10564 (Свойства времени и химические процессы в природе), страница 2

будут равны:

И после подстановки величин, концентрации ионов составят

.

Тогда pH среды будет равна

pH=-lg[(H⁺)_1ст]=-lg[3,00·10^-3]=2,52 < 7, что указывает на кислотность среды.

Проводимость электролита HNO₃ по первой ступени будет равна

Суммарная проводимость электролита будет равна проводимости электролита по первой ступени

При взаимодействии данных электролитов при заданных концентрациях;

([LiOH]=1·10^-3 и [HNO₃]=1·10^-5 и при соотношении объёмов V_осн =1 к V_кис = 1)

суммарная величина рН будет равна:

если [H⁺]_{суммарная} < [OH^–]_{суммарная},

то

,

а если [H⁺]_{суммарная} > [OH^–]_{суммарная}, то наоборот

Так как суммарная концентрация гидроксид-ионов

[OH^-]_{суммарная}=5,00∙10^-13

Меньше суммарной концентрации водородных ионов [H⁺]_{суммарная}=3,00∙10^-3,

То есть [H⁺]_{суммарная}=3,00∙10^-3>[OH^-]_{суммарная}=5,00∙10^-13

что указывает на наличие избытка ионов [Н⁺] – среда кислая,

В этом случае возможно образование кислой соли:

LiNO₃образовавшейся по схеме – .

Константа равновесия продукта (образованной соли) равна

Суммарная проводимость данного раствора (с учётом образования соли) будет равна:

Вопрос 3. Пользуясь периодической системой элементов Д.И. Менделеева, составьте электронную формулу атома металла, распределите валентные электроны по атомным орбиталям и определите ковалентность атома МЕДИ и ХЛОРА в нормальном и во всех возможно возбуждённых состояниях

Медь: ₂₉Cu – 3d¹⁰4s¹ (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁹)

Возбужденного состояния нет, провал электрона

K=1

Вопрос 4. Требуется разработать пульт информации с заданными характеристиками: пульт управления – красного цвета (фон); «транспарант-табло» – светло серого цвета (табло); надпись на «транспаранте» – синего цвета; угол восприятия – 45^о; Минимальное воспринимаемое расстояние r=65 м; площадь надписи на «транспаранте-табло» равна 1,59 м²; площадь серого фона – 7,5 м², площадь «транспаранта – табло» равно 2,8 м².

Необходимо знать, будут ли обеспечены достаточные или необходимые условия для приёма информации оператором в условиях освещённости облачного неба?

Условия «нормальной» работы – наилучшая (хорошая) видность светло серого «транспаранта-табло» на красном фоне:

1. При К_обр – обратной контрастности, когда фон красный – тёмный; предмет – «транспарант-табло» – светло серый – светлый – белый по чёрному, так как коэффициент отражения красного фона меньше коэффициента отражения светло-серого транспаранта-табло

2. При К_прям – прямой контрастности, когда фон светло серый – светлый: предмет – надпись на транспаранте – табло синего цвета – темный – чёрный по белому, так как коэффициент отражения фона больше коэффициента отражения предмета.

1. Фон, на котором расположено информационное табло красный. Предмет на красном фоне -- табло светло серого цвета – обратный контраст.

Тогда яркость излучения светло серого «транспаранта – табло» за счёт внешней заставки красного фона – В_{излуч (светло серого табло)} (с учётом коэффициента отражения) будет равна:

,

где – освещённость;

– сила света.

В общем виде яркость излучения светло серого «транспаранта-табло» будет равна

А яркость отражения красного фона в облачном небе В_{отражен. красного фона )} (с учётом коэффициента отражения см. табл.1) будет равна:

,

где – освещённость;

– сила света.

В общем виде яркость отражения красного фона пульта управления будет равна

Величина обратной контрастности в этом случае будет равна

К_обр > 0,6 , но < 0,9 что соответствует достаточному, но не соответствует необходимому условию приема информации, то есть светло-серое табло не будет видно на красном фоне. В общем случае яркость предмета В_{пред (транспорант-табло)} («транспарант-табло» светло серого цвета) определяется двумя составляющими:

1. Яркостью излучения светло серого «транспаранта – табло» за счёт внешней заставки красного фона в облачном небе – ;

2. Яркостью отражения в облачном небе красного фона пульта управления – .

А обратный пороговый контраст – наименьший контраст, когда начинается различаться предмет, будет равен

,

где b_обр – пороговая обратная яркость:

2. Фон, на котором расположено информационная надпись синего цвета – светло серый. Предмет на светло сером фоне– надпись синего цвета – прямой контраст

Тогда яркость излучения надписи синего цвета за счёт внешней заставки светло серого фона В_{излуч(синей надписи)} (с учётом коэффициента отражения) будет равна:

,

где – освещённость;

– сила света.

