
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© 2017 Föderaler Dienst für die Aufsicht über Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation Aus Ihrem Chemiestudium kennen Sie die folgenden Methoden zur Trennung von Gemischen: Sedimentation, Filtration, Destillation (Destillation, magnetische Wirkung, Verdampfung, Kristallisation). Die Abbildungen 1–3 zeigen Beispiele dafür die Verwendung einiger dieser Methoden Abb. 1 Abb. 3
Welche der folgenden Methoden zur Stofftrennung können zur Reinigung eingesetzt werden?
1) Mehl aus eingeschlossenen Eisenspänen
2) Wasser aus darin gelösten anorganischen Salzen. Tragen Sie die Zahlennummer und den Namen der entsprechenden Methode zur Trennung der Mischung in die Tabelle ein. Mischung Abbildungsnummer Methode zur Trennung der Mischung Mehl und eingeschlossene Eisenspäne Wasser mit darin gelösten anorganischen Salzen Die Abbildung zeigt ein Modell der elektronischen Struktur eines Atoms eines bestimmten chemischen Elements. Führen Sie auf der Grundlage der Analyse des vorgeschlagenen Modells die folgenden Aufgaben aus: Bestimmen Sie das chemische Element, dessen Atom eine solche elektronische Struktur aufweist
2) Geben Sie die Periodennummer und Gruppennummer im Periodensystem der chemischen Elemente D.I. an. Mendeleev, in dem sich dieses Element befindet
3) Bestimmen Sie, ob die einfache Substanz, die dieses chemische Element bildet, ein Metall oder ein Nichtmetall ist. Schreiben Sie Ihre Antworten in die Tabelle. Antwort: Symbol für chemische Elemente
Periode Nr.
Gruppennr. Metall, Nichtmetall
1
2
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© 2017 Föderaler Dienst für Aufsicht in Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation Periodensystem der chemischen Elemente D.I. Mendeleev ist ein reichhaltiger Informationsspeicher über chemische Elemente, ihre Eigenschaften und die Eigenschaften ihrer Verbindungen, die Änderungsmuster dieser Eigenschaften, Methoden zur Gewinnung von Substanzen und ihren Standort in der Natur. Es ist beispielsweise bekannt, dass mit zunehmender Ordnungszahl eines chemischen Elements in Perioden die Radien der Atome abnehmen und in Gruppen zunehmen. Ordnen Sie unter Berücksichtigung dieser Gesetzmäßigkeiten die folgenden Elemente in der Reihenfolge zunehmender Atomradien an: N, C, Al, Si. Notieren Sie die Bezeichnungen der Elemente in der erforderlichen Reihenfolge. Antwort ____________________________ Die folgende Tabelle listet die charakteristischen Eigenschaften von Stoffen mit molekularer und ionischer Struktur auf. Charakteristische Eigenschaften von Stoffen Molekülstruktur Ionische Struktur Unter normalen Bedingungen haben sie einen flüssigen, gasförmigen und festen Aggregatzustand und haben niedrige Siede- und Schmelzpunkte
nicht elektrisch leitend; haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit
unter Normalbedingungen fest, spröde, feuerfest, in Schmelzen und Lösungen nichtflüchtig, leitend elektrischen Strom. Bestimmen Sie anhand dieser Informationen, welche Struktur die Stoffe Stickstoff und Kochsalz NaCl haben. Schreiben Sie Ihre Antwort in das dafür vorgesehene Feld.
1) Stickstoff N
2
________________________________________________________________
2) Speisesalz NaCl ___________________________________________________
3
4
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© 2017 Föderaler Dienst für Aufsicht in Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation Komplexe anorganische Stoffe können bedingt verteilt, also in vier Gruppen eingeteilt werden, wie im Diagramm dargestellt. Tragen Sie in diesem Diagramm für jede der vier Gruppen die fehlenden Gruppennamen oder chemischen Formeln von Stoffen ein (ein Beispiel für Formeln, die zu dieser Gruppe gehören). Lesen Sie den folgenden Text und erledigen Sie die Aufgaben 6–8. Die Lebensmittelindustrie verwendet den Lebensmittelzusatzstoff E, das ist Calciumhydroxid Ca(OH)
2
. Es wird zur Herstellung von Fruchtsäften, Babynahrung, eingelegten Gurken, Speisesalz, Süßwaren und Süßigkeiten verwendet. Es ist möglich, Calciumhydroxid im industriellen Maßstab herzustellen durch Mischen von Calciumoxid mit Wasser, ein Vorgang, der als Abschrecken bezeichnet wird. Calciumhydroxid wird häufig bei der Herstellung von Baustoffen wie Tünche, Putz und Gipsmörtel verwendet. Dies ist auf die Fähigkeit zurückzuführen, mit Kohlendioxid CO zu interagieren
2
in der Luft enthalten. Die gleiche Eigenschaft einer Calciumhydroxidlösung wird zur Messung des quantitativen Kohlendioxidgehalts in der Luft genutzt. Eine nützliche Eigenschaft von Calciumhydroxid ist seine Fähigkeit, als Flockungsmittel zu wirken, das Abwasser von suspendierten und kolloidalen Partikeln (einschließlich Eisensalzen) reinigt. Es wird auch zur Erhöhung des pH-Werts von Wasser verwendet, da natürliches Wasser Substanzen (z. B. Säuren) enthält, die verursachen Korrosion in Sanitärarmaturen).
5
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© 2017 Föderaler Dienst für Aufsicht in Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation
6 1. Schreiben Sie eine Molekülgleichung für die im Text erwähnte Reaktion zur Herstellung von Calciumhydroxid. Antwort
2. Erklären Sie, warum dieser Vorgang als Quenchen bezeichnet wird. Antwort
________________________________________________________________________________
1. Schreiben Sie eine Molekülgleichung für die im Text erwähnte Reaktion zwischen Calciumhydroxid und Kohlendioxid. Antwort
2. Erklären Sie, welche Merkmale dieser Reaktion es ermöglichen, damit Kohlendioxid in der Luft nachzuweisen. Antwort
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
1. Schreiben Sie eine verkürzte Ionengleichung für die im Text erwähnte Reaktion zwischen Calciumhydroxid und Salzsäure. Antwort
2. Erklären Sie, warum diese Reaktion verwendet wird, um den pH-Wert von Wasser zu erhöhen. Antwort
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
6
7
8
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© 2017 Föderaler Dienst für Aufsicht in Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation Es wird ein Schema der Redoxreaktion gegeben.
H
2
S + Fe
2
Ö
3
→ FeS + S + H
2
Ö
1. Erstellen Sie eine elektronische Waage für diese Reaktion. Antwort
2. Identifizieren Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel. Antwort
3. Ordnen Sie die Koeffizienten in der Reaktionsgleichung an. Antwort Das Transformationsschema ist angegeben
Fe Schreiben Sie die molekularen Reaktionsgleichungen auf, mit denen Sie die angegebenen Transformationen durchführen können.
1) _________________________________________________________________________
2) _________________________________________________________________________
3) __________________________________________________________________________ Stellen Sie eine Entsprechung zwischen der Formel einer organischen Substanz und der Klasse/Gruppe her, zu der diese Substanz gehört. Wählen Sie an jeder durch einen Buchstaben gekennzeichneten Position die entsprechende durch eine Zahl gekennzeichnete Position aus. FORMEL DES STOFFES
KLASSE/GRUPPE A)
CH
3
-CH
2
-CH
3
B) C)
CH
3
-CH
2
OH
1) gesättigte Kohlenwasserstoffe
2) Alkohole
3) ungesättigte Kohlenwasserstoffe
4) Carbonsäuren Tragen Sie die ausgewählten Zahlen in der Tabelle unter die entsprechenden Buchstaben ein. A B C Antwort
9
10
11
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© 2017 Föderaler Dienst für Aufsicht in Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation Fügen Sie die Formeln der fehlenden Substanzen in die vorgeschlagenen Schemata chemischer Reaktionen ein und ordnen Sie die Koeffizienten an.
