¿Quién puede ayudarme a encontrar ejemplos sobre el impulso físico?
Si la suma vectorial de las fuerzas externas sobre un sistema es cero, el sistema es un sistema que conserva el momento. Debido a la interacción entre los objetos dentro del sistema, el impulso cambiará significativamente. Esto implica un problema del trabajo realizado por la fuerza interna y el cambio de energía cinética de los objetos en el sistema, es decir, el problema funcional del sistema. sistema de conservación del momento. Este tipo de problema es muy común, no sólo en mecánica, sino también en electricidad y física atómica. En la relación funcional de un sistema de conservación de momento, la fuerza interna que interactúa puede ser una fuerza constante, pero en la mayoría de los casos la fuerza interna es una fuerza variable y, a veces, sus reglas cambiantes pueden ser complejas. la fuerza interna del cambio en la energía cinética del sistema. La fuerza interna de la interacción no sólo puede ser compleja, sino que la naturaleza de la fuerza también puede ser diversa, como la fuerza elástica del resorte, la fricción por deslizamiento, la fuerza molecular, la fuerza del campo eléctrico, la fuerza magnética, etc. es como energía potencial elástica, energía interna, energía potencial molecular, energía potencial eléctrica, energía de campo magnético (energía eléctrica en circuito cerrado), etc. Por lo tanto, si podemos analizar cuidadosamente la naturaleza de las fuerzas internas que interactúan en el sistema, será posible establecer una relación energética entre la energía cinética del sistema y la energía correspondiente a la fuerza interna de cierta naturaleza dentro de las condiciones de el problema. A menudo tratamos el proceso de interacción entre objetos en un sistema de conservación de momento como un problema de colisión, es decir, un problema de colisión generalizado. Por ejemplo, la colisión elástica puede implicar la conversión mutua de energía cinética y energía potencial elástica; la colisión inelástica puede implicar la conversión mutua de energía cinética y energía interna, y así sucesivamente. Luego, mediante la conservación del impulso y la relación energética, el problema se puede resolver sin problemas. En resumen, para resolver el problema funcional del sistema de conservación del momento, la estrategia de resolución del problema debe ser: 1. Establecer la ecuación de la ley de conservación del momento del sistema. 2. Establecer la ecuación energética del sistema con base en las características de los cambios de energía en el sistema. La idea rectora para establecer esta estrategia es utilizar los cambios en la energía cinética del sistema para expresar el trabajo realizado por las fuerzas internas. En el ejemplo 1, como se muestra en la figura, las masas de dos deslizadores A y B son m1 y m2 respectivamente. Están colocados sobre una superficie horizontal lisa. A y B están conectados por un resorte con un coeficiente de rigidez K. Al principio, los dos bloques deslizantes están estacionarios y el resorte tiene su longitud original. Una bala de masa m se dispara hacia el deslizador A a lo largo del resorte con una velocidad V0 y permanece en él. Encuentre: (1) la longitud máxima de compresión del resorte; (2) la velocidad máxima y mínima del control deslizante B con respecto al suelo. Solución: (1) Dado que el proceso de entrada de la bala en el control deslizante A es muy corto, se puede considerar que la longitud del resorte aún no ha cambiado y el control deslizante A no se ve afectado por la fuerza elástica. Tome la bala y el control deslizante A como sistema. Dado que el proceso de inyección de la bala es una colisión completamente inelástica, el impulso del sistema de objetos se conserva antes y después de que la bala se inyecte en A. Suponga que la velocidad de A después de la bala es. inyectado es V1, tenemos: mV0 = (m + m1) V1, obtenemos: (1) Tome la bala, los dos controles deslizantes A y B y el resorte como sistema de objetos Durante el movimiento de la bala después de entrar en A, el momento del sistema se conserva. Tenga en cuenta que aquí hay una fuerza elástica que realiza trabajo y parte de la energía cinética del sistema se convertirá en energía potencial elástica. Suponga que la longitud máxima de compresión del resorte es ), (2). (3) se resuelven las ecuaciones: (2) Después de inyectar la bala en el control deslizante A, todo el sistema se mueve hacia la derecha en su conjunto. Además, debe tenerse en cuenta que existe una vibración relativa entre A y B, y B. es relativa al suelo La velocidad de debe ser la superposición de estas dos velocidades de movimiento. Cuando la energía potencial elástica es cero, el control deslizante B tiene una velocidad extrema con respecto al suelo. Si B vibra hacia la izquierda, tendrá una velocidad mínima después de la superposición con la velocidad general hacia la derecha; si B vibra hacia la derecha, tendrá una velocidad máxima después de la superposición con la velocidad general hacia la derecha; Suponga que la velocidad extrema es V3 y la velocidad correspondiente de A es V2. Según las estrategias de resolución de problemas mencionadas anteriormente: mV0 = (m + m1) V2 + m2V3 (4) (5) De (1), (4). ), (5) La fórmula es: V3[(m+m1+m2)V3-2mV0]=0 La solución es: V3=0 (velocidad mínima) (velocidad máxima) Explicación: 1. Todas las velocidades en esta pregunta son respecto al objeto de referencia del terreno.
