. Уравнение реакции горения угля: С(т.) + О2(г.) = СО2(г.). По определению, теплотой образования вещества называется количество тепла, выделяющееся при образовании 1 моля вещества из простых веществ, взятых в их стандартном состоянии. Т.е. при сжигании 1 моля угля выделяется Q = Qf(CO2) = 393,5 кДж. Количество угля в 1 кг = 1000/12 = 83,3 моль. Следовательно, при сгорании 1кг угля выделяется 393,5·83,3 = 32,8*103 кДж= 32,8 МДж.
Сжигание метана протекает по следующему уравнению: СН4(г.) + 2О2(г.) = СО2(г.) + 2Н2О(г.). По следствию из закона Гесса найдем количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 моль метана: Q = Qf(CO2) + 2Qf(H2O) - 2Qf(O2) - Qf(CH4). Так как теплота образования кислорода равна нулю, получаем: Q = 393.5 + 2·241.8 - 74.8 = 802,3 кДж. Количество метана в 1 м3 = 1000/22,4 = 44,6 моль. При сжигании 1 м3 метана выделяется 802,3·44,6 = 35,8*103 кДж = 35,8МДж.
2. Для оценки тепла, необходимого для нагрева воздуха, рассчитаем его массу. Объем воздуха равен 50·2.5 = 125 м3. Масса воздуха 125·103·29/22,4 = 161830 г = 161,8 кг. Количество тепла, необходимое для нагрева тела массой m от температуры Т1 до температуры Т2, равно произведению его массы на удельную теплоемкость и на разность температур: Q = 161,8·1005·25 = 4,1*106 Дж = 4,1 МДж.
3. По той же формуле для нагрева 150 л (150 кг) воды потребуется Q = 150·4200·85 = 53,6*106 Дж = 53,6 МДж.
4. Угля потребуется 4,1/32,8 = 0,125 кг для нагрева воздуха и 53,6/32,8 = 1,63 кг для нагрева воды. Метана требуется 4,1/35,8 = 0,115 м3 для нагрева воздуха и 53,6/35,8 = 1,50 м3 для нагрева воды.
5. ТЭЦ затратит 100*0,125 + 1,63 ~ 14 кг угля по 1,5 руб, т.е. 14*1,5 = 21 руб, если она работает на угле, и 100*0,115 + 1,5 = 13 м3 газа по 2,2 руб , т.е. 13*2,2 = 28,6 руб, если на газе.
6. Преимущества газа: минимальные затраты по доставке (достаточно 1 раз вложить средства в газопровод) и обслуживанию котлов (автоматика); отсутствие отходов; значительно более высокий КПД; отсутствие SO2 в продуктах сгорания (экология); возможность плавно контролировать скорость подачи топлива и т.д. Основной недостаток – опасность взрыва при утечке – очень серьезен, однако в настоящее время с этой проблемой справляются с специальных датчиков, сигнализирующих об утечке задолго до накопления в воздухе опасных концентраций.
7. Проведенная нами оценка затрат топлива только на нагрев воздуха и воды близка к реальным затратам только для газа, имеющего высокую чистоту и КПД ~ 90%. Уголь с озвученной стоимостью содержит всего 65-70% углерода, что в сочетании со значительно более низким КПД (обычно ~ 60%) и необходимостью вывозить отходы делает его существенно менее экономически выгодным, чем газ. Антрацит, содержащий до 95% С, стоит в 2-2,5 раза дороже, чем бурый уголь.
Стоимость услуг по отоплению и горячему водоснабжению, естественно, включает не только затраты на нагрев, но и на обслуживание ТЭЦ и доставку воды и теплоносителя к потребителю. Поскольку необходимо учесть и значительные потери тепла в процессе транспортировки горячей воды, это слагаемое оказывается самым большим при формировании цен на услуги.
2.Химический знак, относительная атомная масса (Ar)
3.Порядковый номер
4.Номер периода (большой 4-7 или малый 1-3)
5.Номер группы, подгруппа (главная «А» или побочная «Б»)
6.Состав атома: число электронов, число протонов, число нейтронов
Подсказка!
Число электронов = числу протонов = порядковому номеру;
Число нейтронов = атомная масса (Ar из таблицы Менделеева) – число протонов.
7. Вид элемента (s, p, d, f)
Подсказка!
s-элементы: это первые два элемента в 1-7 периодах;
p-элементы: последние шесть элементов1-6 периодов;
d-элементы: это элементы больших периодов (по 10 штук) между s- и p-элементами;
f-элементы: это элементы 6 и 7 периодов – лантаноиды и актиноиды, они вынесены вниз таблицы.
