Контрольная работа в 10 классе по теме УГЛЕВОДОРОДЫ
Контрольная работа по теме «Углеводороды»
Вариант 1
Часть А. Тестовые задания с выбором ответа. За задание 1 балл
- Укажите общую формулу аренов
1) Cnh3n +2 2) Cnh3n 3) Cnh3n—2 4) Cnh3n -6
- Укажите к какому классу относится УВ с формулой СН3 – СН3
1) алканов 2) алкенов 3) алкинов 4) аренов
- Укажите название изомера для вещества, формула которого СН2 = СН – СН2 – СН3
1) 2 метилбутен 2 2) бутен 2 3) бутан 4) бутин 1
- Укажите название гомолога для пентадиена 1,3
1) бутадиен 1,2 2) бутадиен 1,3 3) пропадиен 1,2 4) пентадиен 1,2
- Укажите название вещества, для которого характерна реакция замещения
1) бутан 2) бутен 1 3) бутин 4) бутадиен 1,3
- Укажите название вещества, для которого характерна реакция гидрирования
1) пропен 2) пропан 3) этан 4) бутан
t Ni, +H
- Укажите формулу вещества X в цепочке превращений СН4 → X → С2Н6
1) CO2 2) C2h3 3) C3H8 4) C2H6
- Укажите, какую реакцию применяют для получения УВ с более длинной цепью
1) Вюрца 2) Кучерова 3) Зайцева 4) Марковникова
- Укажите формулы веществ, которые вступают в реакцию друг с другом
1) С2Н4 и СН4 2) С3Н8 и Н2 3) С6Н6 и Н2О 4) С2Н4 и Н2
- Определите, сколько молей углекислого газа образуется при полном сгорании метана
1) 1 моль 2) 2 моль 3) 3 моль 4) 4 моль
- Сколько литров углекислого газа образуется при сжигании 4,2 г пропена
1) 3,36 л 2) 6,36 л 3) 6,72 л 4) 3,42 л
Часть Б. Задания со свободным ответом
- Перечислите области применения алкенов. 2 балла
- Напишите уравнения химических реакций для следующих превращений: 6 баллов
Ch5 → Ch4Cl → C2H6 → C2H5NO2
Дайте названия продуктам реакции
Часть С. Задача
14. Выведите молекулярную формулу УВ, массовая доля углерода в котором составляет 83,3%. Относительная плотность паров этого вещества по водороду составляет 29. 4 балла
Вариант 2
Часть А. Тестовые задания с выбором ответа. За задание 1 балл
1. Укажите общую формулу алкенов
1) Cnh3n +2 2) Cnh3n 3) Cnh3n—2 4) Cnh3n -6
- Укажите к какому классу относится УВ с формулой СН3 – С = СН2
|
СН3
1) алканов 2) алкенов 3) алкинов 4) аренов
3. Укажите название изомера для вещества, формула которого СН3 — С = С – СН3
1) пентин 2 2) бутан 3) бутен 2 4) бутин 1
4. Укажите название гомолога для бутана
1) бутен 2) бутин 3) пропан 4) пропен
5. Укажите название вещества, для которого характерна реакция замещения
1) гексан 2) гексен 1 3) гексин 1 4) гексадиен 1,3
6. Укажите название вещества, для которого характерна реакция гидрирования
1) метан 2) пропан 3) пропен 4) этан
t,Pt +HСl
- Укажите формулу вещества X в цепочке превращений С3Н8 → СН2 = СН – СН3 → X
1) Ch3Cl – CHCl – Ch4 2) Ch4 – CCl2 – Ch4 3) Ch4 – CHCl – Ch4 4) Ch3Cl – Ch3 – Ch4
- Укажите, согласно какому правилу осуществляется присоединение галогеноводородов к несимметричным алкенам
1) Вюрца 2) Кучерова 3) Зайцева 4) Марковникова
- Укажите формулы веществ, которые вступают в реакцию друг с другом
1) С3Н8 и О2 2) С2Н4 и СН4 3) С4Н10 и НCl 4) С2Н6 и Н2О
- Определите, сколько молей углекислого газа образуется при полном сгорании этана
1) 1 моль 2) 2 моль 3) 3 моль 4) 4 моль
11. Сколько в граммах паров воды образуется при сжигании 5,8 г бутана
1) 9 г 2) 15 г 3) 12 г 4) 18 г
Часть Б. Задания со свободным ответом
12. Перечислите области применения алканов. 2 балла
13. Напишите уравнения химических реакций для следующих превращений: 6 баллов
CаС2 → C2Н2 → C6H6 → C6H5NO2
Дайте названия продуктам реакции
Часть С. Задача
14. Выведите молекулярную формулу УВ, массовая доля углерода и водорода в котором составляют 81,82% и 18,18% . Относительная плотность паров этого вещества по водороду составляет 2. 4 балла
Контрольная работа по теме «Углеводороды»
Вариант 3
Часть А. Тестовые задания с выбором ответа. За задание 1 балл
1. Укажите общую формулу алкинов
1) Cnh3n +2 2) Cnh3n 3) Cnh3n—2 4) Cnh3n -6
2. Укажите к какому классу относится УВ с формулой С6Н5 – СН3
1) алканов 2) алкенов 3) алкинов 4) аренов
- Укажите название изомера для вещества, формула которого СН3 – СН — СН2 – СН3
|
СН3
1) бутан 2) 2 метилпропан 3) 3 метилпентан 4) пентан
4. Укажите название гомолога для бутина 1
1) бутин 2 2) пентин 2 3) пентин 1 4) гексин 2
5. Укажите название вещества, для которого характерна реакция замещения
1) гексан 2) гексен 1 3) гексин 1 4) гексадиен 1,3
6. Укажите название вещества, для которого характерна реакция полимеризации
1) бутадиен 1,3 2) бутан 3) бензол 4) циклогексан
+ HSO +HСl
7. Укажите формулу вещества X в цепочке превращений С2Н5ОН → X → СН3 – СН2 Cl
1) C2h3 2) C2h5 3) C2H6 4) C3H6
8. Укажите название реакции присоединения к ацетилену воды
1) Вюрца 2) Кучерова 3) Зайцева 4) Марковникова
9. Укажите формулы веществ, которые вступают в реакцию друг с другом
1) С2Н6 и HCl 2) С2Н4 и Сl2 3) С2Н16 и Н2O 4) С6Н6 и Н2О
10. Определите, сколько молей углекислого газа образуется при полном сгорании этена
1) 1 моль 2) 2 моль 3) 3 моль 4) 4 моль
11. Сколько литров углекислого газа образуется, при сжигании 6,8 г пентина
1) 3,36 л 2) 11,2 л 3) 6,72 л 4) 3,42 л
Часть Б. Задания со свободным ответом
12. Перечислите области применения алкинов. 2 балла
13. Напишите уравнения химических реакций для следующих превращений: 6 баллов
СН4 → C2Н2 → C6H6 → C6H5Cl
Дайте названия продуктам реакции
Часть С. Задача
14. Выведите молекулярную формулу УВ, массовая доля углерода и водорода в котором составляют 92,31% и 7,69% . Относительная плотность паров этого вещества по водороду составляет 13. 4 балла
Контрольная работа по теме «Углеводороды»
Вариант 4
Часть А. Тестовые задания с выбором ответа. За задание 1 балл
1. Укажите общую формулу алканов
1) Cnh3n +2 2) Cnh3n 3) Cnh3n—2 4) Cnh3n -6
- Укажите к какому классу относится УВ с формулой СН = С – СН3
1) алканов 2) алкенов 3) алкинов 4) аренов
3. Укажите название изомера для вещества, формула которого СН2 = СН — СН = СН2
1) 2 метилбутадиен 1,3 2) бутин 1 3) бутен 1 4) бутан
4. Укажите название гомолога для 2 метилпропана
1) 2 метилбутан 2) 2 метилбутен 1 3) пропан 4) пропен
5. Укажите название вещества, для которого характерна реакция гидратации
1) ацетилен 2) бутан 3) полиэтилен 4) циклобутан
6. Укажите название вещества, для которого характерна реакция присоединения
1) метан 2) пропан 3) пропен 4) этан
t, С актив.