2. El lado izquierdo de las ecuaciones (3) y (5) es ambos y su diferencia es el aumento de la energía interna del sistema. 3. La energía interna aumentada por el sistema se puede obtener fácilmente de la estrategia de resolución de problemas anterior. Ejemplo 2: Como se muestra en la figura, hay dos vagones A y B sobre una superficie horizontal lisa. La bola C está suspendida del soporte del vagón A con una línea delgada de 0,5 metros de largo. Se sabe que mA=mB=. 1kg y mC=0,5kg. Al principio, el automóvil B está parado y el automóvil A se dirige hacia el automóvil B a una velocidad de V0 = 4 metros/segundo y se pega a él después de una colisión frontal. Si el tiempo de colisión es extremadamente corto y no se considera la resistencia del aire, g es 10 m/s2 y encuentre la altura máxima de la bola C. Solución: Dado que el proceso de colisión de A y B es extremadamente corto y la bola C aún no ha comenzado a oscilar, la estrategia de solución para este proceso es la siguiente: mAV0=(mA mB)V1 (1) Dentro de E = (2) Para A, B, C El sistema está compuesto por un sistema. El estado que se muestra en la figura es el estado inicial. Cuando la bola C oscila a la altura máxima, A, B y C tienen la misma velocidad. Este proceso también se maneja de acuerdo con la estrategia de resolución de problemas: (mA mC)V0=(mA mB mC)V2 (3) (4) A partir de las ecuaciones anteriores, la velocidad V1 de A y B recién unidos se calcula =. 2 metros/segundo, E = 4 julios, el * final del sistema **Con la misma velocidad V2=2,4 metros/segundo, la altura máxima de la bola C finalmente resulta ser h=0,16 metros.
La aplicación de la ley de conservación del impulso se centra en las "tres" opciones
?La ley de conservación del impulso es la misma ley que observan tanto el mundo macroscópico como el el mundo microscópico, y es ampliamente utilizado. La condición aplicable para la ley de conservación del impulso es que el sistema material que interactúa no esté sujeto a fuerzas externas. De hecho, casi no existe ninguna situación en la que esté realmente libre de fuerzas externas. Por tanto, la aplicación de la ley de conservación del impulso se centra en la selección de "tres". ?1.Selección de la aproximación de las condiciones de conservación del momento? Según las situaciones de fuerza en las que se establece la ley de conservación del momento, existen tres tipos de situaciones de fuerza: (1) La situación en la que la fuerza externa total sobre el sistema es cero. (2) La fuerza externa sobre el sistema es mucho menor que la fuerza de interacción (fuerza interna), por lo que se puede ignorar la influencia de la fuerza externa. Debido a que la ley de conservación del momento se aplica a los sistemas, nos dice que aunque hay fuerzas internas que actúan entre varios objetos en el sistema, independientemente de la naturaleza de estas fuerzas internas, el impulso de las fuerzas internas en el sistema solo puede cambiar la impulso de un solo objeto en el sistema, y no puede cambiar el impulso total del sistema. Por ejemplo, en el problema de colisión, las fuerzas externas como la fricción y la gravedad durante la colisión son mucho más pequeñas que la fuerza interna de la interacción y el tiempo de colisión es pequeño, la influencia del impulso de la fuerza se puede ignorar y la El impulso total del sistema se considera conservado. Este es un método común en física para ignorar factores secundarios y resaltar los puntos clave. (3) El sistema en su conjunto no cumple las condiciones de conservación del momento, pero en una determinada dirección, si el sistema no está sujeto a una fuerza externa o la fuerza externa es mucho menor que la fuerza