8.Схема строения атома (распределение электронов по энергоуровням), завершённость внешнего уровня.
Подсказка! Внешний уровень завершён у элементов VIII группы главной подгруппы "А" - Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.
Подсказка! Для написания схемы нужно знать следующее:
Заряд ядра атома = порядковому номеру атома;
Число энергетических уровней определяют по номеру периода, в котором находится элемент;
У s- и p-элементов на последнем (внешнем) от ядра энергетическом уровне число электронов равно номеру группы, в которой находится элемент.
Например, Na+11)2)8)1=номеру группы;
У d- элементов на последнем уровне число электронов всегда равно 2 (исключения – хром, медь, серебро, золото и некоторые другие на последнем уровне содержат 1 электрон).
Например, Ti+22)2)8)10)2 ; Cr++24)2)8)13)1 – исключение
Максимальное возможное число электронов на уровнях определяют по формуле Nэлектронов = 2n2, где n – номер энергоуровня.
Например, I уровень – 2 электрона, II – 8 электронов, III – 18 электронов, IV– 32 электрона и т.д.
9.Электронная и электронно-графическая формулы строения атома
Подсказка!
Для написания электронной формулы используйте шкалу энергий:
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s…
Помните! На s – орбитали максимум может быть 2 электрона, на p – 6, на d – 10, на f – 14 электронов.
Например, +11Na 1s22s22p63s1; +22Ti 1s22s22p63s23p64s23d2
10.Металл или неметалл
Подсказка!
К неметаллам относятся: 2 s-элемента - водород и гелий и 20 p-элементов – бор, углерод, азот, кислород, фтор, неон, кремний, фосфор, сера, хлор, аргон, мышьяк, селен, бром, криптон, теллур, йод, ксенон, астат и радон.
К металлам относятся: все d- и f-элементы, все s-элементы (исключения водород и гелий), некоторые p-элементы.
11.Высший оксид (только для s, p)
Подсказка!
Общая формула высшего оксида дана под группой химических элементов (R2O, RO и т.д.)
12.Летучее водородное соединение (только для s, p)
Подсказка!
Общая формула летучего водородного соединения дана под группой химических элементов (RH4, RH3 и т.д.) – только для элементов 4 -8 групп.
. Уравнение реакции горения угля: С(т.) + О2(г.) = СО2(г.). По определению, теплотой образования вещества называется количество тепла, выделяющееся при образовании 1 моля вещества из простых веществ, взятых в их стандартном состоянии. Т.е. при сжигании 1 моля угля выделяется Q = Qf(CO2) = 393,5 кДж. Количество угля в 1 кг = 1000/12 = 83,3 моль. Следовательно, при сгорании 1кг угля выделяется 393,5·83,3 = 32,8*103 кДж= 32,8 МДж.
Сжигание метана протекает по следующему уравнению: СН4(г.) + 2О2(г.) = СО2(г.) + 2Н2О(г.). По следствию из закона Гесса найдем количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 моль метана: Q = Qf(CO2) + 2Qf(H2O) - 2Qf(O2) - Qf(CH4). Так как теплота образования кислорода равна нулю, получаем: Q = 393.5 + 2·241.8 - 74.8 = 802,3 кДж. Количество метана в 1 м3 = 1000/22,4 = 44,6 моль. При сжигании 1 м3 метана выделяется 802,3·44,6 = 35,8*103 кДж = 35,8МДж.
2. Для оценки тепла, необходимого для нагрева воздуха, рассчитаем его массу. Объем воздуха равен 50·2.5 = 125 м3. Масса воздуха 125·103·29/22,4 = 161830 г = 161,8 кг. Количество тепла, необходимое для нагрева тела массой m от температуры Т1 до температуры Т2, равно произведению его массы на удельную теплоемкость и на разность температур: Q = 161,8·1005·25 = 4,1*106 Дж = 4,1 МДж.
3. По той же формуле для нагрева 150 л (150 кг) воды потребуется Q = 150·4200·85 = 53,6*106 Дж = 53,6 МДж.
4. Угля потребуется 4,1/32,8 = 0,125 кг для нагрева воздуха и 53,6/32,8 = 1,63 кг для нагрева воды. Метана требуется 4,1/35,8 = 0,115 м3 для нагрева воздуха и 53,6/35,8 = 1,50 м3 для нагрева воды.
5. ТЭЦ затратит 100*0,125 + 1,63 ~ 14 кг угля по 1,5 руб, т.е. 14*1,5 = 21 руб, если она работает на угле, и 100*0,115 + 1,5 = 13 м3 газа по 2,2 руб , т.е. 13*2,2 = 28,6 руб, если на газе.