7. Укажите формулу вещества X в цепочке превращений СН4 → С2Н2 → X
1) С6Н6 2) C5Н14 3) С6Н5 – СН3 4) C6Н12
8. Укажите, согласно какому правилу осуществляется отщепление галогеноводорода
1) Вюрца 2) Кучерова 3) Зайцева 4) Марковникова
9. Укажите формулы веществ, которые вступают в реакцию друг с другом
1) СН4 и Н2 2) С6Н6 и Н2О 3) С2Н2 и Н2О 4) С2Н6 и Н2О
10. Определите, сколько молей углекислого газа образуется при полном сгорании этина
1) 1 моль 2) 2 моль 3) 3 моль 4) 4 моль
11. Сколько литров кислорода потребуется для сжигания 8,4 г гексена
1) 20,16 л 2) 10,12 л 3) 21,16 л 4) 11,12 л
Часть Б. Задания со свободным ответом
12. Перечислите области применения аренов. 2 балла
13. Напишите уравнения химических реакций для следующих превращений: 6 баллов
С2Н5ОН → C2Н4 → C2H5Cl → C4h20
Дайте названия продуктам реакции
Часть С. Задача
14. Выведите молекулярную формулу УВ, массовая доля углерода и водорода в котором составляют 85,7% и 14,3% . Относительная плотность паров этого вещества по водороду составляет 28. 4 балла
Контрольная работа по теме: «Углеводороды»
Контрольная работа №1 Тема: «Углеводороды» 10 кл
1 вариант
1. Перечислите фракции, получаемые при перегонке нефти. Назовите продукты. Где они применяются?
2.Осуществите превращения: СН4 → С2Н2 → С6Н6 → С6Н5Сl
Указать тип химической реакции
3. Задача:
Какой объем воздуха (н.у.) потребуется для полного сгорания 210г пентана?
4. Задача:
Определите формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором 82,2%, а плотность этого вещества составляет 2,59 г/л.
2 вариант
1. Дайте характеристику УВ класса алкенов по приведенной ниже схеме:
Определение, общая формула гомологического ряда, тип гибридизации, описать физические свойства, описать химические свойства
2.Осуществите превращения:
СаСО3 →СаО → СаС2 → С2Н2 → СН2=СНСl → (-СН2 – СНСl -)n
Указать тип химической реакции
3. Задача:
Сожгли смесь, состоящую из 2л этана и 2л пропана. Какой объем оксида углерода (IV) при этом может быть получен (н.у.)
4. Задача:
Установите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором составляет 83,33%. Относительная плотность паров углеводорода по водороду равна 36. Составьте структурные формулы изомеров такого состава и назовите их по систематической номенклатуре.
3 вариант
1. Дайте характеристику УВ класса алкинов по приведенной ниже схеме:
Определение, общая формула гомологического ряда, тип гибридизации, описать физические свойства, описать химические свойства
2. Осуществите превращения:
СаСО3 → СаО → СаС2 → С2Н2 → С6Н6 → С6Н6NO2
Указать тип химической реакции
3. Задача
Сожгли смесь, состоящую из 1 дм3 метана и 2 дм3 пропана. Какой объем оксида углерода (IV) получится при этом (н.у.)?
4. Задача:
Определите молекулярную формулу предельного углеводорода, плотность которого равна 1,97 г/л, а массовая доля углерода составляет 0,82.
4 вариант
1. Дайте характеристику УВ класса алкодиенов по приведенной ниже схеме:
Определение, общая формула гомологического ряда, тип гибридизации, описать физические свойства, описать химические свойства
2. Осуществите превращения: С2Н6 → С2Н4 → С2Н2 → С6Н6 → С6Н5Сl
Указать тип химической реакции
3. Задача:
Сожгли смесь, состоящую из 3 м3 метана, 2 м3 этана и 1 м3 пропана. Какой объем оксида углерода (IV) получится, какой объем кислорода потребуется для этой реакции (н.у.)?
4. Задача:
Выведите молекулярную формулу углеводорода, плотность которого при н.у. равна 2,61 г/л, если массовая доля углерода в нем составляет 83,8%.
5 вариант
1. Дайте характеристику УВ класса аренов по приведенной ниже схеме:
Определение, общая формула гомологического ряда, тип гибридизации, описать физические свойства, описать химические свойства
2. Осуществите превращения:
Ацетилен → бензол → циклогексан → н. гексан → хлоргексан
Указать тип химической реакции
3. Задача
Какой объем воздуха (н.у.) потребуется для полного сжигания 20л смеси, в которой массовая доля пропана составляет 10%, бутана – 90%?
4. Задача:
Установите молекулярную формулу вещества, массовая доля углерода в котором составляет 81,8%, а водорода – 18,2%. Относительная плотность паров вещества по воздуху равна 1,52.
6 вариант
1. Дайте характеристику УВ класса алканов по приведенной ниже схеме:
Определение, общая формула гомологического ряда, тип гибридизации, описать физические свойства, описать химические свойства
2. Осуществите превращения:
Карбид кальция → ацетилен → бензол → углекислый газ → карбонат кальция .
Указать тип химической реакции
3. Задача: Для получения ацетилена 100г технического карбида кальция, содержащего 20% примесей, «растворили» в воде. Вычислите объем выделившегося в этой реакции ацетилена.
4. Задача:
Относительная молекулярная масса исследуемого вещества равна 237, массовая доля углерода в нем составляет 10,1%, а хлора – 89,9%. Установите формулу этого хлорзамещенного углеводорода.