interna, entonces el momento parcial del El sistema en esta dirección se conserva. Ejemplo 1 Como se muestra en la Figura 1, un plano inclinado A con una masa M = 0,5 kg estaba originalmente estacionario sobre una superficie horizontal lisa, y una pequeña bola B con una masa m = 40 g se movió hacia el plano inclinado con una velocidad horizontal v0. = 30 m/s, el tiempo de colisión es muy corto y se mueve verticalmente hacia arriba después de la colisión. Figura 1 - Análisis De la pregunta, el tiempo de colisión entre la bola B y el plano inclinado A es muy corto, lo que significa que la fuerza de interacción durante la colisión es muy grande y la fuerza de apoyo horizontal del plano inclinado A cambiará mucho. No cumple la condición de que "la fuerza externa sea mucho menor que la fuerza interna". El momento total de todo el sistema no se conserva, pero la fuerza externa se produce en la dirección vertical. En la dirección horizontal, dado que la superficie horizontal es lisa, el sistema compuesto por A y B no está sujeto a fuerzas externas en la dirección horizontal y su impulso se conserva. ?Supongamos que la velocidad del plano inclinado A después de la colisión es v, y la velocidad horizontal de la bola B después de la colisión es cero. Según la ley de conservación del impulso en la dirección horizontal, ?mv0=Mv+0, entonces v=(m. /M) v0=(0,04/0,5)×30m/s=2,4m/s. Ejemplo 2 Como se muestra en la Figura 2, un automóvil con masa M y longitud L se coloca estacionario sobre una superficie horizontal lisa. Una persona con masa m se encuentra en un extremo del automóvil. Encuentre la velocidad mínima a la que esta persona puede despegar. Antes de que pueda saltar, salta al otro extremo del auto. Figura 2? Análisis Si una persona quiere saltar al otro extremo del automóvil, debe realizar un movimiento de lanzamiento oblicuo. El impulso de la persona y el automóvil se conserva en la dirección horizontal. Tomando como referencia el suelo, suponiendo que la velocidad de la persona que salta es v0, el ángulo entre v0 y la dirección horizontal es α, la velocidad de retirada del vehículo es v, y suponiendo que la dirección correcta es la dirección positiva, según la ley de conservación del impulso, obtenemos ?mv0cosα-Mv=0, ① ? Tomando el automóvil como objeto de referencia, la velocidad de la persona con respecto al automóvil en la dirección horizontal es v0cosα+v, y el desplazamiento horizontal de la persona relativo al auto es L, entonces ?L= (v0cosα+v)t, ② El tiempo que la persona se mueve en el aire es t, hay ?t= 2v0sinα/g, ③ De la fórmula ①, obtenemos v=mv0cosα/ M, ④ Sustituyendo las fórmulas ③ y ④ en la fórmula ②, obtenemos ?L= (v0cosα＋(mv0cosα/M))·(2v0sinα/g), ∴ v0= ,? , v0 es el valor mínimo vmin, por lo que ?vmin=. ?2.Selección del proceso de conservación del impulso? Cuando se cumplen las condiciones de conservación del impulso, el impulso total permanece sin cambios. Esto no solo significa que el impulso total de los estados inicial y final del sistema es igual, sino que también se refiere al total. Momento del sistema en cada momento durante todo el proceso de interacción. Nada cambia. Ya sea que se cumpla o no la condición de conservación del impulso, la clave radica en cómo se selecciona el proceso. ?Ejemplo 3 Como se muestra en la Figura 3, en una carretera recta, un automóvil con masa M tira de un remolque con masa m a una velocidad constante con una velocidad de v0. En un momento determinado, el remolque se desacopla. el auto permanece sin cambios, ¿cuál es la velocidad del auto en el momento en que el remolque simplemente deja de moverse? Figura 3 ¿Solución entre el auto y el remolque?