6. Преимущества газа: минимальные затраты по доставке (достаточно 1 раз вложить средства в газопровод) и обслуживанию котлов (автоматика); отсутствие отходов; значительно более высокий КПД; отсутствие SO2 в продуктах сгорания (экология); возможность плавно контролировать скорость подачи топлива и т.д. Основной недостаток – опасность взрыва при утечке – очень серьезен, однако в настоящее время с этой проблемой справляются с специальных датчиков, сигнализирующих об утечке задолго до накопления в воздухе опасных концентраций.
7. Проведенная нами оценка затрат топлива только на нагрев воздуха и воды близка к реальным затратам только для газа, имеющего высокую чистоту и КПД ~ 90%. Уголь с озвученной стоимостью содержит всего 65-70% углерода, что в сочетании со значительно более низким КПД (обычно ~ 60%) и необходимостью вывозить отходы делает его существенно менее экономически выгодным, чем газ. Антрацит, содержащий до 95% С, стоит в 2-2,5 раза дороже, чем бурый уголь.
Стоимость услуг по отоплению и горячему водоснабжению, естественно, включает не только затраты на нагрев, но и на обслуживание ТЭЦ и доставку воды и теплоносителя к потребителю. Поскольку необходимо учесть и значительные потери тепла в процессе транспортировки горячей воды, это слагаемое оказывается самым большим при формировании цен на услуги.
Объяснение:
1.Название
2.Химический знак, относительная атомная масса (Ar)
3.Порядковый номер
4.Номер периода (большой 4-7 или малый 1-3)
5.Номер группы, подгруппа (главная «А» или побочная «Б»)
6.Состав атома: число электронов, число протонов, число нейтронов
Подсказка!
Число электронов = числу протонов = порядковому номеру;
Число нейтронов = атомная масса (Ar из таблицы Менделеева) – число протонов.
7. Вид элемента (s, p, d, f)
Подсказка!
s-элементы: это первые два элемента в 1-7 периодах;
p-элементы: последние шесть элементов1-6 периодов;
d-элементы: это элементы больших периодов (по 10 штук) между s- и p-элементами;
f-элементы: это элементы 6 и 7 периодов – лантаноиды и актиноиды, они вынесены вниз таблицы.
8.Схема строения атома (распределение электронов по энергоуровням), завершённость внешнего уровня.
Подсказка! Внешний уровень завершён у элементов VIII группы главной подгруппы "А" - Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.
Подсказка! Для написания схемы нужно знать следующее:
Заряд ядра атома = порядковому номеру атома;
Число энергетических уровней определяют по номеру периода, в котором находится элемент;
У s- и p-элементов на последнем (внешнем) от ядра энергетическом уровне число электронов равно номеру группы, в которой находится элемент.
Например, Na+11)2)8)1=номеру группы;
У d- элементов на последнем уровне число электронов всегда равно 2 (исключения – хром, медь, серебро, золото и некоторые другие на последнем уровне содержат 1 электрон).
Например, Ti+22)2)8)10)2 ; Cr++24)2)8)13)1 – исключение
Максимальное возможное число электронов на уровнях определяют по формуле Nэлектронов = 2n2, где n – номер энергоуровня.
Например, I уровень – 2 электрона, II – 8 электронов, III – 18 электронов, IV– 32 электрона и т.д.
9.Электронная и электронно-графическая формулы строения атома
Подсказка!
Для написания электронной формулы используйте шкалу энергий:
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s…
Помните! На s – орбитали максимум может быть 2 электрона, на p – 6, на d – 10, на f – 14 электронов.
Например, +11Na 1s22s22p63s1; +22Ti 1s22s22p63s23p64s23d2
10.Металл или неметалл
Подсказка!
К неметаллам относятся: 2 s-элемента - водород и гелий и 20 p-элементов – бор, углерод, азот, кислород, фтор, неон, кремний, фосфор, сера, хлор, аргон, мышьяк, селен, бром, криптон, теллур, йод, ксенон, астат и радон.
К металлам относятся: все d- и f-элементы, все s-элементы (исключения водород и гелий), некоторые p-элементы.
11.Высший оксид (только для s, p)
Подсказка!
Общая формула высшего оксида дана под группой химических элементов (R2O, RO и т.д.)
12.Летучее водородное соединение (только для s, p)
Подсказка!
Общая формула летучего водородного соединения дана под группой химических элементов (RH4, RH3 и т.д.) – только для элементов 4 -8 групп.