Контрольная работа по теме «Углеводороды»
Контрольная работа №1
по теме «Углеводороды и их природные источники»
Вариант 1
Часть 1
1) хлором с образованием 1,2-дихлорпропана2) водой с образованием пропанола-1
3) водой с образованием пропанола-2
4) раствором азотной кислоты
5) перекисью водорода с образованием пропандиола-1,2
Контрольная работа №1по теме «Углеводороды и их природные источники»
Вариант 2
Часть 1
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВАА) ацетилен
Б) дивинил
В) о-ксилол
Г) децен
КЛАСС УГЛЕВОДОРОДА
1) алканы
2) алкены
3) алкины
4) алкадиены
5) арены
1) в лаборатории получается гидролизом карбида кальция2) применяется в сварочных работах
3) при обычных условиях газ–тяжелее воздуха
4) взаимодействует с медью с выделением водорода
5) окисляется гидроксидом меди (II)
6) горит коптящим пламенем
Часть 2
С2Н4 Х1 Х2 уксусный альдегид
При сгорании 6,75 г органического вещества получено 22 г углекислого газа и 6,75 г воды. Плотность паров этого вещества по азоту составляет 1,929. Известно, что при н.у. это вещество–жидкость и является мономером для получения синтетических каучуков. На основании данных условий задачи:1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;
2) запишите молекулярную формулу исходного органического вещества;
3) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
4) напишите уравнение реакции полимеризации этого вещества
7
Установите соответствие между названием вещества и принадлежностью его к классу углеводородов
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВАА) октан
Б) изопрен
В) пропен
Г) толуол
КЛАСС УГЛЕВОДОРОДА
1) алканы
2) алкены
3) алкины
4) алкадиены
5) арены
1) плохая растворимость в воде2) плоское строение молекулы
3) наличие водородных связей между молекулами
4) образование взрывоопасных смесей с воздухом
5) реакции замещения
6) реакция дегидратации
Часть 2
CH4 X1 Х2 нитробензол
При сгорании 5,6 г органического вещества получено 8,96 л углекислого газа и 7,2 г воды. Плотность паров этого вещества по кислороду составляет 1,75. Известно, что при н.у. это вещество газообразно и получается дегидратацией вторичного спирта. На основании данных условий задачи:1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;
2) запишите молекулярную формулу исходного органического вещества;
3) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
4) напишите уравнение реакции получения этого вещества из соответствующего вторичного спирта
Ответы
Критерии оценки:
Часть 1
Задания 1−6: по 1 баллу=6 баллов
Задания 7−8: по 2 балла=4 балла
Задание 9: =3 балла
Задание 10: =4 балла
Всего: =17 баллов
«5»: 14−17 баллов
«4»: 10−13 баллов
«3»: 6−9 баллов
Контрольная работа №1
по теме «Углеводороды и их природные источники»
Вариант 3
Часть 1
Контрольная работа №1
по теме «Углеводороды и их природные источники»
Вариант 4
Часть 1
Контрольная работа по теме:Углеводороды4 вариант
Контрольная работа №1
По теме: «Углеводороды»
Вариант 4
Часть А
А1 Соединение, в молекуле которого есть хотя бы один атом углерода находятся с sp2-гибридизации, — это:
1) пропин 3) 3-метилпентан
2) циклобутан 4) этилен
А2 Общая формула ароматических углеводородов:
1) CnH2n – 2 3) CnH2n + 2
2) CnH2n 4) CnH2n – 6
А3 Для вещества с формулой H3C – CH = C – CH = CH2 правильное название:
|
CH3
1) 3-метилпентен-2 3) 2-метилпентадиен-1,3
2) 3-метилпентадиен-1,3 4) 2-метилпентадиен-1,4
А4 Группу – CH2 – называют:
1) функциональной 3) алкильной
2) карбонильной 4) гомологической разностью
А5 Основным продуктом взаимодействия бутина-1 с водой в присутствии солей Hg2+ будет:
1) бутанон-2 3) бутен-2-ол-1
2) бутаналь 4) бутен-1-ол-2
А6 Выберите пару веществ, являющихся гомологами:
1) CH3 – CH – CH3и CH3 – CH – CH2– CH3
| |
CH3 CH3
2) CH4 и CH3 – CHCl – CH3
3) C2H6 и CH3 – CH3
4) C2H5Br и C2H6
А7 Определите, какая из схем соответствует получению ацетилена в промышленности:
t
1) 2CH4 → C2H2 + 3H2 3) CH4 → C + 2H2
2) CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 4) 2C + H2 → C2H2
А8 Как бутен, так и бутин:
1) при гидратации дают спирты 3) не реагируют с раствором KMnO4
2) обесцвечивают бромную воду 4) не подвергается гидрированию
А9 Продуктом взаимодействия бутена-1 с бромоводородом является:
1) 1-бромбутен-2 3) 2-бромбутан
2) 1,2-дибромбутан 4) 1,2-дибромбутен-2
А10 Бромэтан нельзя получить взаимодействием:
1) бромоводорода и этанола 3) бромоводорода и этилена
2) брома и этилена 4) брома и этана
А11 При взаимодействии пропена с бромоводородом образуется:
1) 1-бромпропан 3) 1,2-дибромпропан
2) 2-бромпропан 4) 1,3-дибромпропан
Часть В
В1. Взаимодействие бутадиена-1,3 с бромом:
1) протекает по механизму 1,2 или 1,4 соединения
2) протекает через стадию π-комплекса
3) включает стадию образования карбкатиона
4) катализируется спиртами
5) значительно ускоряется на свету
6) протекает в водной среде
В2. Напишите название вещества, с которым может вступить в реакцию пропан:
1) HCl
2) Cl2
3) NaOH
4) KMnO4
В3. Ацетилен взаимодействует с:
1) натрием
2) бромом
3) хлороводородом
4) бензолом
5) оксидом углерода (lV)
6) раствором марганцовки
В4. И для ацетилена, и для пропина характерны реакции:
1) тетраэдрическая форма молекулы
2) sp-гибридизация атомов углерода в молекулах
3) реакция гидрирования
4) наличие только σ-связей в молекулах
5) горение на воздухе
6) реакции с хлоридом меди
В5. Установите соответствие между названием вещества и формулой его гомолога:
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА | ФОРМУЛА ГОМОЛОГА |
А) 2-хлорпропан | 1)CH 3 – C(CH 3)2– CH2– CH3 |
Б) 2,2-диметилпропан | 2) CH2Cl– CHCl – CH2– CH2– CH3 |
В) 1,2-дихлорбутан | 3) CH2Cl– CH2– CH(CH 3) – CH3 |
Г) 2-метил-1-хлорбутан | 4) CH3– CHCl – CH2– CH3 |
5) CH3– CH(CH 3) – CH2Cl |
Часть С
С1. При сжигании 2,52 г органического соединения выделилось 7,92 г оксида углерода (lV) и 3,24 г воды. Относительная плотность этого вещества по воздуху равна 2,9. Выведите молекулярную формулу этого органического соединения.
1 2 3 4
С2. Осуществите цепочку превращений: Al4С3 → CH4 → C2H2→ C6H6→ C6H5NO2.
5↓
C6H12
Контрольная работа по теме по теме»Углеводороды» (итоговая) 10 класс
Итоговая контрольная работа по теме « Углеводороды»
Вариант 1
1. Общая формула алканов:
1) СпН2п 2) СпН2п-2 3) СпН2п-6 4)СпН2п+2
2. Изомером вещества, формула которого СН2 = СН – СН2 – СН3, является:
1) 2-Метилбутен-2 2) Бутан 3) Бутен-2 4) бутин-1
3.Предыдущим гомологом пентадиена-1,3 является:
1) Пропадиен-1,2 2) Гексадиен-1,3 3) Бутадиен-1,3 4) Пентан
4 Присоединение воды к ацетилену называют реакцией:
1) Кучерова 2) Марковникова 3) Вюрца 4)Зайцева
5. Вещество, для которого характерна реакция замещения:
1) Бутин 2) Бутан 3) Бутен-1 4)Бутадиен-1,3
6) Выберите вещество, определяющее кратную связь в непредельных углеводородах:
1) HCI 2) CI2 3) H2O 4) Br2
7. Определите тип реакции не характерной для алканов:
1) присоединение 2) замещение 3) горение 4)разложение
Часть 2
В1 Установите соответствие между формулой вещества и классом углеводородов, к которому оно принадлежит.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВа КЛАСС УГЛЕВОДОРОДОВ
А) С6Н14 1) арены
Б) С6Н12 2) алканы
В) С6Н6 3) алкины
Г) С6Н10 4) алкены
В2 Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Pt, t +HCI
С3Н8 → СН2 = СН – СН3 → Х
В3. Установите соответствие:
Молекулярная формула Название
А.С4Н6 1) хлорэтан
Б. С2н5Сl 2)пропан
B.C3H8 3) пентен
Г.С5Н10 4) бутадиен
Д.С6Н5-СН3 5) толуол
В4.Какие вещества присоединяются к пропену в соответствии с правилом Марковникова?