Antes de desacoplarse, ambos avanzan a una velocidad uniforme, lo que significa que la fuerza externa total sobre el sistema compuesto por el automóvil y el remolque es cero. Después del desacoplamiento, aunque el automóvil y el remolque se han separado, el automóvil se mueve acelerando uniformemente y el remolque se mueve desacelerando uniformemente, y las fuerzas externas combinadas que reciben no son cero. Sin embargo, dado que la fuerza de tracción del automóvil permanece sin cambios, la fuerza de tracción del automóvil permanece sin cambios. resistencia que experimenta No hay cambios. El remolque sigue avanzando y la resistencia que recibe no cambia. Después del desacoplamiento, la resistencia total f = f1 + f2 del sistema permanece sin cambios. Muestra que desde el momento posterior al desacoplamiento hasta el momento en que el remolque simplemente se detiene, si el sistema compuesto por los dos se toma como objeto de investigación, la fuerza externa total sobre el sistema sigue siendo cero. La ley de conservación del impulso sigue siendo válida. ?Supongamos que la velocidad del automóvil cuando el remolque simplemente se detiene es v, y la dirección de avance del automóvil es la dirección positiva, entonces existe? (M+m) v0 = Mv, es decir, v = ((M+ m)/M)v0. ?3.Selección del sistema de conservación del momento?Con respecto al problema de la conservación del momento en la interacción de múltiples objetos, cómo seleccionar un sistema es un problema que los estudiantes a menudo encuentran difícil. Porque para un sistema compuesto por múltiples objetos, a veces se usa la conservación del momento del sistema, a veces se usa una cierta parte de la conservación del momento, a veces la conservación del momento se usa varias veces durante el proceso y, a veces, solo la conservación del momento del estado inicial y final. es suficiente. Debes ser bueno en observación y análisis y seleccionar correctamente el sistema de conservación del impulso. Ejemplo 4 El automóvil A con una masa de 100 kg y una persona con una masa de 50 kg avanzan a una velocidad constante sobre una superficie horizontal lisa a una velocidad de 2 m/s. El automóvil B con una masa de 150 kg lo persigue desde atrás a una velocidad de 2 m/s. velocidad constante de 7m/s Para evitar Cuando los dos autos chocan, ¿cuál es al menos la rapidez horizontal con la que las personas en el auto A saltan al auto B cuando los dos autos están cerca? ?Análisis Cuando las personas y los automóviles interactúan, el impulso se conserva. Supongamos que la velocidad horizontal cuando una persona salta es v persona'. Cuando la persona salta al auto B y la velocidad de los dos autos es la misma y es v auto', los dos autos simplemente no chocarán. el movimiento del coche sea la dirección positiva. Se selecciona como objeto de investigación el sistema compuesto por un vehículo y personas. Aplicando la ley de conservación del momento, tenemos ? (M A + m) v A = M A v auto ′ - m v personas ′, ① Seleccione el sistema compuesto por el auto B y las personas como objeto de investigación, y aplicando la ley de conservación de impulso, tenemos ? M B v B - mv persona ′ = (M B + m) v coche ′, ② De las fórmulas ① y ②, v persona ′ = 3m/s.
[Ejemplo 1] Como se muestra en la Figura 1, dos bolas A y B, ambas de masa m, se conectan mediante un resorte ligero y se colocan sobre una superficie horizontal lisa. A es golpeado y pegado por una bola de barro P con velocidad horizontal V0 y masa m/4. Encuentre la energía potencial máxima del resorte.
(Malentendido típico) Cuando las velocidades de A y B alcanzan u, la distancia entre A y B es la más cercana y el resorte tiene la energía potencial máxima EP en ese momento.
Del estado Ⅰ→Ⅲ mostrado en la Figura 1, obtenemos de la conservación del momento:
De Ⅰ→Ⅲ, obtenemos de la conservación de la energía mecánica:
La solución es .
(Análisis) En el proceso del estado I al II que se muestra en la Figura 1, la bola de barro P choca con A (B aún no ha participado en la acción. Es un modelo de colisión completamente inelástico y). parte de la energía mecánica pasa por el instante El trabajo realizado por la fuerza interna se convierte en energía interna, y la energía mecánica perdida se establece en △E, entonces:
It Se puede ver que a partir del proceso físico del estado I → III en la Figura 1, ya no puede considerarse como un proceso de conservación de energía mecánica. Por lo tanto, la solución correcta a esta pregunta debe considerar el proceso instantáneo de Ⅰ→Ⅱ, del cual se puede obtener la energía mecánica perdida △E, y sustituirlo en la ecuación de conservación de energía de Ⅰ→Ⅲ, es decir:, para obtener una respuesta razonable.