1) C
2
N
6
+ …….........… → C
2
N
5
Cl+HCl
2) C
3
H
6
+ …….........… → CO
2
+H
2
O Propan verbrennt mit geringen Schadstoffemissionen in die Atmosphäre und wird daher in vielen Anwendungen als Energiequelle verwendet, beispielsweise für Gasfeuerzeuge und zum Heizen von Häusern. Welche Menge Kohlendioxid entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 4,4 g Propan? Schreiben Sie eine detaillierte Lösung des Problems auf. Antwort
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________ Isopropylalkohol wird als universelles Lösungsmittel verwendet; er ist in Haushaltschemikalien, Parfüms und Kosmetika sowie Scheibenwaschflüssigkeiten für Autos enthalten. Erstellen Sie gemäß dem Diagramm unten Reaktionsgleichungen für die Herstellung dieses Alkohols. Verwenden Sie beim Schreiben von Reaktionsgleichungen die Strukturformeln organischer Substanzen.
CH
2
CH CH
3
CH
3
C CH
3
Ö
CH
3
CH CH
3
Br
CH
3
CH
CH
3
OH
1) _______________________________________________________
2) _______________________________________________________
3) _______________________________________________________
12
13
14
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© 2017 Föderaler Dienst für die Aufsicht über Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation Eine Kochsalzlösung in der Medizin ist eine 0,9 %ige Natriumchloridlösung in Wasser. Berechnen Sie die Masse an Natriumchlorid und die Masse an Wasser, die für die Zubereitung benötigt werden
500 g Kochsalzlösung. Schreiben Sie eine detaillierte Lösung des Problems auf. Antwort
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
15
SVERWEIS
. Chemie. Klasse 11. Antworten 2017 Föderaler Dienst für Aufsicht in Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation ALLRUSSISCHE INSPEKTIONSARBEIT
CHEMIE
, 11
KLASSE
Antwort
ety
und Bewertungskriterien
Ania
№
Aufgaben
Antwort
NEIN
1
Mischung
Nummer
Zeichnung
Weg
Trennung
Mischungen
Mehl und eingeschlossene Eisenspäne. Magnetische Wirkung
Wasser mit darin gelösten anorganischen Salzen
Destillation
(Destillation
2
N; 2; 5 (oder V); Nichtmetall N
→
C
→
Si
→
Al
4 Stickstoff N
2
– Molekülstruktur von Kochsalz NaCl – Ionenstruktur 132 Die richtige Antwort auf Aufgabe 3 wird mit einem Punkt bewertet
Die Erledigung der Aufgaben 1, 2, 4, 11 wird wie folgt bewertet: 2 Punkte - keine Fehler
1 Punkt – es wurde ein Fehler gemacht. 0 Punkte – es wurden zwei oder mehr Fehler gemacht oder es gab keine Antwort
Inhalt
richtige Antwort und Hinweise zur Bewertung
N
Iyu
Punkte
Antwortelemente Die Namen der Basen- und Salzgruppen werden aufgeschrieben, die Formeln der Stoffe der entsprechenden Gruppen werden aufgeschrieben
Die Antwort ist richtig und vollständig, enthält alle oben genannten Elemente. 1 Es wurden zwei oder mehr Fehler gemacht.
5
SVERWEIS
. Chemie. Klasse 11. Antworten 2017 Föderaler Dienst für Aufsicht in Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation Inhalt der richtigen Antwort und Hinweise zur Bewertung
N
Iyu
(Finden Sie außerdem andere Formulierungen der Antwort, die ihre Bedeutung nicht verfälschen.)
Punkte
Antwortelemente
1) CaO + H
2
O = Ca(
OH)
2 2) Wenn Calciumoxid mit Wasser interagiert, wird eine große Wärmemenge freigesetzt, sodass das Wasser kocht und zischt, als würde es auf heiße Kohle treffen, wenn das Feuer mit Wasser gelöscht wird (
oder
„Diesen Vorgang nennt man Löschen, weil dabei gelöschter Kalk entsteht
»)
Die Antwort ist richtig und vollständig, enthält alle oben genannten Elemente. Die Antwort enthält eines der oben genannten Elemente. 1. Alle Elemente der Antwort sind falsch geschrieben. 0. Maximale Punktzahl. 2. Inhalt der richtigen Antwort und Anweisungen zur Bewertung
N
Iyu
(Finden Sie außerdem andere Formulierungen der Antwort, die ihre Bedeutung nicht verfälschen.)
Punkte
Antwortelemente
1) Ca(OH)
2
+ CO
2
= CaCO
3
↓+H
2
Ö
2) Als Ergebnis dieser Reaktion entsteht eine unlösliche Substanz, Calciumcarbonat, es wird eine Trübung der ursprünglichen Lösung beobachtet, die es uns ermöglicht, das Vorhandensein von Kohlendioxid in der Luft zu beurteilen. Die qualitative Reaktion auf Die Antwort ist richtig und vollständig, enthält alle oben genannten Elemente. 1 Alle Elemente sind falsch aufgeschrieben. 0 Maximale Punktzahl. 2 Inhalt der richtigen Antwort und Anweisungen zur Bewertung
N
Iyu
(Finden Sie außerdem andere Formulierungen der Antwort, die ihre Bedeutung nicht verfälschen.)
Punkte
Antwortelemente
1) OH
–
+H
+
= H
2
Ö
2) Das Vorhandensein von Säure in natürlichem Wasser führt zu niedrigen Werten dieses Wassers
Kalziumhydroxid
neutralisieren
NEIN
sauer
otu
, und die Werte erhöhen sich. Die Antwort ist richtig und vollständig, enthält alle oben genannten Elemente. Die Antwort enthält eines der oben genannten Elemente. 1. Alle Elemente der Antwort sind falsch geschrieben. 0. Maximale Punktzahl: 2
6
7
8
SVERWEIS
N
Iyu
(Finden Sie außerdem andere Formulierungen der Antwort, die ihre Bedeutung nicht verfälschen.)
Punkte
1) Eine elektronische Bilanz wurde erstellt) Es wird angezeigt, dass Schwefel in der Oxidationsstufe –2 (oder H
2
S) ist ein Reduktionsmittel und Eisen liegt in der Oxidationsstufe +3 oder Fe vor
2
Ö
3
) - Oxidationsmittel
3) Die Reaktionsgleichung wurde erstellt
3H
2
S + Fe
2
Ö
3
= 2FeS + S + 3
H
2
O Die Antwort ist richtig und vollständig, enthält alle oben genannten Elemente der Antwort. 2. Eins der oben genannten Elemente der Antwort ist richtig geschrieben. 1. Alle Elemente der Antwort sind falsch geschrieben. 0. Maximale Punktzahl der richtigen Antwort und Anweisungen zur Bewertung
N
Iyu
Punkte
Dem Transformationsschema entsprechende Reaktionsgleichungen wurden geschrieben
1) Fe + 2HCl = FeCl
2
+H
2 2) FeCl
2
+ 2AgNO
3
= Fe(NO
3
2
+ 2Ag
C
l
3) Fe(NO
3
2
+ 2KOH = F
e(OH)
2
.)
N
Iyu
Punkte
Antwortelemente
1)
MIT
2
N
6
+ Cl
2
→
MIT
2
N
5
Cl+HCl
2) 2C
3
H
6
+ 9O
2
→
6C
Ö
2
+ 6
H
2
O Bruchkoeffizienten sind möglich) Die Antwort ist richtig und vollständig, enthält alle oben genannten Elemente. In einem der Elemente der Antwort wurde ein Fehler gemacht. 1 Alle Elemente der Antwort sind falsch geschrieben. 0 Maximale Punktzahl
9
10
12
SVERWEIS
. Chemie. Klasse 11. Antworten 2017 Föderaler Dienst für Aufsicht in Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation Inhalt der richtigen Antwort und Hinweise zur Bewertung
N
Iyu
(Finden Sie außerdem andere Formulierungen der Antwort, die ihre Bedeutung nicht verfälschen.)