1) хлор 2) бром 3) хлороводород 4) водород 5) вода 6) бромоводород. Напишите уравнения реакций.
Часть 3
С1 .Осуществить превращения:
Al4C3→ X1→ C2h3→ X2→C6H5Cl→C6H5 OH
С2. Задача При полном сгорании углеводорода образовался оксид углерода (IV) массой 0,88г и вода массой 0,36г. Относительная плотность углеводорода по водороду равна 21. Найти молекулярную формулу углеводорода.
Контрольная работа по теме Углеводороды
Подборка по базе: Тема 3. Углеводороды. Алканы.doc, КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ЛЕКАРСТВЕННЫМ РАСТЕНИЯМ.docx, Математика и Информатика. Клёпов В. Реферат по теме Угроза беспо, Контрольная работа.docx, Лабораторная работа №5_Быкова_гр.9182 (график).pdf, Контрольная работа №3.docx, Английский язык Контрольная работа №2 3 курс.docx, Практическая работа №2 МДК 01.03 АСУ.docx, Контрольная работа 4.docx, Хабибуллина Олеся работа.docx
Контрольная работа по теме «Углеводороды»
Вариант 1
Часть А. Тестовые задания с выбором ответа. За задание 1 балл
Укажите общую формулу аренов
1) CnH2n +2 2) CnH2n 3) CnH2n—2 4) CnH2n -6
Укажите к какому классу относится УВ с формулой СН3 – СН3
1) алканов 2) алкенов 3) алкинов 4) аренов
Укажите название изомера для вещества, формула которого СН2 = СН – СН2 – СН3
1) 2 метилбутен 2 2) бутен 2 3) бутан 4) бутин 1
Укажите название гомолога для пентадиена 1,3
1) бутадиен 1,2 2) бутадиен 1,3 3) пропадиен 1,2 4) пентадиен 1,2
Укажите название вещества, для которого характерна реакция замещения
1) бутан 2) бутен 1 3) бутин 4) бутадиен 1,3
Укажите название вещества, для которого характерна реакция гидрирования
1) пропен 2) пропан 3) этан 4) бутан
t Ni, +H
Укажите формулу вещества X в цепочке превращений СН4 → X → С2Н6
1) CO2 2) C2H2 3) C3H8 4) C2H6
Укажите, какую реакцию применяют для получения УВ с более длинной цепью
1) Вюрца 2) Кучерова 3) Зайцева 4) Марковникова
Укажите формулы веществ, которые вступают в реакцию друг с другом
1) С2Н4 и СН4 2) С3Н8 и Н2 3) С6Н6 и Н2О 4) С2Н4 и Н2
Определите, сколько молей углекислого газа образуется при полном сгорании метана
1) 1 моль 2) 2 моль 3) 3 моль 4) 4 моль
Сколько литров углекислого газа образуется при сжигании 4,2 г пропена
1) 3,36 л 2) 6,36 л 3) 6,72 л 4) 3,42 л
Часть Б. Задания со свободным ответом
Перечислите области применения алкенов. 2 балла
Напишите уравнения химических реакций для следующих превращений: 6 баллов
CH4 → CH3Cl → C2H6 → C2H5NO2
Дайте названия продуктам реакции
Часть С. Задача
14. Выведите молекулярную формулу УВ, массовая доля углерода в котором составляет 83,3%. Относительная плотность паров этого вещества по водороду составляет 29. 4 балла
Контрольная работа по теме «Углеводороды»
Вариант 2
Часть А. Тестовые задания с выбором ответа. За задание 1 балл
1. Укажите общую формулу алкенов
1) CnH2n +2 2) CnH2n 3) CnH2n—2 4) CnH2n -6
Укажите к какому классу относится УВ с формулой СН3 – С = СН2
|
СН3
1) алканов 2) алкенов 3) алкинов 4) аренов
3. Укажите название изомера для вещества, формула которого СН3 — С = С – СН3
1) пентин 2 2) бутан 3) бутен 2 4) бутин 1
4. Укажите название гомолога для бутана
1) бутен 2) бутин 3) пропан 4) пропен
5. Укажите название вещества, для которого характерна реакция замещения
1) гексан 2) гексен 1 3) гексин 1 4) гексадиен 1,3
6. Укажите название вещества, для которого характерна реакция гидрирования
1) метан 2) пропан 3) пропен 4) этан
t,Pt +HСl
Укажите формулу вещества X в цепочке превращений С3Н8 → СН2 = СН – СН3→ X
1) CH2Cl – CHCl – CH3 2) CH3 – CCl2 – CH3 3) CH3 – CHCl – CH3 4) CH2Cl – CH2 – CH3
Укажите, согласно какому правилу осуществляется присоединение галогеноводородов к несимметричным алкенам
1) Вюрца 2) Кучерова 3) Зайцева 4) Марковникова
Укажите формулы веществ, которые вступают в реакцию друг с другом
1) С3Н8 и О2 2) С2Н4 и СН4 3) С4Н10 и НCl 4) С2Н6 и Н2О
Определите, сколько молей углекислого газа образуется при полном сгорании этана
1) 1 моль 2) 2 моль 3) 3 моль 4) 4 моль
11. Сколько в граммах паров воды образуется при сжигании 5,8 г бутана
1) 9 г 2) 15 г 3) 12 г 4) 18 г
Часть Б. Задания со свободным ответом
12. Перечислите области применения алканов. 2 балла
13. Напишите уравнения химических реакций для следующих превращений: 6 баллов
CаС2 → C2Н2 → C6H6 → C6H5NO2
Дайте названия продуктам реакции
Часть С. Задача
14. Выведите молекулярную формулу УВ, массовая доля углерода и водорода в котором составляют 81,82% и 18,18% . Относительная плотность паров этого вещества по водороду составляет 2. 4 балла
Контрольная работа по теме «Углеводороды»
Вариант 3
Часть А. Тестовые задания с выбором ответа. За задание 1 балл
1. Укажите общую формулу алкинов
1) CnH2n +2 2) CnH2n 3) CnH2n—2 4) CnH2n -6
2. Укажите к какому классу относится УВ с формулой С6Н5 – СН3
1) алканов 2) алкенов 3) алкинов 4) аренов
Укажите название изомера для вещества, формула которого СН3 – СН — СН2 – СН3
|
СН3
1) бутан 2) 2 метилпропан 3) 3 метилпентан 4) пентан
4. Укажите название гомолога для бутина 1
1) бутин 2 2) пентин 2 3) пентин 1 4) гексин 2
5. Укажите название вещества, для которого характерна реакция замещения
1) гексан 2) гексен 1 3) гексин 1 4) гексадиен 1,3
6. Укажите название вещества, для которого характерна реакция полимеризации
1) бутадиен 1,3 2) бутан 3) бензол 4) циклогексан
+ HSO +HСl
7. Укажите формулу вещества X в цепочке превращений С2Н5ОН → X → СН3 – СН2Cl
1) C2H2 2) C2H4 3) C2H6 4) C3H6
8. Укажите название реакции присоединения к ацетилену воды