Por supuesto, siempre que se considere el proceso instantáneo de Ⅰ → Ⅱ, se puede obtener la velocidad máxima V1 de las pastillas de lodo P y A en el estado Ⅱ. Entonces, si estudiamos el proceso desde Ⅱ→Ⅲ, satisfaremos tanto las condiciones de conservación del momento como las condiciones de conservación de la energía mecánica. También se pueden obtener resultados correctos.
Se puede observar que cuando la bala atraviesa el bloque de madera la colisión se produce; En un proceso instantáneo, como cuando dos objetos se conectan entre sí mediante interacción, el desplazamiento aparente del objeto a menudo no es visible en la superficie, por lo que es fácil ignorar el proceso de trabajo realizado por la fuerza en el instante. De hecho, debido al trabajo instantáneo realizado por las fuerzas internas, que resulta en la transformación de energía (a menudo reflejada como la conversión de energía mecánica en otras formas de energía), la energía mecánica en todo el proceso ya no se conserva. Esto es a lo que debemos prestar atención a la hora de resolver este tipo de ejercicios.
Veamos otro ejemplo:
[Ejemplo 2] Como se muestra en la Figura 2, una pequeña bola con una masa de 1 kilogramo está suspendida de un punto fijo O con una longitud de 0,8- Línea delgada de un metro de largo. Ahora tire de la pelota a lo largo del círculo hasta el punto B en la esquina superior derecha. En este momento, la altura de la pelota desde el punto más bajo A es de 1,2 metros. Suelta y deja caer la pelota sin velocidad inicial, e intenta encontrar la fuerza de tracción en la línea delgada cuando llega al punto más bajo.
(Malentendido típico) Cuando la pelota viaja de B a A, solo la gravedad hace trabajo y la energía mecánica se conserva, por lo que hay:
En A, para la pelota hay:
Resuelve esto para obtener vaca
(Análisis) Cuando la pelota cae de B a la posición C en la Figura 3, la línea comienza a tensarse desde el estado relajado (es fácil saber (que α=60° en la imagen), debido a la tensión de la línea, la bola comienza a moverse en un arco circular de C a A. De B → C, la energía mecánica se conserva, luego metros/segundo. Dado que comienza a transformarse en movimiento circular en C, significa que la pelota solo retiene la componente tangencial V1 de la velocidad V y pierde la componente normal V2, lo que significa que pierde energía cinética. Esto se debe a que en el momento en que se tensa el cable, la tensión del cable realiza un trabajo instantáneo sobre la bola, lo que hace que la energía cinética se convierta en energía interna. De esta manera, en lo que respecta a todo el proceso de B a A, debido a que hay un alambre en C que realiza un trabajo instantáneo sobre la bola, la condición de "sólo la gravedad hace trabajo" no se cumple, por lo que la energía mecánica es no se conserva en todo el proceso.
Después de comprender los principios anteriores, sabemos que la pelota comienza a moverse en un arco en C con velocidad lineal. Después de esto, se cumple la condición de que "sólo la gravedad realiza trabajo" y se conserva la energía mecánica. Entonces de C→A hay ; y para la pelota en A, hay . De esta solución, la respuesta correcta debería ser T=3.5mg=35 vacas.
En este problema volvemos a ver la pérdida de energía mecánica por trabajo instantáneo. De manera similar, en ese momento, debido a que no podemos ver el desplazamiento obvio del objeto (la pelota no tiene ningún desplazamiento obvio en la dirección de la línea cuando está en la posición C), es fácil ignorar este importante cambio implícito, que a menudo lleva a a errores en la resolución de problemas.
Por lo tanto, si encuentra una situación como la delgada línea que se estrecha repentinamente en esta pregunta; como la situación de la pregunta anterior donde dos objetos chocan y se unen o alguna otra situación de colisión completamente inelástica en un sentido amplio; preste atención a lo anterior La característica de convertir energía mecánica en otra energía debido al trabajo instantáneo. Al abordar problemas, asegúrese de prestar atención a los cambios importantes implícitos en los efectos instantáneos, para que pueda encontrar la dirección correcta para resolver el problema.