Punkte
1) Die Gleichung für die Propan-Verbrennungsreaktion wurde zusammengestellt
MIT
3
N
8
+ O →
CO + HO) n(
MIT
3
N
8
) = 4,4/44 = 0,1 mol SOCH mol) O) = 0,3 · 22,4 = 6,72 l Die Antwort ist richtig und vollständig, enthält alle oben genannten Elemente, zwei der oben genannten Elemente der Antwort sind richtig geschrieben. 2 Korrigieren Sie eines der oben genannten Elemente der Antwort werden aufgeschrieben 1 Alle Elemente der Antwort werden falsch aufgeschrieben 0 Maximale Punktzahl 3 Inhalt der richtigen Antwort und Anweisungen zur Bewertung
N
Iyu
Punkte
Dem Diagramm entsprechende Reaktionsgleichungen wurden geschrieben
1)
C
H
3
CH
CH
2
+H
2
Ö
H
2
ALSO
4
, T
°
CH
3
CH
CH
3
OH
CH
3
CC
H
3
Ö
+ Katze+ Wasser n. r-r,
T
°
+ Andere Reaktionsgleichungen, die den Bedingungen zur Angabe von Reaktionsgleichungen nicht widersprechen, sind zulässig
.)
Drei Reaktionsgleichungen sind richtig geschrieben. Zwei Reaktionsgleichungen sind richtig geschrieben. 2. Eine Reaktionsgleichung ist richtig geschrieben. 1. Alle Gleichungen sind falsch geschrieben oder es gibt keine Antwort. 0. Maximale Punktzahl. Inhalt der richtigen Antwort und Anweisungen zur Bewertung
N
Iyu
(Finden Sie außerdem andere Formulierungen der Antwort, die ihre Bedeutung nicht verfälschen.)
Punkte
Antwortelemente
1)m
(NaCl) = 4,5 g
2) Wasser) = 495,5 g
Die Antwort ist richtig und vollständig, enthält alle oben genannten Elemente. Die Antwort enthält eines der oben genannten Elemente. 1. Alle Elemente der Antwort sind falsch geschrieben. 0. Maximale Punktzahl: 2
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14
15
Calciumhydroxid wird häufig bei der Herstellung von Baustoffen wie Tünche, Putz und Gipsmörtel verwendet. Dies liegt an seiner Fähigkeit, mit dem in der Luft enthaltenen Kohlendioxid CO2 zu interagieren. Die gleiche Eigenschaft einer Calciumhydroxidlösung wird zur Messung des quantitativen Kohlendioxidgehalts in der Luft genutzt.
Eine nützliche Eigenschaft von Calciumhydroxid ist seine Fähigkeit, als Flockungsmittel zu wirken, das Abwasser von suspendierten und kolloidalen Partikeln (einschließlich Eisensalzen) reinigt. Es wird auch verwendet, um den pH-Wert von Wasser zu erhöhen, da natürliches Wasser Substanzen (z. B. Säuren) enthält, die Korrosion in Sanitärrohren verursachen.
Schreiben Sie eine Molekülgleichung für die im Text erwähnte Reaktion zwischen Calciumhydroxid und Kohlendioxid.2. Erklären Sie, welche Merkmale dieser Reaktion es ermöglichen, Kohlendioxid in der Luft nachzuweisen
Schreiben Sie eine verkürzte Ionengleichung für die im Text erwähnte Reaktion zwischen Calciumhydroxid und Salzsäure.2. Erklären Sie, warum diese Reaktion genutzt wird, um den pH-Wert von Wasser zu erhöhen.
9. Das Schema der Redoxreaktion ist angegeben:
Schreiben Sie eine Elektronenbilanz für diese Reaktion.2. Geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an.
Ordnen Sie die Koeffizienten in der Reaktionsgleichung an.
10. Das Transformationsschema ist gegeben: → → →
Schreiben Sie molekulare Reaktionsgleichungen, die zur Durchführung dieser Transformationen verwendet werden können.
Stellen Sie eine Entsprechung zwischen der Formel einer organischen Substanz und der Klasse/Gruppe her, zu der diese Substanz gehört: Ordnen Sie die Klasse jedem Buchstaben zu
Fügen Sie die Formeln der fehlenden Stoffe in die vorgeschlagenen chemischen Reaktionsschemata ein und ordnen Sie die Koeffizienten an.
1) → 2) → 
13. Propan verbrennt mit geringen Schadstoffemissionen in die Atmosphäre und wird daher in vielen Anwendungen als Energiequelle verwendet, beispielsweise für Gasanzünder und zum Heizen von Landhäusern. Welche Menge Kohlendioxid (CO) entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 4,4 g Propan? Schreiben Sie eine detaillierte Lösung des Problems auf.
Isopropylalkohol wird als universelles Lösungsmittel verwendet: Er ist in Haushaltschemikalien, Parfüms und Kosmetika sowie Scheibenwaschflüssigkeiten für Autos enthalten. Erstellen Sie gemäß dem Diagramm unten Reaktionsgleichungen für die Herstellung dieses Alkohols. Verwenden Sie beim Schreiben von Reaktionsgleichungen die Strukturformeln organischer Substanzen.
15. In der Medizin ist Kochsalzlösung eine 0,9 %ige Lösung von Natriumchlorid in Wasser. Berechnen Sie die Masse an Natriumchlorid und die Masse an Wasser, die zur Herstellung von 500 g Kochsalzlösung erforderlich sind. Schreiben Sie eine detaillierte Lösung des Problems auf.
7.
Antwortelemente:
2) Als Ergebnis dieser Reaktion entsteht eine unlösliche Substanz - Calciumcarbonat. Es wird eine Trübung der ursprünglichen Lösung beobachtet, die es uns ermöglicht, das Vorhandensein von Kohlendioxid in der Luft zu beurteilen (qualitative Reaktion auf)
8. Antwortelemente:
2) Das Vorhandensein von Säure in natürlichem Wasser führt zu niedrigen pH-Werten dieses Wassers. Calciumhydroxid neutralisiert die Säure und der pH-Wert steigt.
9. Erklärung. 1) Eine elektronische Waage wurde erstellt:
2) Es wird angegeben, dass Schwefel in der Oxidationsstufe –2 (oder) ein Reduktionsmittel und Eisen in der Oxidationsstufe +3 (oder) ein Oxidationsmittel ist;
3) Die Reaktionsgleichung wurde zusammengestellt:
10. Die dem Transformationsschema entsprechenden Reaktionsgleichungen lauten:
15.Erklärung. Antwortelemente: 1) = 4,5 g 2) = 495,5 g
Der Test umfasst 15 Aufgaben. Für die Durchführung der Chemiearbeit ist 1 Stunde 30 Minuten (90 Minuten) vorgesehen.
Aus Ihrem Chemiestudium kennen Sie folgende Methoden zur Stofftrennung: Sedimentation, Filtration, Destillation (Destillation), Magnetwirkung, Verdampfung, Kristallisation.
Die Abbildungen 1-3 zeigen Situationen, in denen diese Erkenntnismethoden angewendet werden.
Welche der in den Abbildungen dargestellten Methoden kann zur Trennung des Gemisches NICHT angewendet werden:
1) Aceton und Butanol-1;
2) Ton und Flusssand;
3) Bariumsulfat und Aceton?
Zeige die Antwort
Die Abbildung zeigt ein Modell der elektronischen Struktur eines Atoms eines bestimmten chemischen Elements.
Basierend auf der Analyse des vorgeschlagenen Modells:
1) Identifizieren Sie das chemische Element, dessen Atom eine solche elektronische Struktur hat.
2) Geben Sie die Periodennummer und Gruppennummer im Periodensystem der chemischen Elemente D.I. an. Mendeleev, in dem sich dieses Element befindet.
3) Bestimmen Sie, ob die einfache Substanz, die dieses chemische Element bildet, ein Metall oder ein Nichtmetall ist.
Zeige die Antwort
Li; 2; 1 (oder ich); Metall
Periodensystem der chemischen Elemente D.I. Mendeleev ist ein reichhaltiger Informationsspeicher über chemische Elemente, ihre Eigenschaften und die Eigenschaften ihrer Verbindungen, über die Änderungsmuster dieser Eigenschaften, über Methoden zur Gewinnung von Stoffen sowie über ihre Lage in der Natur. Es ist beispielsweise bekannt, dass mit zunehmender Ordnungszahl eines chemischen Elements in Perioden die Elektronegativität von Atomen zunimmt und in Gruppen abnimmt.