1) Вюрца 2) Кучерова 3) Зайцева 4) Марковникова
9. Укажите формулы веществ, которые вступают в реакцию друг с другом
1) С2Н6 и HCl 2) С2Н4 и Сl2 3) С2Н16 и Н2O 4) С6Н6 и Н2О
10. Определите, сколько молей углекислого газа образуется при полном сгорании этена
1) 1 моль 2) 2 моль 3) 3 моль 4) 4 моль
11. Сколько литров углекислого газа образуется, при сжигании 6,8 г пентина
1) 3,36 л 2) 11,2 л 3) 6,72 л 4) 3,42 л
Часть Б. Задания со свободным ответом
12. Перечислите области применения алкинов. 2 балла
13. Напишите уравнения химических реакций для следующих превращений: 6 баллов
СН4 → C2Н2 → C6H6 → C6H5Cl
Дайте названия продуктам реакции
Часть С. Задача
14. Выведите молекулярную формулу УВ, массовая доля углерода и водорода в котором составляют 92,31% и 7,69% . Относительная плотность паров этого вещества по водороду составляет 13. 4 балла
Контрольная работа по теме «Углеводороды»
Вариант 4
Часть А. Тестовые задания с выбором ответа. За задание 1 балл
1. Укажите общую формулу алканов
1) CnH2n +2 2) CnH2n 3) CnH2n—2 4) CnH2n -6
Укажите к какому классу относится УВ с формулой СН = С – СН3
1) алканов 2) алкенов 3) алкинов 4) аренов
3. Укажите название изомера для вещества, формула которого СН2 = СН — СН = СН2
1) 2 метилбутадиен 1,3 2) бутин 1 3) бутен 1 4) бутан
4. Укажите название гомолога для 2 метилпропана
1) 2 метилбутан 2) 2 метилбутен 1 3) пропан 4) пропен
5. Укажите название вещества, для которого характерна реакция гидратации
1) ацетилен 2) бутан 3) полиэтилен 4) циклобутан
6. Укажите название вещества, для которого характерна реакция присоединения
1) метан 2) пропан 3) пропен 4) этан
t, С актив.
7. Укажите формулу вещества X в цепочке превращений СН4 → С2Н2 → X
1) С6Н6 2) C5Н14 3) С6Н5 – СН3 4) C6Н12
8. Укажите, согласно какому правилу осуществляется отщепление галогеноводорода
1) Вюрца 2) Кучерова 3) Зайцева 4) Марковникова
9. Укажите формулы веществ, которые вступают в реакцию друг с другом
1) СН4 и Н2 2) С6Н6 и Н2О 3) С2Н2 и Н2О 4) С2Н6 и Н2О
10. Определите, сколько молей углекислого газа образуется при полном сгорании этина
1) 1 моль 2) 2 моль 3) 3 моль 4) 4 моль
11. Сколько литров кислорода потребуется для сжигания 8,4 г гексена
1) 20,16 л 2) 10,12 л 3) 21,16 л 4) 11,12 л
Часть Б. Задания со свободным ответом
12. Перечислите области применения аренов. 2 балла
13. Напишите уравнения химических реакций для следующих превращений: 6 баллов
С2Н5ОН → C2Н4 → C2H5Cl → C4H10
Дайте названия продуктам реакции
Часть С. Задача
14. Выведите молекулярную формулу УВ, массовая доля углерода и водорода в котором составляют 85,7% и 14,3% . Относительная плотность паров этого вещества по водороду составляет 28. 4 балла
Эталоны ответов
№ п/п
1 вариант
2 вариант
3 вариант
4 вариант
1
4
2
3
1
2
1
2
4
3
3
2
4
4
2
4
2
3
3
1
5
1
1
1
1
6
1
3
1
3
7
2
3
2
1
8
1
4
2
3
9
4
1
2
3
10
2
4
2
4
11
3
1
2
3
12
Производство полимеров, растворителей, уксусной кислоты, этанола, созревания плодов
Производство сажи, резины, типографской краски, органических соединений, фреонов, метанола, ацетилена
Производство растворителей, ацетона, уксусной кислоты, этанола, клея, резки и сварки металлов
Производство растворителей, анилина, фенола, пестицидов, лекарственных препаратов, феноформальдегидных смол
13
1) CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
хлорметан
р. замещения (галогенирование)
2)2 CH3Cl + 2Na → C2H6 + 2NaCl
этан
р. Вюрца
3) C2H6+HNO3 →C2H5NO2 +H2O
нитроэтан
р. замещения (нитрование)
1) СаC2 + 2Н2О→ C2Н2 + Са(ОН)2
ацетилен
р. получения ацетилена
2) 3C2Н2 → C6H6
бензол
р. тримеризации
3) C6H6+HNO3 →C6H5NO2 +H2O
нитробензол
р. замещения (нитрование)
1) 2CH4→ C2Н2 + 3H2
ацетилен
р. разложения
2) 3C2Н2 → C6H6
бензол
р. тримеризации
3) C6H6+ Cl2 →C6H5Cl +HCl
хлорбензол
р. замещения (галогенирование)
1) C2H5ОН → C2H4 + H2О
этилен
р. разложения (дегидратация)
2) C2H4 + HCl → C2H5Cl
хлорэтан
р. присоединения (гидрогалогенирование)
3) 2C2H5Cl+2Nа →C4H10 +2NaCl
р. Вюрца бутан
14
1) М(СхНу)=29 ·2=58г/моль
2) υ(C)=(0,833·58)/12=4моль
3) υ(Н)= 0,167·58/1 = 8моль
Ответ: С4Н8
1) М(СхНу)=2 · 2= 4г/моль
2) υ(C)=(0,8182· 4) /12 =2моль
3) υ(Н)=(0,1818 · 4)/1 =6моль
Ответ: С2Н6
1) МСхНу)=13 · 2 =26г/моль
2) υ(C)=(0,9213 · 26) /12 =2моль
3) υ(Н)=(0,0769 · 26)/1 = 2моль
Ответ: С2Н2
1) МСхНу)=28 · 2 =56г/моль
2) υ(C)=(0,857 · 56) /12 =4моль
3) υ(Н)=(0,143 · 56)/1 = 8моль
Ответ: С4Н8
Критерии оценок
«5» — 17 – 23 баллов (76 — 100%)
«4» — 11 – 22 баллов (47 – 75%)
«3» — 8 – 10 баллов (34 – 46%)
«2» менее 8 баллов
Углеводороды. Контрольная работа по химии 10 класс.
Контрольная работа по теме «Углеводороды» — 10 класс ВАРИАНТ 1 Ответами к заданиям 1-8 является последовательность цифр.
1. Укажите два вещества, которые являются гомологами бутана
1) изобутан
2) этан
3) бутен-1
4) 2,2-диметилбутан
5) гексан
2. Укажите два вещества, которые являются структурными изомерами
1) пентан
2) 2-метилбутан
3) гексан
4) пентен-2
5) бутен-2
3. Укажите два вещества, которые будут взаимодействовать с этаном
1)H2O 2)HCl
3) Br2
4) Na
5) HNO3
4. Укажите два вещества, которые не взаимодействуют с пропином
1)хлороводород 2)бром
3) циклобутан
4) метан
5) вода
5. Выберите два утверждения, которые характерны и для метана, и для пропена:
1) реакции бромирования
2) sp-гибридизация атомов углерода в молекуле
3) наличие π- связи в молекулах
4) реакции гидрирования
5) горение на воздухе
6. В схеме превращений CaCY веществами X и Y
являются, в ответ укажите последовательность выбранных цифр.