Ejemplos típicos de elementos del grupo oxígeno
[Ejemplo 1] Complete los espacios en blanco Los elementos del grupo oxígeno incluyen (escriba el símbolo del elemento) ____, donde ____ es un elemento metálico porque es radiactivo. , se encuentra en la naturaleza no puede existir de manera estable. Entre los elementos del grupo del oxígeno, el elemento más oxidante es _____, y el anión simple con mayor capacidad reductora es _____ la fórmula química del hidrato del óxido superior de telurio es _____, y la ecuación química de su reacción con; una cantidad suficiente de agua de cal sí_____. La valencia más alta de un elemento de la familia del oxígeno es tres veces el valor absoluto de la valencia más baja. Su fracción de masa de oxígeno en el óxido más alto es 60%. Este elemento es ____ y su masa atómica relativa es ____. Por favor escribe la fórmula molecular del hidruro gaseoso de este elemento _____ y predice si este gas puede arder en el aire (escribe si puede o no) ____ Si puedes, escribe la ecuación química para su combustión ____. Análisis: Los elementos del grupo del oxígeno incluyen cinco elementos que incluyen oxígeno, azufre, selenio, telurio y polonio. Entre ellos, el polonio es un elemento metálico. Es inestable y radiactivo según la posición de cada elemento en el grupo del oxígeno. tabla periódica y sus átomos Estructura, el oxígeno tiene el radio atómico más pequeño, es el más fácil de obtener electrones y es el más oxidante. El átomo de telurio es el más débil en la oxidación, y el ion simple Te2- que forma es el más fuerte en la reducción y es más probable que pierda electrones. La fórmula molecular del hidrato del óxido de telurio de mayor valencia es H2TeO4. Debido a que es ácido, la ecuación química de su reacción con una cantidad suficiente de agua de cal es H2TeO4 Ca(OH)2=CaTeO4↓ 2H2O. La masa es 32 y su fórmula molecular de hidruro gaseoso es H2S. Debido a que el oxígeno tiene fuertes propiedades oxidantes, puede oxidar el S2-. La valencia del S2- aumenta por oxidación y el producto puede ser S o SO2.
[Ejemplo 2] Escriba el diagrama esquemático de la estructura atómica del número atómico 34 ________, el símbolo del elemento ____, la fórmula química de su óxido más alto es ________, la fórmula química del ácido correspondiente es _____ y su nombre es _____. La fórmula química del ácido correspondiente a su dióxido es _____, y su nombre es ________ Escribe la ecuación química de la reacción entre el trióxido y la solución de hidróxido de sodio __________, y el nombre del producto es _______. La capa más externa tiene 6 electrones, por lo que su valencia es 6, 4, -2 y puede formar SeO2 H2SeO3, SeO3 H2SeO43] ¿Cuál de las siguientes ecuaciones químicas no puede ser verdadera? [ ]A. Te H2S=H2Te SB. CS2 3O2=CO2 2SO2C． Na2SeO3 H2SO4=H2SeO3 Na2SO4D． Análisis Na2SeO4 BaCl2 = BaSeO4↓ 2NaCl: estas ecuaciones químicas no se han aprendido antes, pero según los átomos de los elementos del grupo oxígeno, la propiedad no metálica se debilita gradualmente y la propiedad metálica aumenta gradualmente a medida que aumenta el radio atómico. Se puede observar que las actividades de los no metales oxígeno, azufre, selenio y telurio se debilitan gradualmente. Las propiedades reductoras del H2S, H2Se y H2Te aumentan gradualmente, por lo que es imposible que el teluro desplace al azufre del ácido sulfúrico porque el teluro es menos móvil que el azufre. [Respuesta]A. [Ejemplo 4] Comparando las similitudes y diferencias en la estructura atómica y las propiedades de los dos elementos cloro y azufre, se puede ver