Unter Berücksichtigung dieser Muster ordnen Sie die folgenden Elemente in der Reihenfolge abnehmender Elektronegativität an: B, C, N, Al. Notieren Sie die Bezeichnungen der Elemente in der erforderlichen Reihenfolge.
Zeige die Antwort
N → C → B → Al
Nachfolgend sind die charakteristischen Eigenschaften von Stoffen aufgeführt, die eine molekulare und atomare Struktur haben.
Charakteristische Eigenschaften von Stoffen
molekulare Struktur
zerbrechlich;
Feuerfest;
Nicht flüchtig;
Lösungen und Schmelzen leiten elektrischen Strom.
Ionenstruktur
Unter normalen Bedingungen fest;
zerbrechlich;
Feuerfest;
Nicht flüchtig;
Unlöslich in Wasser, leitet keinen Strom.
Bestimmen Sie anhand dieser Informationen, welche Struktur die Substanzen haben: Diamant C und Kaliumhydroxid KOH. Schreiben Sie Ihre Antwort in das dafür vorgesehene Feld.
1. Diamant S
2. Kaliumhydroxid KOH
Zeige die Antwort
Diamant C hat eine atomare Struktur, Kaliumhydroxid KOH hat eine ionische Struktur
Oxide werden herkömmlicherweise in vier Gruppen eingeteilt, wie im Diagramm dargestellt. Tragen Sie in diesem Diagramm für jede der vier Gruppen die fehlenden Namen der Gruppen oder die chemischen Formeln der zu dieser Gruppe gehörenden Oxide (ein Beispiel für Formeln) ein.
Zeige die Antwort
Antwortelemente:
Die Namen der Gruppen werden aufgeschrieben: amphoter, basisch; Formeln von Stoffen der entsprechenden Gruppen werden niedergeschrieben.
(Eine andere Formulierung der Antwort ist zulässig, ohne deren Bedeutung zu verfälschen.)
Lesen Sie den folgenden Text und erledigen Sie die Aufgaben 6-8
Natriumcarbonat (Soda, Na 2 CO 3) wird bei der Glasherstellung, Seifenherstellung und der Herstellung von Wasch- und Reinigungspulvern, Emails, zur Gewinnung von Ultramarinfarbstoff verwendet. Es wird auch zur Enthärtung des Wassers von Dampfkesseln und allgemein zur Reduzierung der Wasserhärte eingesetzt. In der Lebensmittelindustrie sind Natriumcarbonate als Lebensmittelzusatzstoff E500 registriert – ein Säureregulator, ein Treibmittel und ein Antibackmittel.
Natriumcarbonat kann durch Reaktion von Alkali und Kohlendioxid gewonnen werden. Im Jahr 1861 patentierte der belgische Chemieingenieur Ernest Solvay ein Verfahren zur Herstellung von Soda, das noch heute verwendet wird. Äquimolare Mengen an Ammoniak- und Kohlendioxidgasen werden in eine gesättigte Natriumchloridlösung eingeleitet. Der ausgefallene Rückstand von schwerlöslichem Natriumbicarbonat wird filtriert und durch Erhitzen auf 140–160 °C kalziniert (kalziniert), wobei er sich in Natriumcarbonat umwandelt.
Der römische Arzt Dioscorides Pedanius schrieb über Soda als eine Substanz, die unter Freisetzung von Gas zischte, wenn sie den damals bekannten Säuren ausgesetzt wurde – Essigsäure CH 3 COOH und Schwefelsäure H 2 SO 4.
1) Schreiben Sie die im Text angegebene Molekülgleichung für die Reaktion zur Bildung von Natriumcarbonat durch die Wechselwirkung von Alkali und Kohlendioxid auf.
2) Was ist Seife aus chemischer Sicht?
Zeige die Antwort
1) 2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
2) Seife ist aus chemischer Sicht ein Natrium- oder Kaliumsalz einer der höheren Carbonsäuren (Palmitinsäure, Stearinsäure...)
1) Schreiben Sie in molekularer Form die im Text angegebene Gleichung für die Zersetzung von Natriumbicarbonat auf, die zur Bildung von Soda führt.
2) Was ist „Wasserhärte“?
Zeige die Antwort
1) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O
2) Ein Zeichen einer Reaktion ist die Bildung eines weißen Niederschlags von Calciumcarbonat
1) Geben Sie in abgekürzter ionischer Form die im Text angegebene Gleichung für die Wechselwirkung von Soda mit Essigsäure an.
2) Zu welchen Elektrolyten – stark oder schwach – gehört Natriumcarbonat?
Zeige die Antwort
1) Ca(OH) 2 + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + CaSO 4 ↓
2) Durch die Reaktion fällt Eisenhydroxid aus und der Eisengehalt im Wasser nimmt deutlich ab
Das Schema der Redoxreaktion ist angegeben:
HIO 3 + H 2 O 2 → I 2 + O 2 + H 2 O
1) Erstellen Sie ein elektronisches Gleichgewicht für diese Reaktion.
2) Geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an.
3) Ordnen Sie die Koeffizienten in der Reaktionsgleichung an.
Zeige die Antwort
1) Eine elektronische Waage wurde erstellt:
2) Es wird angegeben, dass das Oxidationsmittel I +5 (oder Jodsäure) ist, das Reduktionsmittel O -1 (oder Wasserstoffperoxid);
3) Die Reaktionsgleichung wurde zusammengestellt:
2НIO 3 + 5Н 2 O 2 = I 2 + 5O 2 + 6Н 2 O
Das Transformationsschema ist gegeben:
P → P 2 O 5 → Ca 3 (PO 4) 2 → Ca (H 2 PO 4) 2
Schreiben Sie molekulare Reaktionsgleichungen, die zur Durchführung dieser Transformationen verwendet werden können.
Zeige die Antwort
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
Stellen Sie eine Entsprechung zwischen der Klasse organischer Substanzen und der Formel ihres Vertreters her: Wählen Sie für jede durch einen Buchstaben gekennzeichnete Position die entsprechende durch eine Zahl gekennzeichnete Position aus.
Stoffklasse
A) 1,2-Dimethylbenzol
Test Nr. 1 11. Klasse
Variante 1.
Aus Ihrem Chemiestudium wissen Sie Folgendes:Wege Trennung von Gemischen:
.
Wege.
Abb.1 Abb.2 Abb.3
1) Mehl aus eingedrungenen Eisenspänen;
2) Wasser aus darin gelösten anorganischen Salzen?
Mischungen. (
Mehl und die darin gefangenenEisenspäne
Wasser mit darin gelösten anorganischen Salzen
Element.
dieses chemische Element.
Schreiben Sie Ihre Antworten in die Tabelle
Symbolchemisch
Element
Periode Nr.
Gruppennummer
Metall/Nichtmetall
3. Periodensystem der chemischen Elemente D.I. Mendelejew – ein reichhaltiges Archiv
über ihr Vorkommen in der Natur. Es ist beispielsweise bekannt, dass mit zunehmender Seriennummer
Bei einem chemischen Element nehmen die Radien der Atome periodisch ab und in Gruppen zu.
Berücksichtigen Sie diese Muster und ordnen Sie sie in der Reihenfolge zunehmender Atomradien an
die folgenden Elemente:C, Si, Al, N.
Sequenzen.
4.
Zustand;
kochend und schmelzend;
nicht leitend;
zerbrechlich;
feuerfest;
nicht flüchtig;
elektrischer Strom
Bestimmen Sie anhand dieser Informationen, welche Struktur die Stoffe Stickstoff N haben 2
und Speisesalz NaCl. (Geben Sie eine ausführliche Antwort).
2
Produkte und Süßigkeiten.
von
CO2
Kohlendioxid in der Luft.
enthält Stoffe (z.B.Säuren
im Text erwähnt .