1) этандиол – 1,2
2) этаналь
3) этин
4) метаналь
5) этанол
7. Установите соответствие между названием соединения и общей формулой гомологического ряда, к которому оно принадлежит. В ответ укажите последовательность выбранных цифр.
НАЗВАНИЕ ОБЩАЯ ФОРМУЛА СОЕДИНЕНИЯ
А) дивинил 1) CnH2n+2 Б) метилпропан 2) CnH2nВ) бутан 3) CnH2n–2
Г) октен 4) CnH2n–4
5) Cnh3n–6
8. Сумма коэффициентов в уравнении горения бензола. В ответе укажите число.
Ответами к заданиям 9-10 является развернутый ответ.
9. Составьте уравнения химических реакций: 1)метан + хлор →;
2) пропин + водород (избыток) →;
3) бензол + азотная кислота →;
4) этилен + бромоводород →
10. Какой объем воздуха (н.у.) необходим для сжигания 3 л бутадиена? Объемная доля кислорода в воздухе составляет 21%. Ответ (в л) округлите до десятых.
Составитель: Маланина Е. А. учитель МБОУ Одинцовская гимназия № 13 Контрольная работа по теме «Углеводороды» — 10 класс ВАРИАНТ 2 Ответами к заданиям 1-8 является последовательность цифр.
1. Укажите два вещества, которые являются гомологами пропена
1) бутен-1
2) бутен-2
3) пентен-1
4) 2-метилпропен
5) пропан
2. Укажите два вещества, которые являются структурными изомерами
1) бензол
2) метилбензол
3) бутадиен-1,3
4) пентин-2
5) бутин-2
3. Укажите два вещества, которые будут взаимодействовать с бензолом
1) H2O
2) Ca(OH)2
3) Br2
4) Mg
5) HNO3
4. Укажите два вещества, которые не взаимодействуют с этиленом
1) хлор
2) бромоводород
3) вода
4) оксид натрия
5) соляная кислота
5. В отличие от бутана, бутадиен-1,3 вступает в реакции:
1) горения
2) хлорирования
3) полимеризации
4) с бромоводородом
5) с натрием
6. В схеме превращений Al4C3 X Y веществами X и Y являются, в ответ укажите последовательность выбранных цифр.
1) этилен
2) этанол
3) метан
4) ацетилен
5) метанол
7. Установите соответствие между молекулярной формулой органического соединения и его названием. В ответ укажите последовательность выбранных цифр.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ НАЗВАНИЕ СОЕДИНЕНИЯ ФОРМУЛА
А) C4H6 1) бензол
Б) CH4 2) метан
В) C3H6 3) бутадиен-1,3
Г) C6H6 4) пропен
5) пропин
6) пентин-2
8. Сумма коэффициентов в уравнении горения бутина-1. В ответе представьте число.
Ответами к заданиям 9-10 является развернутый ответ.
9. Составьте уравнения химических реакций:
1) этин + хлор →;
2) этен + водород →;
3) этан + азотная кислота →;
4) пропен + бромоводород →
10. Какой объем воздуха (н.у.) необходим для сжигания 4 л пропана? Объемная доля кислорода в воздухе составляет 21%. Ответ (в л) округлите до десятых.
Составитель: Маланина Е. А. учитель МБОУ Одинцовская гимназия № 13
Текущий выпуск журнала Hydrocarbon Processing
Комментарий редакции: Оптимизация операций и признание достиженийВ течение следующих двух месяцев Hydrocarbon Processing проведет два отдельных мероприятия для глобальной аудитории. Один соберет самые блестящие умы в отрасли, чтобы поделиться последними инновациями и технологиями в отрасли, а другой будет отмечать лидеров в продвижении отрасли к более безопасным, надежным, устойчивым и прибыльным операциям.Оба мероприятия — IRPC Hydrocarbon Processing и HP Awards — будут транслироваться на цифровых платформах и доступны для просмотра.
Управление проектом: сокращение графика установки лотков для колоннРеализация графика проекта не должна допускать задержек, которые могут привести к перерасходу бюджета и задержкам ввода в эксплуатацию и производства.И наоборот, сокращение графика проекта приводит к раннему запуску завода, создавая преимущества для заинтересованных сторон. Заказчики часто требуют сокращения сроков выполнения работ, что может быть затруднительно для подрядчиков по проектированию, закупкам и строительству (EPC). Новые инновации, такие как параллельное проектирование, модульное строительство, сборные эстакады и конструкции для труб и т. Д., Уже применяются на практике.
Цепочка поставок: как сократить запасы трубопроводовТрубопроводы составляют значительную часть стоимости завода, от 15% до 25%.1 Материалы, хранящиеся на складах или складских помещениях, обходятся компаниям с точки зрения персонала, материалов, времени, места, страховки, рисков и т. Д. В этой статье предлагаются стратегии экономии для сокращения запасов. Кроме того, он подчеркивает согласованные соглашения об именах, чтобы избежать создания повторяющихся / избыточных элементов.
Цифровые: пять лучших практик внедрения новых цифровых технологий в HPIСуществует много дискуссий и информации о цифровой трансформации, но многие компании HPI используют другой подход к интеграции новых цифровых технологий и выделению себя среди конкурентов, и добиваются действительно преобразующих бизнес-результатов.Лидеры HPI в области цифровых технологий раскрывают следующие пять лучших практик.
.Исследование характеристик топливных элементов с прямым углеводородом (пропаном) с использованием математического моделирования
Улучшенная математическая модель была использована для расширения поляризационных кривых для топливных элементов с прямым пропаном (DPFC) до более высоких плотностей тока, чем можно было получить с помощью любой из предыдущих моделей. Затем эффективность DPFC оценивалась с использованием одиннадцати различных переменных. Переменные, связанные с явлениями переноса, мало влияли на поляризационные кривые DPFC. Все переменные, которые имели наибольшее влияние на кривые поляризации DPFC, были связаны с явлением скорости реакции.Явления скорости реакции были доминирующими на всей кривой поляризации DPFC до 100 мА / см 2 , что является значением, которое приближается к предельным плотностям тока DPFC. Ранее было известно, что DPFC сильно отличаются от топливных элементов с водородной протонообменной мембраной (PEMFC). Это первая работа, показывающая причину такой разницы. Явления скорости реакции преобладают в DPFC вплоть до предельной плотности тока. Напротив, преобладающее явление в водородных PEMFC изменяется от явлений скорости реакции до миграции протонов через электролит и диффузии газа на катоде, когда плотность тока увеличивается до предельной плотности тока.
1. Введение
Характеристики углеводородных топливных элементов (DHFC) отличаются от характеристик водородных топливных элементов (h3FC). h3FC имеют плотности тока (скорости реакции), которые обычно на два порядка больше, чем DHFC. Следовательно, по h3FC было проведено гораздо больше исследований, чем по DHFC. Это исследование привело к множеству улучшений со времени первоначального эксперимента с h3FC, проведенного Гроувом [1] в 1839 году. В настоящее время доступны коммерчески жизнеспособные продукты с h3FC, такие как погрузочно-разгрузочное оборудование (вилочные погрузчики) и системы топливных элементов, которые вырабатывают резервную электроэнергию.Кроме того, автомобили, работающие на топливных элементах, теперь можно купить в нескольких странах. Перри и Фуллер [2] и Эйслер [3] задокументировали часть истории разработки h3FC.
