Химични производства, металургия и околна среда

Синтез на амоняк

1. Кое уравнение описва синтеза на амоняк?

   • N₂ + 2H₂ ⇌ 2NH₃
   • 2N + 3H₂ ⇌ 2NH₃
   • N₂ + 3H₂ ⇌ NH₃ + H₂
   • N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

   Отговор: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

   Изравняване: 2 атома N и 6 атома H от двете страни.

2. Каква миризма има амонякът?

   • Остра, задушлива
   • Няма миризма
   • На развалени яйца
   • Сладникава

   Отговор: Остра, задушлива

   Амонякът дразни лигавиците; миризмата му се усеща при отваряне на шише с амонячна вода.

3. Колко мола амоняк се получават от 6 mol водород при пълно превръщане?

   • 4 mol
   • 6 mol
   • 2 mol
   • 3 mol

   Отговор: 4 mol

   По уравнението от 3 mol H₂ се получават 2 mol NH₃; от 6 mol: 4 mol.

4. Каква среда има воден разтвор на амоняк?

   • Кисела
   • Основна
   • Неутрална
   • Силно кисела

   Отговор: Основна

   NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻: в разтвора има хидроксидни йони.

5. Защо газовата смес за синтеза се пречиства от серни съединения?

   • Те увеличават добива
   • Те охлаждат реактора
   • Те отравят катализатора
   • Те превръщат амоняка в азот

   Отговор: Те отравят катализатора

   Каталитичните отрови се свързват с повърхността на катализатора и намаляват активността му.

6. Защо амонякът се втечнява много по-лесно от азота и водорода?

   • Има по-малка моларна маса
   • Молекулите му са неполярни
   • Реагира с въздуха
   • Между молекулите му има водородни връзки

   Отговор: Между молекулите му има водородни връзки

   Водородните връзки между молекулите NH₃ позволяват втечняване при охлаждане и умерено налягане.

7. От 56 t азот са получени 51 t амоняк. Какъв е добивът? (N₂ = 28, NH₃ = 17)

   • 51%
   • 91%
   • 68%
   • 75%

   Отговор: 75%

   Теоретично: 56 : 28 = 2 Mmol N₂ → 4 Mmol NH₃ = 68 t; добив = 51 : 68 = 0,75.

8. Кой газ се отделя при нагряване на амониев хлорид с гасена вар?

   • N₂
   • H₂
   • NH₃
   • Cl₂

   Отговор: NH₃

   2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O

9. Каква е масовата част на азота в амониевия нитрат NH₄NO₃? (M = 80, N = 14)

   • 17,5%
   • 35%
   • 82%
   • 46%

   Отговор: 35%

   В една формулна единица има 2 атома N: 28 : 80 = 0,35.

10. Колко литра амоняк (н.у.) се получават от 10 L азот и 24 L водород при пълно превръщане на реагента в недостиг?

    • 16 L
    • 20 L
    • 34 L
    • 12 L

    Отговор: 16 L

    За 24 L H₂ са нужни 8 L N₂ (азотът е в излишък); V(NH₃) = 2/3 · 24 = 16 L.

Сярна киселина

1. Каква е степента на окисление на сярата в SO₃?

   • +4
   • −2
   • +3
   • +6

   Отговор: +6

   Три кислородни атома по −2 дават −6, следователно сярата е +6.

2. Какъв газ се отделя при нагряване на мед с концентрирана сярна киселина?

   • H₂
   • O₂
   • SO₂
   • H₂S

   Отговор: SO₂

   Cu + 2H₂SO₄ (конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O; сярната киселина е окислител.

3. Кое уравнение описва изпичането на пирита?

   • FeS₂ + 3O₂ → FeSO₄ + SO₂
   • FeS₂ + 2O₂ → Fe + 2SO₂
   • 4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂
   • 2FeS₂ + 7O₂ → 2FeSO₄ + 2SO₃

   Отговор: 4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

   При изпичането желязото се окислява до Fe₂O₃, а сярата до SO₂.