6.
.
9. Obwohl Pflanzen und Tiere Phosphorverbindungen als lebenswichtiges Element benötigen, wirkt sich die Belastung natürlicher Gewässer mit Phosphaten äußerst negativ auf den Zustand der Gewässer aus. Die Einleitung von Phosphaten mit dem Abwasser führt zu einer raschen Entwicklung von Blaualgen und die lebenswichtige Aktivität aller anderen Organismen wird gehemmt. Bestimmen Sie die Anzahl der Kationen und Anionen, die bei der Dissoziation von 25 Mol Natriumorthophosphat entstehen.
10. Geben Sie eine Erklärung:Manchmal kombinieren Frauen in ländlichen Gebieten das Färben der Haare mit Henna mit dem Waschen in einem russischen Bad. Warum wird die Farbe intensiver?
11.
H 2 S + Fe 2 Ö 3 → FeS + S + H 2 Ö.
12. Propan verbrennt mit geringen Schadstoffemissionen in die Atmosphäre, weshalb es in vielen Anwendungen als Energiequelle genutzt wird, z.B.
Welche Menge Kohlendioxid (CO) entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 4,4 g Propan?
13. In der Medizin ist eine Kochsalzlösung eine 0,9 %ige Lösung von Natriumchlorid in Wasser. Berechnen Sie die Masse an Natriumchlorid und die Masse an Wasser, die zur Herstellung von 500 g Kochsalzlösung erforderlich sind.
Schreiben Sie eine detaillierte Lösung des Problems auf .
Test Nr. 1 11. Klasse
Option 2.
1. Aus dem Chemiestudium wissen Sie FolgendesWege Trennung von Gemischen:
Sedimentation, Filtration, Destillation (Destillation), magnetische Wirkung, Verdampfung, Kristallisation .
Die Abbildungen 1–3 zeigen Beispiele für die Verwendung einiger der aufgeführten Elemente
Wege.
Abb.1 Abb.2 Abb.3
Welche der folgenden Methoden zur Stofftrennung können zur Reinigung eingesetzt werden:
1) Schwefel aus eingedrungenen Eisenspänen;
2) Wasser aus Ton- und Sandpartikeln?
Notieren Sie die Zahlennummer und den Namen der entsprechenden Teilungsmethode in der Tabelle
Mischungen. (Kopieren Sie die Tabelle in Ihr Notizbuch)
2. Die Abbildung zeigt ein Modell der elektronischen Struktur eines Atoms einer Chemikalie
Element.
Führen Sie basierend auf der Analyse des vorgeschlagenen Modells die folgenden Aufgaben aus:
1) das chemische Element identifizieren, dessen Atom eine solche elektronische Struktur hat;
2) Geben Sie die Periodennummer und Gruppennummer im Periodensystem der Chemikalien an
Elemente D.I. Mendeleev, in dem sich dieses Element befindet;
3) Bestimmen Sie, ob die einfache Substanz, die sich bildet, ein Metall oder ein Nichtmetall ist
dieses chemische Element.
Schreiben Sie Ihre Antworten in die Tabelle(Zeichnen Sie die Tabelle in Ihr Notizbuch)
Symbolchemisch
Element
Periode Nr.
Gruppennummer
Metall/Nichtmetall
3. Periodensystem der chemischen Elemente D.I. Mendelejew – ein reichhaltiges Archiv
Informationen über chemische Elemente, ihre Eigenschaften und die Eigenschaften ihrer Verbindungen,
über die Änderungsmuster dieser Eigenschaften, über Methoden zur Stoffgewinnung sowie
über ihr Vorkommen in der Natur. Es ist beispielsweise bekannt, dass die Elektronegativität eines chemischen Elements in Perioden zunimmt und in Gruppen abnimmt.
Ordnen Sie diese Muster in der Reihenfolge zunehmender Elektronegativität an
die folgenden Elemente:F, Na, N, Mg. Notieren Sie die Bezeichnungen der Elemente im Pflichtfeld
Sequenzen.
4. Die folgende Tabelle listet die charakteristischen Eigenschaften von Stoffen mit molekularer und ionischer Struktur auf.
unter normalen Bedingungen sind sie flüssig,gasförmiger und fester Zuschlagstoff
Zustand;
niedrige Temperaturen haben
kochend und schmelzend;
nicht leitend;
haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit
unter normalen Bedingungen fest;
zerbrechlich;
feuerfest;
nicht flüchtig;
in Schmelzen und Lösungen durchgeführt
elektrischer Strom
Bestimmen Sie anhand dieser Informationen, welche Struktur die Stoffe Sauerstoff O haben 2
und Natron 2 CO 3 . (Geben Sie eine ausführliche Antwort).
Die Lebensmittelindustrie verwendet den Lebensmittelzusatzstoff E526, der
ist Calciumhydroxid Ca(OH)2 . Es findet Anwendung in der Produktion:
Fruchtsäfte, Babynahrung, eingelegte Gurken, Speisesalz, Süßwaren
Produkte und Süßigkeiten.
Es ist möglich, Calciumhydroxid im industriellen Maßstab herzustellenvon
Calciumoxid mit Wasser mischen Dieser Vorgang wird als Quenchen bezeichnet.
Calciumhydroxid wird häufig bei der Herstellung solcher Baumaterialien verwendet.
Materialien wie Tünche, Putz und Gipsmörtel. Das liegt an seinem Können
interagieren mit Kohlendioxid CO2 in der Luft enthalten. Dies ist die gleiche Eigenschaft
Zur quantitativen Messung wird Calciumhydroxidlösung verwendet
Kohlendioxid in der Luft.
Eine nützliche Eigenschaft von Calciumhydroxid ist seine Wirkungsfähigkeit
Flockungsmittel, das Abwasser von suspendierten und kolloidalen Partikeln (einschließlich) reinigt
Eisensalze). Es wird auch verwendet, um den pH-Wert von Wasser zu erhöhen, da es sich um natürliches Wasser handelt
enthält Stoffe (z.B.Säuren ), was zu Korrosion in Sanitärrohren führt.
5. Schreiben Sie eine Molekülgleichung für die Reaktion zur Herstellung von Calciumhydroxid, die
im Text erwähnt .
6. Erklären Sie, warum dieser Vorgang Abschrecken genannt wird.
7. Schreiben Sie eine Molekülgleichung für die Reaktion zwischen Calciumhydroxid und Kohlendioxid
Gas, das im Text erwähnt wurde. Erklären Sie, welche Merkmale dieser Reaktion den Nachweis von Kohlendioxid in der Luft ermöglichen.
8. Schreiben Sie eine abgekürzte Ionengleichung für die im Text zwischen erwähnte Reaktion
Calciumhydroxid und Salzsäure .
9. Obwohl Pflanzen und Tiere Phosphorverbindungen als lebenswichtiges Element benötigen, wirkt sich die Belastung natürlicher Gewässer mit Phosphaten äußerst negativ auf den Zustand der Gewässer aus. Die Einleitung von Phosphaten mit dem Abwasser führt zu einer raschen Entwicklung von Blaualgen und die lebenswichtige Aktivität aller anderen Organismen wird gehemmt. Bestimmen Sie die Anzahl der Kationen und Anionen, die bei der Dissoziation von 15 Mol Kaliumorthophosphat entstehen.
10. Geben Sie eine Erklärung:Warum werden alle Arten von Haarstyling normalerweise mit Hitze durchgeführt?
11. Das Schema der Redoxreaktion ist angegeben
Ordnen Sie die Koeffizienten an. Erfassen Sie Ihren elektronischen Kontostand.
Geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an.
12. Propan verbrennt mit geringen Schadstoffemissionen in die Atmosphäre und wird daher in vielen Bereichen als Energiequelle verwendet, beispielsweise als Gas
Feuerzeuge und beim Heizen von Landhäusern.
Welche Menge Kohlendioxid (CO) entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 5 g Propan?
Schreiben Sie eine detaillierte Lösung des Problems auf.