В общем виде яркость излучения надписи синего цвета на «транспаранте-табло» будет равна

А яркость отражения светло серого фона «транспаранта-табло» в облачном небе В_{отражен. светло серого фона} (с учётом коэффициента отражения) будет равна:

,

Величина прямой контрастности в этом случае будет равна

К_пр>0,6, но <0,9 что соответствует достаточному, но не соответствует необходимому условию приема информации, то есть надпись синего цвета не будет видно на светло-сером фоне

В общем случае яркость предмета В_{пред (синяя надпись)} (надписи синего цвета) определяется двумя составляющими:

1. Яркостью излучения синей надписи за счёт «транспаранта-табло» светло-серого цвета в условиях освещенности луны – ;

2. Яркостью отражения в облачном небе светло серого фона пульта управления – .

А прямой пороговый контраст – наименьший контраст, когда начинается различаться предмет, будет равен

,

где b_обр – пороговая обратная яркость:

Вопрос 5. (Ядерные процессы). Образец из саркофага египетской мумии имеет удельную активность по , равную 8,4 мин^-1∙г. Каков возраст этого саркофага?

Решение:

По закону радиоактивного распада:

,

где - количество нераспавшихся ядер к моменту времени t; N₀ – начальное число ядер; Т – период полураспада углерода (5730 лет).

С течением времени скорость распада изменяется, и тогда возраст саркофага египетской мумии равен:

или ,

где - начальная удельная активность углерода (равна 14мин^-1∙г); А_t – удельная активность углерода в момент времени t (8,4 мин^-1∙г).

Таким образом, считаем возраст саркофага:

Задача 6. Арсин AsH₃ нестойкое соединение и при нагревании легко разлагается на водород и свободный мышьяк, который проявляется как черный блестящий налет. Это свойство арсина применяется при обнаружении мышьяка в различных веществах. Если мышьяк или его соединения находятся в кислой среде (например, в вине, в подкисленном салате и так далее, где рН>7), то при добавлении в вещество восстановителя возможно получить арсин. Применяя законы термодинамики, оцените возможность обнаружения мышьяка или его соединений в медном кувшине покрытым кадмием с подкисленной водой?

Протекание процесса окисления без стехиометрических коэффициентов можно представить следующей схемой

As₂O₃ + Me + H⁺ AsH₃↑ + Meⁿ⁺ + H₂O

Определите, если такое возможно, сколько времени понадобится для оценки (обнаружения) наличия яда в веществе и в каком температурном интервале могут протекать данные процессы?

Исходные справочные данные

Решение

Сначала необходимо определить, какое из веществ – Cu или Ti – будет окисляться

значит в реакции обнаружения мышьяка будет участвовать Ti. Что же тогда необходимо сделать?

1. Проверить возможность процесса разрушения титановой оболочки, протекающего по схеме:

Титан является восстановителем (степень окисления изменяется от 0 до +4). Арсин является окислителем (степень окисления изменяется от +3 до -3). Таким образом, очевидно, что в данном случае этот процесс является окислительно-восстановительным.

Процесс окисления ,

Процесс восстановления ,

Суммарный процесс, с учётом равенства коэффициентов будет выглядеть так:

,

а константа равновесия для суммарного процесса равна

,

где [AsH₃] – равновесная концентрация арсина; [Ti⁴⁺] – равновесная концентрация ионов титана; [As₂O₃] – равновесная концентрация оксида мышьяка; [H₂O] – концентрация воды (const); [Ti]^- – равновесная концентрация титана;. [H⁺] – равновесная концентрация ионов водорода.

Окислителем, в данном случае, может быть и ион водорода [H⁺], так как рН=6,15 среды (по условию задачи) меньше 7. Процесс восстановления в данном случае описывается схемой

;

Но, так как < , то более вероятным окислителем является кислород, растворённый в водном растворе вина.

Если –

потенциал катодного процесса, а

потенциал анодного процесса, тогда условие равновесия будет выглядеть следующим образом

= .

После преобразования данного соотношения можно записать

или ,

Константа равновесия равна

При подстановке в выражения энергии Гиббса

можно предположить, что протекание процесса разрушения титана вероятно, так как K_p >1.

2. Для нахождения температурного интервала протекание процесса диффузии и кинетики по исходным данным необходимо построить графическую зависимость lgk^* от 1/Т.

Схема процесса разрушения (окисления) титана выглядит следующим образом

.

При построении графической зависимости lgk^* от 1/Т производятся следующие расчёты. По исходным данным энергии активации и температуре определяются углы для построения прямой кинетической области и ₂ – для диффузионной

,