4. Кое свойство на концентрираната сярна киселина се проявява, когато тя овъглява захарта?

   • Водоотнемащото
   • Основното
   • Редукционното
   • Амфотерното

   Отговор: Водоотнемащото

   Киселината отнема водорода и кислорода от захарта под формата на вода и остава въглерод.

5. Защо окислението на SO₂ до SO₃ се провежда с излишък от въздух?

   • Излишъкът от O₂ измества равновесието надясно
   • Въздухът охлажда катализатора
   • Азотът реагира със SO₂
   • Така се намалява налягането

   Отговор: Излишъкът от O₂ измества равновесието надясно

   Увеличената концентрация на изходно вещество измества равновесието към продукта (Льо Шателие).

6. Какво става с желязото в студена концентрирана сярна киселина?

   • Разтваря се бурно с отделяне на H₂
   • Стопява се
   • Превръща се в пирит
   • Пасивира се и практически не реагира

   Отговор: Пасивира се и практически не реагира

   По повърхността се образува плътен оксиден слой, който спира реакцията.

7. Колко тона 98% сярна киселина се получават от 32 t сяра при пълно превръщане? (S = 32, H₂SO₄ = 98)

   • 98 t
   • 100 t
   • 96 t
   • 32 t

   Отговор: 100 t

   32 t S = 1 Mmol → 1 Mmol H₂SO₄ = 98 t чиста киселина; 98 : 0,98 = 100 t разтвор.

8. Кой от изброените метали отделя водород с разредена сярна киселина?

   • Мед
   • Сребро
   • Злато
   • Цинк

   Отговор: Цинк

   Цинкът е преди водорода в реда на активност: Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑

9. Защо при разреждане концентрираната сярна киселина се налива във водата, а не обратно?

   • Иначе киселината се разлага
   • Водата е по-тежка от киселината
   • Иначе се отделя SO₂
   • Отделя се много топлина и водата може да кипне и да изпръска

   Отговор: Отделя се много топлина и водата може да кипне и да изпръска

   Ако водата се налее в киселината, тя кипва на повърхността и пръска концентрирана киселина.

10. Колко литра SO₂ (н.у.) се получават при изпичането на 240 g пирит? (FeS₂ = 120)

    • 44,8 L
    • 179,2 L
    • 22,4 L
    • 89,6 L

    Отговор: 89,6 L

    n(FeS₂) = 2 mol; от 1 mol FeS₂ се получават 2 mol SO₂: 4 mol · 22,4 = 89,6 L.

Азотна киселина

1. Каква е степента на окисление на азота в калиевата селитра KNO₃?

   • +3
   • +4
   • +5
   • −3

   Отговор: +5

   K е +1, трите O са общо −6, следователно N е +5, както в HNO₃.

2. Какъв цвят има газът NO₂?

   • Безцветен
   • Кафяв
   • Зелен
   • Син

   Отговор: Кафяв

   NO₂ е отровен кафяв газ ("лисича опашка" над заводите).

3. Кое уравнение описва каталитичното окисление на амоняка до NO?

   • 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O
   • 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O
   • 2NH₃ + 2O₂ → N₂O + 3H₂O
   • NH₃ + 2O₂ → HNO₃ + H₂O

   Отговор: 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

   Върху платинен катализатор амонякът се окислява до азотен оксид NO.

4. Кой метал се пасивира в концентрирана азотна киселина?

   • Алуминият
   • Медта
   • Среброто
   • Магнезият

   Отговор: Алуминият

   Алуминият (и желязото) се покрива с плътен оксиден слой и спира да реагира.

5. Какво се получава при поглъщане на NO₂ с вода в присъствие на кислород?

   • Амоняк
   • Азотна киселина
   • Азот
   • Диазотен оксид N₂O

   Отговор: Азотна киселина

   4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

6. Как се нарича сместа от концентрирани солна и азотна киселина, която разтваря златото?

   • Олеум
   • Царска вода
   • Нитрираща смес
   • Варно мляко

   Отговор: Царска вода

   Сместа е от 3 обема HCl и 1 обем HNO₃.