13. Der Apotheker muss eine 5 %ige Jodlösung herstellen, die zur Wundbehandlung verwendet wird.
Welches Lösungsvolumen kann ein Apotheker aus 10 g kristallinem Jod herstellen, wenn die Dichte der Lösung 0,950 g/ml betragen soll?
Die zunehmende Motorisierung bringt die Notwendigkeit von Umweltschutzmaßnahmen mit sich. Die Luft in Städten ist zunehmend mit gesundheitsschädlichen Stoffen belastet, insbesondere Kohlenmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Stickoxide, Bleiverbindungen, Schwefelverbindungen usw. Dabei handelt es sich zu einem großen Teil um Produkte unvollständiger Verbrennung von Brennstoffen, die in Unternehmen verwendet werden Alltag, aber auch in Automotoren.
Neben giftigen Stoffen beim Betrieb von Autos wirkt sich auch deren Lärm schädlich auf die Bevölkerung aus. In den Städten ist der Lärmpegel in letzter Zeit jährlich um 1 dB gestiegen, daher ist es notwendig, den Anstieg des Gesamtlärmpegels nicht nur zu stoppen, sondern auch zu reduzieren. Ständige Lärmbelastung verursacht Nervenkrankheiten und verringert die Arbeitsfähigkeit von Menschen, insbesondere von Menschen, die geistig aktiv sind. Die Motorisierung bringt Lärm an bisher ruhige, abgelegene Orte. Leider wird der Reduzierung des Lärms von Holzbearbeitungs- und Landmaschinen noch nicht die gebührende Aufmerksamkeit geschenkt. Eine Kettensäge verursacht Lärm in einem großen Teil des Waldes, was zu Veränderungen in den Lebensbedingungen der Tiere und oft zum Aussterben bestimmter Arten führt.
Der häufigste Kritikpunkt ist jedoch die Luftverschmutzung durch Fahrzeugabgase.
Bei starkem Verkehr sammeln sich Abgase nahe der Bodenoberfläche und bei Sonneneinstrahlung, insbesondere in Industriestädten, die in schlecht belüfteten Becken liegen, entsteht der sogenannte Smog. Die Atmosphäre ist so stark verschmutzt, dass der Aufenthalt darin gesundheitsschädlich ist. An einigen stark befahrenen Kreuzungen stationierte Verkehrspolizisten verwenden Sauerstoffmasken, um ihre Gesundheit zu erhalten. Besonders schädlich ist das relativ schwere Kohlenmonoxid in der Nähe der Erdoberfläche, das in die unteren Stockwerke von Gebäuden und Garagen eindringt und schon mehrfach zu Todesfällen geführt hat.
Gesetzliche Vorschriften begrenzen den Schadstoffgehalt in Fahrzeugabgasen und werden immer strenger (Tabelle 1).
Vorschriften bereiten Automobilherstellern große Sorgen; Sie wirken sich indirekt auch auf die Effizienz des Straßentransports aus.
Für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffs kann etwas Luftüberschuss zugelassen werden, um eine gute Bewegung des Kraftstoffs zu gewährleisten. Der erforderliche Luftüberschuss hängt vom Grad der Kraftstoff-Luft-Vermischung ab. Bei Vergasermotoren wird für diesen Vorgang viel Zeit aufgewendet, da der Kraftstoffweg vom Gemischbildner bis zur Zündkerze recht lang ist.
Ein moderner Vergaser ermöglicht die Bildung verschiedener Gemischarten. Für einen Kaltstart des Motors wird das fetteste Gemisch benötigt, da ein erheblicher Teil des Kraftstoffs an den Wänden des Ansaugkrümmers kondensiert und nicht sofort in den Zylinder gelangt. In diesem Fall verdampft nur ein kleiner Teil der leichten Anteile des Kraftstoffs. Wenn der Motor warm läuft, ist außerdem ein fettes Gemisch erforderlich.
Während der Fahrt sollte die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches schlecht sein, was einen guten Wirkungsgrad und einen niedrigen spezifischen Kraftstoffverbrauch gewährleistet. Um die maximale Motorleistung zu erreichen, ist ein fettes Gemisch erforderlich, um die gesamte in den Zylinder eintretende Luftmasse voll auszunutzen. Um gute dynamische Eigenschaften des Motors bei schnellem Öffnen der Drosselklappe zu gewährleisten, ist es notwendig, der Ansaugleitung zusätzlich eine bestimmte Kraftstoffmenge zuzuführen, die den an den Wänden der Rohrleitung abgesetzten und kondensierten Kraftstoff als a ausgleicht Ergebnis des Druckanstiegs darin.
Um eine gute Vermischung von Kraftstoff und Luft zu gewährleisten, müssen eine hohe Luftgeschwindigkeit und Rotation erzeugt werden. Wenn der Querschnitt des Vergaserdiffusors konstant ist, ist bei niedrigen Motordrehzahlen für eine gute Gemischbildung die Luftgeschwindigkeit darin niedrig und bei hohen Drehzahlen führt der Widerstand des Diffusors zu einer Verringerung der Luftmasse in den Motor gelangen. Dieser Nachteil kann durch den Einsatz eines Vergasers mit variablem Diffusorquerschnitt oder eine Kraftstoffeinspritzung in das Ansaugrohr behoben werden.
Es gibt verschiedene Arten von Benzineinspritzsystemen in den Ansaugkrümmer. In den am häufigsten verwendeten Systemen wird der Kraftstoff über eine separate Düse für jeden Zylinder zugeführt, was eine gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffs zwischen den Zylindern gewährleistet und eine Sedimentation und Kondensation des Kraftstoffs an den kalten Wänden des Ansaugkrümmers verhindert. Es ist einfacher, die Menge des eingespritzten Kraftstoffs näher an die optimale Menge zu bringen, die der Motor im Moment benötigt. Ein Diffusor ist nicht erforderlich und Energieverluste, die beim Durchströmen der Luft entstehen, entfallen. Ein Beispiel für ein solches Kraftstoffversorgungssystem ist das häufig verwendete Einspritzsystem K-Jetronic von Bosch.
Das Diagramm dieses Systems ist in Abb. dargestellt. 1. Das konische Rohr 1, in dem sich das Ventil 3 schwingend am Hebel 2 bewegt, ist so konstruiert, dass der Hub des Ventils proportional zum Luftmassenstrom ist. Die Fenster 5 für den Kraftstoffdurchgang werden durch die Spule 6 im Reglergehäuse geöffnet, wenn sich der Hebel unter dem Einfluss des einströmenden Luftstroms bewegt. Durch die Form des konischen Rohres werden die notwendigen Veränderungen der Gemischzusammensetzung entsprechend den individuellen Eigenschaften des Motors erreicht. Der Hebel mit dem Ventil wird durch ein Gegengewicht ausgeglichen; Trägheitskräfte bei Fahrzeugvibrationen wirken sich nicht auf das Ventil aus.
 |
| Reis. 1. Bosch K-Jetronic Benzineinspritzsystem: |
|---|
| 1 - Einlassrohr; 2 - Hebel des Luftplattenventils; 3 - Luftplattenventil; 4 - Drosselklappe; 5 - Fenster; 6 - Dosierspule; 7 - Einstellschraube; 8 - Kraftstoffinjektor; 9 - untere Kammer des Reglers; 10 - Verteilerventil; 11 - Stahlmembran; 12 - Ventilsitz; 13 - Verteilerventilfeder; 14 - Druckminderventil; 15 - Kraftstoffpumpe; 16 - Kraftstofftank; 17 - Kraftstofffilter; 18 - Kraftstoffdruckregler; 19 - zusätzlicher Luftzufuhrregler; 20 - Kraftstoff-Bypassventil; 21 - Kaltstart-Kraftstoffinjektor; 22 - Thermostat-Wassertemperatursensor. |
Der in den Motor eintretende Luftstrom wird durch die Drosselklappe 4 gesteuert. Die Dämpfung von Ventilschwingungen und damit des Steuerschiebers, die bei niedrigen Motordrehzahlen durch Luftdruckschwankungen im Ansaugkrümmer entstehen, wird durch Düsen im Kraftstoffsystem erreicht. Zur Regulierung der zugeführten Kraftstoffmenge dient auch die im Ventilhebel befindliche Schraube 7.