Несмотря на успех h3FC, есть несколько факторов, которые отдают предпочтение DHFC над h3FC. (а) Существующая инфраструктура делает углеводородное топливо (природный газ, сжиженный нефтяной газ [СНГ] или пропан, бензин, дизельное топливо) доступным почти повсеместно. В отличие от этого инфраструктуры для поставки водородного топлива в большинстве мест нет.Стоимость производства водорода зависит от источника энергии, используемого для его производства. Самый дешевый водород получают из углеводородов (например, природного газа) с использованием сложных процессов, включающих реакцию парового риформинга, реакции конверсии водяного газа при высоких и низких температурах и очистку водорода. Более дорогой водород можно производить из возобновляемых источников энергии (солнечные или ветровые технологии) с последующим электролизом воды. (b) Многие углеводороды могут храниться в жидком виде. Варианты хранения водорода — это газ под высоким давлением, криогенная жидкость (-252 ° C) или гидрид металла.Все варианты хранения водорода дороже, чем хранение жидкости. (c) Плотность энергии углеводородов намного больше, чем у водорода. (d) Электрохимические реакции углеводородов имеют относительную теоретическую энергетическую эффективность 0,92–0,96 [4]. Напротив, для водорода он составляет 0,63 (сочетание 0,83 [4] для электрохимической энергоэффективности и 0,75 для энергоэффективности реакции эндотермического парового риформинга углеводородов). Каждый атом углерода, используемый в DHFC или в сочетании процесса производства водорода из углеводородов и h3FC, будет производить одну молекулу диоксида углерода.Вышеуказанная разница в их теоретической энергоэффективности указывает на то, что количество углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу на единицу произведенной энергии, может быть меньше для DHFC, чем для h3FC.
Grove провел первый эксперимент DHFC [5] в 1845 году. Ранние исследования DHFC Беккерелем, Яблочкофом, Жаком, Борхерсом, Либеновом и Стрессером, Хабером и Хофманном были задокументированы Кетелааром [6], который пришел к выводу, что «топливный элемент развитие достигло относительно низкого уровня в течение первых 100 лет исследований ».В 1960-х годах в США были профинансированы концентрированные исследования DHFC. Результаты этой программы представлены в трех обзорах [4, 7, 8]. С тех пор проводились спорадические исследования DHFC. В нашей лаборатории топливный элемент на основе фосфорной кислоты использовался для экспериментов, в которых использовалось коммерческое дизельное топливо с низким содержанием серы при 200 ° C [9]. Хотя плотности тока были чрезвычайно малы, результаты были обнадеживающими: работа в установившемся режиме была продемонстрирована в течение 15 часов с каждым из четырех различных видов дизельного топлива.
Недавно было проведено еще несколько обнадеживающих исследований DHFC с использованием высокотемпературных прямых углеводородных топливных элементов с твердым оксидным электролитом (SOFCs). В этих исследованиях к слою анодного катализатора был добавлен внутренний слой катализатора риформинга. Его цель состояла в том, чтобы преобразовать углеводород в водород до того, как он достигнет соседнего слоя анодного катализатора. Ли и его коллеги [10] добавили слой катализатора риформинга Ni-Fe к анодному слою, состоящему из NiO – YSZ (оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия), в экспериментах с метаном при 750 ° C.Позже [10] они сообщили о 1000-часовой непрерывной работе топливного элемента с использованием катализатора риформинга Ni с покрытием из церия в экспериментах с метаном при 610 ° C. Лю и соавторы [11] добавили слой катализатора риформинга, содержащий Ni, YSZ и BaZr (1-X) Y X O (3- δ ) в экспериментах с изооктаном при 750 ° C. Zhang et al. [12] показали, что твердооксидные топливные элементы прямого действия на пропане, имеющие электроды, состоящие из смеси оксида церия, легированного серебром и гадолинием, сохраняли стабильную работу в течение 160 часов в эксплуатации.Однако эксперименты с оксидом церия, легированным никелем и гадолинием, серьезно дезактивируются после 40 часов работы. Во всех вышеупомянутых отчетах по ТОТЭ плотности тока были немного меньше, но того же порядка величины, что и в h3FC.
Пропан был выбран в качестве топлива для этой работы по двум причинам. Пропан используется для отопления помещений в сельской местности. Таким образом, инфраструктура для топливных элементов с прямым пропаном (DPFCs) в сельской местности уже существует. Во-вторых, затраты на электроэнергию для электросетей в сельской местности намного выше, чем в городских, даже несмотря на то, что цена на электроэнергию в сельских и городских районах одинакова.Следовательно, электроэнергия от системы топливных элементов в сельской местности может быть конкурентоспособной по стоимости с затратами на электроэнергию в сельской местности, даже если она слишком дорога для городских районов.
Результаты с низкотемпературными топливными элементами с протонообменной мембраной (PEMFC), работающими на пропане, были менее обнадеживающими. Некоторые из наиболее многообещающих результатов с пропаном в 1960-х годах были получены с электролитом на основе фосфорной кислоты, Grubb и Michalske [13], и с электролитом на основе плавиковой кислоты, Cairns [14].Однако в последние годы по DPFC было проведено лишь ограниченное количество работ. Примерами являются работа с пропаном с использованием нафиона и полибензимидазольных электролитных мембран Савадого и Варела [15] и с использованием полибензимидазольной мембраны Cheng et al. [16].
Наша долгосрочная цель — найти характеристики DPFC (условия обработки, материалы и конфигурации оборудования), при которых характеристики низкотемпературных DPFC могут стать конкурентоспособными с h3FC. Для достижения этой цели необходимы два шага: (а) выявление ограничивающих явлений, которые ответственны за малые плотности тока в DPFC, и (b) определение характеристик DPFC, которые снимут эти ограничения.
Чтобы внести свой вклад в первый шаг, в этой работе мы использовали математическое моделирование, чтобы изучить влияние нескольких переменных, которые влияют на производительность DPFC. Эксперименты всегда более точны, чем модели. Однако есть некоторые переменные, которые чрезвычайно трудно измерить экспериментально. Примером может служить градиент давления в слое электролита. Напротив, иногда их можно точно вычислить с помощью моделей. Изучая большие изменения каждой из переменных, должно быть возможно определить те переменные, которые имеют наибольший потенциал для улучшения характеристик топливных элементов.
Математические модели топливных элементов используются для описания широкого спектра физических, химических, электрохимических явлений и явлений массопереноса. Было несколько ранних моделей. Вербрюгге и Хилл [17] использовали теорию разбавленного раствора для описания миграции протонов в топливном элементе, имеющем перфторсульфонатную иономерную мембрану. Springer et al. [18] разработали одну из первых моделей водородного топливного элемента. Он предсказал отношение потока воды к потоку протонов в мембране Nafion 117, которое соответствовало экспериментальному значению.Бернарди и Вербрюгге [19] смоделировали механизмы переноса нескольких видов в пределах PEMFC и обнаружили, что диффузия растворенных газов к катализатору ограничивает характеристики топливного элемента. С тех пор модели различной сложности были разработаны на основе простых (аналитических моделей), Kim et al. [20], к более сложным (механистическим моделям), Amphlett et al. [21] и численные модели Вебера и Ньюмана [22]. В настоящее время существует чрезвычайно большой объем литературы, описывающей модели топливных элементов. Некоторые недавние обзоры — это обзоры Жарауты и Рыжакова [23], Саломова и др.[24], а также Чжан и Цзяо [25].