7. Защо концентрираната азотна киселина се съхранява в тъмни шишета?

   • На светлина се разлага и отделя NO₂
   • На тъмно се изпарява по-бавно
   • Реагира с прозрачното стъкло
   • Замръзва на светлина

   Отговор: На светлина се разлага и отделя NO₂

   4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O (на светлина); кафявият NO₂ оцветява киселината в жълто.

8. Какви соли са селитрите?

   • Сулфати
   • Карбонати
   • Нитрати
   • Фосфати

   Отговор: Нитрати

   Натриева, калиева и амониева селитра са NaNO₃, KNO₃ и NH₄NO₃.

9. Колко тона HNO₃ най-много могат да се получат от 34 t амоняк? (NH₃ = 17, HNO₃ = 63)

   • 63 t
   • 34 t
   • 126 t
   • 252 t

   Отговор: 126 t

   n(NH₃) = 34 : 17 = 2 Mmol → 2 Mmol HNO₃ · 63 = 126 t.

10. Колко литра NO (н.у.) се получават при каталитичното окисление на 6,8 g амоняк? (NH₃ = 17)

    • 4,48 L
    • 17,92 L
    • 22,4 L
    • 8,96 L

    Отговор: 8,96 L

    n(NH₃) = 6,8 : 17 = 0,4 mol → 0,4 mol NO; V = 0,4 · 22,4 = 8,96 L.

Металургия

1. Кой метал се получава чрез електролиза на стопилка от NaCl?

   • Желязо
   • Натрий
   • Мед
   • Злато

   Отговор: Натрий

   На катода Na⁺ се редуцира до натрий, а на анода се отделя хлор.

2. Коя е формулата на магнетита?

   • Fe₂O₃
   • Fe₃O₄
   • FeS₂
   • FeCO₃

   Отговор: Fe₃O₄

   Магнетитът е магнитна желязна руда; Fe₂O₃ е хематит, FeS₂ пирит, FeCO₃ сидерит.

3. Как се нарича получаването на метали чрез разтваряне на рудата и извличане на метала от разтвора?

   • Пирометалургия
   • Електрометалургия
   • Хидрометалургия
   • Алуминотермия

   Отговор: Хидрометалургия

   Например медта се извлича от бедни руди с разтвор на сярна киселина.

4. Как се нарича сплавта на мед с калай?

   • Месинг
   • Бронз
   • Дуралуминий
   • Стомана

   Отговор: Бронз

   Бронзът е една от първите сплави, използвани от човека (бронзова епоха).

5. Как се рафинира медта до висока чистота?

   • Чрез електролиза с анод от сурова мед
   • Чрез стапяне с пясък
   • Чрез изпаряване
   • Чрез редукция с водород

   Отговор: Чрез електролиза с анод от сурова мед

   Суровата мед се разтваря на анода, а чистата се отлага на катода; примесите остават в разтвора или в анодната утайка.

6. Как се получава цинкът от цинковата руда сфалерит ZnS?

   • Изпичане до ZnO и редукция с въглерод
   • Директна електролиза на твърдия ZnS
   • Магнитна сепарация
   • Нагряване без въздух до Zn и S

   Отговор: Изпичане до ZnO и редукция с въглерод

   2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂; ZnO + C → Zn + CO.

7. Защо алуминият се получава чрез електролиза, а не чрез редукция с въглерод?

   • Алуминият е благороден метал
   • Алуминият е много активен и оксидът му е много устойчив
   • Въглеродът е много скъп
   • Алуминият не образува оксиди

   Отговор: Алуминият е много активен и оксидът му е много устойчив

   Въглеродът не може да редуцира Al₂O₃ при приемливи условия.

8. Защо неръждаемата стомана не ръждясва?

   • Съдържа хром, който образува защитен оксиден слой
   • Съдържа много въглерод
   • Покрита е с боя
   • Не съдържа желязо

   Отговор: Съдържа хром, който образува защитен оксиден слой

   Хромът (често с никел) образува тънък плътен оксиден слой, който пази желязото.