Zwischen Fenster 5 und Düse 8 befindet sich ein Verteilerventil 10, das über eine Feder 13 und einen auf einer Membran 11 aufliegenden Sitz 12 einen konstanten Einspritzdruck in der Düsendüse von 0,33 MPa bei einem Druck vor dem Ventil aufrechterhält 0,47 MPa.
Kraftstoff aus dem Tank 16 wird von einer elektrischen Kraftstoffpumpe 15 über einen Druckregler 18 und einen Kraftstofffilter 17 in die untere Kammer 9 des Reglergehäuses gefördert. Der konstante Kraftstoffdruck im Regler wird durch das Druckminderventil 14 aufrechterhalten. Der Membranregler 18 dient dazu, den Kraftstoffdruck aufrechtzuerhalten, wenn der Motor nicht läuft. Dies verhindert die Bildung von Lufteinschlüssen und sorgt für einen guten Start eines heißen Motors. Der Regler verlangsamt außerdem den Anstieg des Kraftstoffdrucks beim Starten des Motors und dämpft dessen Schwankungen in der Rohrleitung.
Der Kaltstart des Motors wird durch mehrere Vorrichtungen erleichtert. Das von einer Bimetallfeder gesteuerte Bypassventil 20 öffnet bei einem Kaltstart die Ablassleitung zum Kraftstofftank, wodurch der Kraftstoffdruck am Ende der Spule verringert wird. Dadurch wird das Gleichgewicht des Hebels gestört und die gleiche Menge an einströmender Luft entspricht einem größeren Volumen an eingespritztem Kraftstoff. Ein weiteres Gerät ist der Zusatzluftzufuhrregler 19, dessen Membran ebenfalls durch eine Bimetallfeder geöffnet wird. Um den erhöhten Reibungswiderstand eines kalten Motors zu überwinden, wird zusätzliche Luft benötigt. Die dritte Vorrichtung ist die Kaltstart-Kraftstoffeinspritzdüse 21, die von einem Thermostat 22 im Wassermantel des Motors gesteuert wird und die Einspritzdüse geöffnet hält, bis das Motorkühlmittel eine eingestellte Temperatur erreicht.
Die elektronische Ausstattung des betrachteten Benzineinspritzsystems ist auf das Minimum beschränkt. Bei stehendem Motor wird die elektrische Kraftstoffpumpe abgeschaltet und es entsteht weniger Luftüberschuss als bei der Direkteinspritzung, allerdings führt die große Kühlfläche der Wände zu großen Wärmeverlusten, was zu einem Abfall führt.
Bildung von Kohlenmonoxid CO und Kohlenwasserstoffen CH x
Bei der Verbrennung eines Gemisches stöchiometrischer Zusammensetzung sollen harmloses Kohlendioxid CO 2 und Wasserdampf entstehen, bei Luftmangel aufgrund der unvollständigen Verbrennung eines Teils des Brennstoffs zusätzlich giftiges Kohlenmonoxid CO und unverbrannte Kohlenwasserstoffe CH x soll gebildet werden.
Diese schädlichen Bestandteile der Abgase können verbrannt und unschädlich gemacht werden. Zu diesem Zweck ist es notwendig, mit einem speziellen Kompressor K (Abb. 2) Frischluft an eine Stelle in der Abgasleitung zuzuführen, an der schädliche Produkte unvollständiger Verbrennung verbrannt werden können. Manchmal geschieht dies, indem Luft direkt auf das heiße Auslassventil geblasen wird.
Ein thermischer Reaktor zur Nachverbrennung von CO und CH x befindet sich in der Regel unmittelbar hinter dem Motor direkt am Abgasaustritt. Abgase M werden dem Zentrum des Reaktors zugeführt und von dessen Peripherie in die Abgasleitung V abgeführt. Die äußere Oberfläche des Reaktors weist eine Wärmeisolierung I auf.
Im heißesten zentralen Teil des Reaktors befindet sich eine durch Abgase beheizte Feuerkammer, in der die Produkte der unvollständigen Verbrennung des Brennstoffs verbrannt werden. Dadurch wird Wärme freigesetzt, die die hohe Temperatur des Reaktors aufrechterhält.
Unverbrannte Bestandteile in den Abgasen können mithilfe eines Katalysators ohne Verbrennung oxidiert werden. Dazu ist es notwendig, den Abgasen Sekundärluft zuzuführen, die für die Oxidation notwendig ist und deren chemische Reaktion vom Katalysator durchgeführt wird. Dabei wird auch Wärme freigesetzt. Der Katalysator besteht normalerweise aus seltenen Edelmetallen und ist daher sehr teuer.
Katalysatoren können in jedem Motortyp eingesetzt werden, haben jedoch eine relativ kurze Lebensdauer. Wenn Blei im Kraftstoff vorhanden ist, vergiftet sich die Oberfläche des Katalysators schnell und er wird unbrauchbar. Die Herstellung von hochoktanigem Benzin ohne bleihaltige Antiklopfmittel ist ein recht komplexer Prozess, der viel Öl verbraucht, was bei Ölmangel wirtschaftlich nicht machbar ist. Es ist klar, dass die Nachverbrennung von Brennstoff in einem thermischen Reaktor zu Energieverlusten führt, obwohl bei der Verbrennung nutzbare Wärme freigesetzt wird. Daher ist es ratsam, den Prozess im Motor so zu gestalten, dass bei der Verbrennung von Kraftstoff darin eine minimale Menge an Schadstoffen entsteht. Gleichzeitig ist zu beachten, dass zur Erfüllung zukünftiger gesetzlicher Anforderungen der Einsatz von Katalysatoren unumgänglich sein wird.
Bildung von Stickoxiden NO x
Bei hohen Verbrennungstemperaturen entstehen bei stöchiometrischer Gemischzusammensetzung gesundheitsschädliche Stickoxide. Die Reduzierung der Emission von Stickstoffverbindungen ist mit gewissen Schwierigkeiten verbunden, da die Bedingungen für deren Reduzierung mit den Bedingungen für die Bildung schädlicher Produkte unvollständiger Verbrennung übereinstimmen und umgekehrt. Gleichzeitig kann die Verbrennungstemperatur gesenkt werden, indem etwas Inertgas oder Wasserdampf in das Gemisch eingebracht wird.
Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, gekühlte Abgase in das Ansaugrohr zurückzuführen. Der daraus resultierende Leistungsabfall erfordert ein fetteres Gemisch und eine größere Öffnung der Drosselklappe, was den Gesamtausstoß von schädlichem CO und CH x aus den Abgasen erhöht.
Die Abgasrückführung kann in Kombination mit einer Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses, variabler Ventilsteuerung und Spätzündung den NOx-Ausstoß um bis zu 80 % reduzieren.
Stickoxide werden auch durch katalytische Verfahren aus Abgasen entfernt. Dabei werden die Abgase zunächst durch einen Reduktionskatalysator geleitet, in dem der NO x -Gehalt reduziert wird, und anschließend zusammen mit zusätzlicher Luft durch einen Oxidationskatalysator, wo CO und CH x eliminiert werden. Ein Diagramm eines solchen Zweikomponentensystems ist in Abb. dargestellt. 3.
Zur Reduzierung des Schadstoffgehalts in Abgasen werden sogenannte α-Sonden eingesetzt, die auch in Verbindung mit einem Zweikomponentenkatalysator eingesetzt werden können. Die Besonderheit des Systems mit einer α-Sonde besteht darin, dass dem Katalysator keine zusätzliche Luft zur Oxidation zugeführt wird, sondern die α-Sonde ständig den Sauerstoffgehalt in den Abgasen überwacht und die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass die Gemischzusammensetzung immer entspricht die stöchiometrische. In diesem Fall sind CO, CH x und NO x in minimalen Mengen in den Abgasen vorhanden.