Первая математическая модель пропанового топливного элемента прямого действия (DPFC) была разработана Псофогианнакисом и др. 2006 [26]. Это была одномерная модель вычислительной гидродинамики (CFD). Он использовал электролит фосфорной кислоты и анодный катализатор Pt. Было обнаружено, что перенапряжение контролирует работу топливных элементов. Впоследствии Khakdaman et al. В [27, 28] разработана двумерная математическая модель на основе протонообменной мембраны и Pt-анодного катализатора. Он правильно описал перенос заряженных видов.Электроны (отрицательно заряженные) мигрировали от анода к катоду в ответ на разность электрических потенциалов. Протоны (положительно заряженные) диффундировали от анода к катоду в ответ на разницу концентраций протонов. Недавно Данилов и др. [29] описали модель реактора с последовательно расположенными баками для описания пропанового топливного элемента прямого действия.
В этой работе описана двумерная модель прямого пропанового топливного элемента, которая является улучшением по сравнению с моделями Khakdaman et al.[28]. Для улучшения сходимости использовался метод прогрессивного шага по времени, чтобы можно было прогнозировать поляризационные кривые в более широком диапазоне плотностей тока. Модель использовалась для исследования массива переменных. Переменные были разделены на две группы. Одна группа переменных влияла на процессы массового транспорта. Другая группа переменных была связана с явлениями, происходящими на поверхности электрохимического катализатора, и поэтому влияла на скорость реакции.
Обзор этой работы можно резюмировать в двух утверждениях.Основной целью описанной здесь работы было выявление ограничивающих явлений, которые могут быть ответственны за небольшие плотности тока, наблюдаемые в DPFC. Новизна представленных результатов заключается в том, что все вычисления согласуются с одним явлением, ограничивающим производительность DPFC.
2. Описание модели
Модель основана на следующих желательных реакциях, происходящих в топливном элементе. Реакция между пропаном и водой на аноде и реакция кислорода в воздухе с протонами и электронами на катоде могут быть объединены, чтобы произвести следующую общую реакцию топливного элемента.Электродные потенциалы при 25 ° C для анода, и катода, вместе с разностью потенциалов топливных элементов,, [30], также показаны выше с соответствующими стехиометрическими реакциями.
Нежелательная реакция, образование углерода, термодинамически возможна через общую реакцию топливного элемента, в которой C, а не CO 2 является продуктом реагентов в (3) (= 0,071 В [30]). Однако в литературе по топливным элементам для пропана обычно не сообщается об образовании углерода [13–18].В частности, Грабб и Михалске сообщили об образовании диоксида углерода 99,3% в 44 экспериментах с использованием водного электролита на основе фосфорной кислоты [13]. Кэрнс сообщил о 100% двуокиси углерода при использовании гидрофторидного водного электролита [14]. Савадого и Родригес [15] сообщили о 100% CO 2 с использованием полимерных электролитов нафион и полибензимидазол. Cheng et al. [16] сообщили, что CO и CO 2 были единственными продуктами, образованными с использованием полибензимидазольного полимерного электролита. Тем не менее, образование углерода было зарегистрировано в экспериментах с топливными элементами с молекулами углеводородов с более длинной цепью, н-октаном [7] и дизельным топливом [9].Напротив, об образовании углерода никогда не сообщалось ни в одном низкотемпературном топливном элементе с прямым углеводородом, когда в качестве топлива использовался метан. Эти экспериментальные результаты показывают, что длина углеводородной цепи молекулы топлива определяет, образуется ли углерод в топливном элементе с прямым углеводородом. Поскольку об образовании углерода не сообщалось в экспериментах с топливными элементами с пропаном, его образование не было включено в эту модель.
Область моделирования DPFC состояла из слоя анодного катализатора (ACL), слоя электролита (мембраны) (ML) и слоя катодного катализатора (CCL).Фосфат циркония (Zr (HPO 4 ) 2 • H 2 O или ZrP) был протонопроводящим материалом или электролитом, используемым в модели. Слой мембраны состоял из твердого ZrP, заполняющего поры пористого политетрафторэтилена (ПТФЭ) [31]. Слой катализатора состоял из платинового (Pt) катализатора на углеродном носителе и электролита из ZrP. Встречно-штыревые поля потока (IDFF) использовались как для анода, так и для катода. Один из каналов потока в поле потока использовался для реагентов, а другой — для продуктов.Слой катализатора состоит из трех фаз: газовой фазы, фазы твердого электролита и фазы твердого катализатора.
Математическое описание Хакдамана [28] топливного элемента послужило отправной точкой для модели, используемой здесь. В модели использовались четыре уравнения сохранения: сохранение импульса, полной массы, полного заряда и отдельных компонентов, включая член реакции. Основные уравнения модели включали (а) сохранение массы в газовой фазе, (б) уравнение Эргуна, (в) уравнение Батлера-Фольмера (используемое для расчета скорости реакции на аноде и катоде) и ( г) уравнения сохранения воды и протонов в фазе электролита и в двух слоях катализатора.
Основные уравнения показаны ниже:
(a) Сохранение массы в газовой фазе Сохранение массы в газовой фазе описывается формулой (4). Электрохимические реакции в газовой фазе могут быть источником или стоком. Они описываются вторым членом уравнения.
(б) Сохранение количества движения в газовой фазе Уравнение Эргуна в линейной форме показано в (5). Поскольку слои катализатора представляют собой уплотненные слои, уравнение Эргуна можно использовать для расчета профилей давления в газовой фазе.Величина квадратичного члена в уравнении Эргуна намного меньше, чем величина линейного члена в условиях, используемых в этом исследовании. Профили скорости и давления в газовой фазе слоев катализатора были получены путем одновременного решения (4) и (5).
(c) Сохранение незаряженных частиц в газовой фазе i = C 3 H 8 и CO 2 для анода и O 2 и H 2 O для катода.
Уравнение (6) использовалось для получения баланса масс для каждого из отдельных компонентов газовой фазы.Отдельные термины для конвекции, диффузии и реакции включены в (6).
(d) Сохранение частиц в фазах электролита мембраны и слоев катализатора
(d1) Для воды
(d2) Для протонов Баланс масс воды и протонов в фазах электролита катализатора и слоев мембраны был получен с использованием (7) и (8). Для описания диффузии использовалась теория концентрированных решений через обобщенные уравнения Максвелла Стефана. Термины представляют собой параметры, зависящие от состава, полученные с использованием методологии, данной Khakdaman et al.[31], которые включают коэффициенты диффузии для различных мобильных видов.
(e) Уравнение Батлера-Фольмера на аноде Скорость образования протонов на аноде описывается уравнением Батлера-Фольмера в (9) и имеет положительное значение. Плотность обменного тока, использованная в (9), приведена в (10). Это функция как рабочей температуры, так и парциального давления пропанового реагента. Термин «эталонная плотность тока обмена на аноде» включает константу скорости реакции анодной реакции.
(f) Уравнение Батлера-Фольмера на катоде
.