9. Колко тона желязо има в 1000 t руда с 58% магнетит Fe₃O₄? (Fe₃O₄ = 232, Fe = 56)

   • 420 t
   • 580 t
   • 168 t
   • 406 t

   Отговор: 420 t

   m(Fe₃O₄) = 580 t; w(Fe) = 168 : 232; 580 · 168 : 232 = 420 t.

10. Колко грама мед се отлагат на катода при пренасяне на 2 mol електрони? (Cu = 64)

    • 64 g
    • 128 g
    • 32 g
    • 16 g

    Отговор: 64 g

    Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu: 2 mol електрони отлагат 1 mol мед, т.е. 64 g.

Химия и околна среда

1. Кое устройство в автомобилите превръща CO и NO в по-безвредни газове?

   • Шумозаглушителят
   • Радиаторът
   • Турбокомпресорът
   • Каталитичният конвертор

   Отговор: Каталитичният конвертор

   Върху катализатор от платинени метали CO се окислява до CO₂, а NO се редуцира до N₂.

2. Кой парников газ се отделя от оризищата, сметищата и животновъдството?

   • Кислород
   • Азот
   • Хелий
   • Метан

   Отговор: Метан

   Метанът се образува при анаеробно разлагане на органични вещества.

3. Под какво pH дъждът се смята за киселинен?

   • Под около 5,6
   • Под 7,5
   • Над 8
   • Около 10

   Отговор: Под около 5,6

   Чистата дъждовна вода е леко кисела (около 5,6) заради разтворения CO₂; при SO₂ и NO_x pH пада още.

4. С какво се обеззаразява най-често питейната вода?

   • Със сяра
   • С амоняк
   • С хлор
   • С въглероден оксид

   Отговор: С хлор

   Хлорът (или озонът) убива микроорганизмите във водата.

5. Кой метал в миналото е добавян към бензина като антидетонатор и е силно отровен?

   • Олово
   • Живак
   • Кадмий
   • Цинк

   Отговор: Олово

   Тетраетилоловото е забранено в Европа, защото оловото уврежда нервната система.

6. Защо тежките метали са особено опасни замърсители?

   • Разграждат се много бързо
   • Изпаряват се веднага
   • Натрупват се в организмите по хранителната верига
   • Нужни са в големи количества

   Отговор: Натрупват се в организмите по хранителната верига

   Организмите не могат да ги разградят, затова концентрацията им расте във всяко следващо звено.

7. Какво е фотохимичен смог?

   • Дъжд с pH 3
   • Сажди при студено и влажно време
   • Разрушаване на озона в стратосферата
   • Замърсители от NO_x и въглеводороди, образувани под действие на слънчевата светлина

   Отговор: Замърсители от NO_x и въглеводороди, образувани под действие на слънчевата светлина

   В горещи слънчеви дни в големите градове се образуват озон и други силни окислители.

8. Какво са праховите частици PM2,5?

   • Капчици с pH 2,5
   • Частици под 2,5 μm, които проникват дълбоко в белите дробове
   • Газ с моларна маса 2,5 g/mol
   • Частици по-големи от 2,5 mm

   Отговор: Частици под 2,5 μm, които проникват дълбоко в белите дробове

   Най-фините частици достигат до алвеолите и дори до кръвта.

9. Как се нарича пречистването на отпадни води с помощта на микроорганизми?

   • Дестилация
   • Хлориране
   • Биологично пречистване
   • Механично утаяване

   Отговор: Биологично пречистване

   Бактериите в активната утайка разграждат органичните замърсители.

10. Колко тона CO₂ се отделят при изгарянето на 1 t въглерод? (C = 12, CO₂ = 44)

    • 1 t
    • 2,75 t
    • Около 3,67 t
    • 0,27 t

    Отговор: Около 3,67 t

    C + O₂ → CO₂: от 12 t C се получават 44 t CO₂; 44 : 12 ≈ 3,67.

Финален въпрос