Das Funktionsprinzip der α-Sonde besteht darin, dass sich in einem engen Bereich nahe der stöchiometrischen Zusammensetzung der Mischung α = 1 die Spannung zwischen der Innen- und Außenfläche der Sonde stark ändert, was als Steuerimpuls für das Gerät dient regelt die Kraftstoffzufuhr. Das empfindliche Element 1 der Sonde besteht aus Zirkoniumdioxid und seine Oberflächen 2 sind mit einer Platinschicht beschichtet. Die Spannungsverläufe U zwischen der Innen- und Außenfläche des Messelements sind in Abb. dargestellt. 4.
Andere giftige Substanzen
Zur Erhöhung der Oktanzahl des Kraftstoffs werden üblicherweise Antiklopfmittel wie Tetraethylblei eingesetzt. Um zu verhindern, dass sich Bleiverbindungen an den Brennraumwänden und Ventilen ablagern, werden sogenannte Scavenger eingesetzt, insbesondere Dibromethyl.
Diese Verbindungen gelangen mit Abgasen in die Atmosphäre und verschmutzen die Vegetation entlang von Straßen. Wenn Bleiverbindungen mit der Nahrung in den menschlichen Körper gelangen, wirken sie sich schädlich auf die menschliche Gesundheit aus. Auf Bleiablagerungen in Abgaskatalysatoren wurde bereits hingewiesen. Eine wichtige Aufgabe in diesem Zusammenhang ist derzeit die Entfernung von Blei aus Benzin.
In die Brennkammer gelangendes Öl verbrennt nicht vollständig und der Gehalt an CO und CH x in den Abgasen steigt. Um dieses Phänomen zu beseitigen, sind eine hohe Dichtheit der Kolbenringe und die Aufrechterhaltung eines guten technischen Zustands des Motors erforderlich.
Besonders typisch für Zweitaktmotoren ist die Verbrennung großer Mengen Öl, bei denen es dem Kraftstoff beigemischt wird. Die negativen Folgen der Verwendung von Benzin-Öl-Gemischen werden teilweise durch die Dosierung des Öls mit einer speziellen Pumpe entsprechend der Motorlast gemildert. Ähnliche Schwierigkeiten bestehen beim Einsatz des Wankelmotors.
Auch Benzindämpfe wirken sich schädlich auf die menschliche Gesundheit aus. Daher muss die Kurbelgehäuseentlüftung so erfolgen, dass Gase und Dämpfe, die aufgrund schlechter Abdichtung in das Kurbelgehäuse eindringen, nicht in die Atmosphäre gelangen. Das Austreten von Benzindämpfen aus dem Kraftstofftank kann durch Adsorption und Ansaugen der Dämpfe in das Ansaugsystem verhindert werden. Auch das Austreten von Öl aus Motor und Getriebe sowie die dadurch verursachte Verschmutzung des Fahrzeugs durch Öle sind zur Erhaltung einer sauberen Umwelt verboten.
Die Reduzierung des Ölverbrauchs ist aus wirtschaftlicher Sicht ebenso wichtig wie die Kraftstoffeinsparung, da Öle deutlich teurer sind als Kraftstoff. Regelmäßige Inspektion und Wartung reduzieren den Ölverbrauch aufgrund von Motorstörungen. Öllecks im Motor können beispielsweise durch eine mangelhafte Abdichtung der Zylinderkopfhaube beobachtet werden. Durch Öllecks wird der Motor verschmutzt, was zu einem Brand führen kann.
Auch Öllecks sind aufgrund der geringen Dichtheit der Kurbelwellendichtung gefährlich. In diesem Fall erhöht sich der Ölverbrauch merklich und das Auto hinterlässt schmutzige Spuren auf der Straße.
Die Verunreinigung eines Autos mit Öl ist sehr gefährlich und Ölflecken unter dem Auto sind ein Grund für ein Betriebsverbot.
Aus der Kurbelwellendichtung austretendes Öl kann in die Kupplung gelangen und diese zum Rutschen bringen. Allerdings hat das Eindringen von Öl in den Brennraum noch negativere Folgen. Und obwohl der Ölverbrauch relativ gering ist, erhöht seine unvollständige Verbrennung die Emission schädlicher Bestandteile in den Abgasen. Ölverbrennung äußert sich in einer für das Auto typischen übermäßigen Rauchentwicklung sowie stark verschlissenen Viertaktmotoren.
Bei Viertaktmotoren dringt Öl durch die Kolbenringe in den Brennraum ein, was sich besonders bei starkem Verschleiß an Kolbenringen und Zylindern bemerkbar macht. Der Hauptgrund für das Eindringen von Öl in den Brennraum ist die ungleichmäßige Passung der Kompressionsringe am Zylinderumfang. Das Öl wird von den Zylinderwänden durch die Schlitze des Ölabstreifrings und die Löcher in seiner Nut abgelassen.
Durch den Spalt zwischen der Stange und der Einlassventilführung dringt Öl leicht in den Ansaugkrümmer ein, wo ein Unterdruck herrscht. Dies ist besonders häufig bei der Verwendung von Ölen mit niedriger Viskosität der Fall. Der Ölverbrauch durch dieses Gerät kann durch die Verwendung einer Gummidichtung am Ende der Ventilführung verhindert werden.
Motorkurbelgehäusegase, die viele Schadstoffe enthalten, werden üblicherweise über eine spezielle Rohrleitung in das Ansaugsystem abgeleitet. Von dort gelangen die Kurbelgehäusegase in den Zylinder und verbrennen zusammen mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch.
Niedrigviskose Öle reduzieren Reibungsverluste, verbessern die Motorleistung und senken den Kraftstoffverbrauch. Es wird jedoch nicht empfohlen, Öle mit einer niedrigeren Viskosität als der in der Norm vorgeschriebenen zu verwenden. Dies kann zu einem erhöhten Ölverbrauch und erhöhtem Motorverschleiß führen.
Aufgrund der Notwendigkeit, Öl einzusparen, wird die Sammlung und Verwendung von Altöl immer wichtiger. Durch die Regenerierung von Altölen ist es möglich, eine erhebliche Menge hochwertiger flüssiger Schmierstoffe zu gewinnen und gleichzeitig Umweltverschmutzung zu verhindern, indem die Einleitung von Altölen in Gewässer verhindert wird.
Bestimmung der zulässigen Schadstoffmenge
Schadstoffe aus Abgasen zu entfernen ist eine ziemlich schwierige Aufgabe. In hohen Konzentrationen sind diese Bestandteile sehr gesundheitsschädlich. Natürlich ist es nicht möglich, die aktuelle Situation sofort zu ändern, insbesondere im Hinblick auf die eingesetzte Fahrzeugflotte. Daher werden für neu produzierte Fahrzeuge gesetzliche Anforderungen zur Überwachung des Schadstoffgehalts in Abgasen gestellt. Diese Vorschriften werden unter Berücksichtigung neuer Fortschritte in Wissenschaft und Technologie schrittweise verbessert.
Die Abgasreinigung ist mit einem Anstieg des Kraftstoffverbrauchs um fast 10 %, einer Verringerung der Motorleistung und einem Anstieg der Fahrzeugkosten verbunden. Gleichzeitig steigen auch die Kosten für die Fahrzeugwartung. Katalysatoren sind zudem teuer, weil ihre Bestandteile aus seltenen Metallen bestehen. Die Lebensdauer sollte für 80.000 km Fahrzeuglaufleistung berechnet werden, was jedoch noch nicht erreicht wurde. Derzeit verwendete Katalysatoren halten etwa 40.000 km und verwenden Benzin ohne Bleiverunreinigungen.
Die aktuelle Situation stellt die Wirksamkeit strenger Vorschriften zum Gehalt an schädlichen Verunreinigungen in Frage, da dies zu einer erheblichen Verteuerung des Fahrzeugs und seines Betriebs und letztendlich zu einem erhöhten Ölverbrauch führt.
Die in Zukunft gestellten hohen Anforderungen an die Reinheit von Abgasen können mit dem aktuellen Stand der Otto- und Dieselmotoren noch nicht erfüllt werden. Daher ist es ratsam, auf eine radikale Veränderung des Antriebssystems mechanischer Fahrzeuge zu achten.