que ambos tienen tres capas de electrones fuera del núcleo, la cantidad de electrones en la capa más externa es mayor y los radios atómicos son relativamente pequeños. Por lo tanto, es fácil obtener electrones durante la reacción para formar una estructura estable de 8 electrones, por lo que el azufre y el cloro son no metales relativamente activos. Sin embargo, el número de carga nuclear es S [Ejemplo 6] Se introduce gas H2S en las siguientes soluciones respectivamente: ①FeCl3 ②FeCl2 ③CuCl2 ④AgNO3 ⑤Agua con bromo ⑥Agua con yodo ⑦H2O2 ⑧KMnO4 El que no tiene ningún fenómeno obvio es []A. ②B. ②③④C． ②③④⑤D. Todos los análisis: ① Muchos sulfuros de metales pesados tienen una solubilidad extremadamente baja, como CuS, Ag2S y HgS, que pueden existir en soluciones ácidas. ② El H2S tiene fuertes propiedades reductoras y puede sufrir reacciones de oxidación-reducción con Fe3, Br2, I2, KMnO4; , y H2O2 para precipitar de color amarillo claro. El precipitado S; ③Fe2 no reacciona con H2S porque el FeS es soluble en ácido diluido. *[Ejemplo 7] Al preparar sulfuro de hidrógeno en el laboratorio, ¿por qué debería usarse sulfuro ferroso en lugar de sulfuro de hierro? ¿Por qué utilizar H2SO4 diluido o HCl diluido en lugar de H2SO4 o HNO3 concentrados? Análisis: (1) Cuando el sulfuro ferroso reacciona con H2SO4 diluido o HCl diluido para producir sulfuro de hidrógeno, el FeS insoluble en agua se convierte en FeSO4 o FeCl2 tiene propiedades oxidantes débiles y no puede oxidar el H2S recién generado. se puede realizar según la siguiente fórmula: FeS H2SO4=FeSO4 H2S ↑ FeS 2HCl = FeCl2 H2S ↑ todos los elementos de azufre bivalentes del sulfato ferroso se convierten en H2S. El hierro en el sulfuro de hierro (Fe2S3) tiene un valor trivalente. El Fe3 generado después de la reacción de Fe2S3 con HCl diluido o H2SO4 diluido tiene fuertes propiedades oxidantes, y el H2S generado en la reacción tiene fuertes propiedades reductoras, por lo que habrá algo de H2S. Se produce una reacción de oxidación-reducción con Fe3 para precipitar azufre elemental. Fe2S3 6HCl=2FeCl3 3H2S ↑2FeCl3 H2S=2FeCl2 S↓ La ecuación química total de 2HCl es: Fe2S3 4HCl=2FeCl2 S↓ 2H2S Se puede observar que parte del azufre en Fe2S3 se oxida y no se puede convertir completamente en H2S, por lo que FeS se utiliza al preparar H2S en lugar de Fe2S3. (2) El H2SO4 y el HNO3 concentrados son ácidos oxidantes con fuertes propiedades oxidantes. El FeS tiene fuertes propiedades reductoras. Cuando el azufre concentrado se oxida aún más a azufre 4-valente o incluso 6-valente, se genera azufre elemental o SO2 o incluso H2SO4, por lo que no se puede obtener H2S. 2FeS 6H2SO4 (concentrado) = Fe2 (SO4) 3 2S↓ 3SO2 ↑ 6H2OFeS 6HNO3 = Fe (NO3) 3 H2SO4 3NO ↑ 2H2O Por lo tanto, al preparar H2S en el laboratorio, solo se puede utilizar H2SO4 diluido o HCl diluido, no H2SO4 concentrado o HNO3. Ejemplos típicos de dióxido de azufre [Ejemplo 1] La afirmación incorrecta sobre el dióxido de azufre es [ ]A. El SO2 puede reaccionar pasándolo a la solución B de Na2SO3 o NaHCO3. El SO2 puede hacer que la solución magenta se desvanezca debido a su propiedad oxidante C. Calentar la solución magenta que ha sido descolorida por el SO2 con una lámpara de alcohol puede restaurar el color rojo original D. El SO2 y el O2 se mezclan y se calientan para generar trióxido de azufre. Análisis: El dióxido de azufre se disuelve en agua para formar ácido sulfuroso y el ácido sulfuroso forma una sal ácida. La acidez del ácido sulfuroso es más fuerte que la del ácido carbónico. , por lo que también se puede combinar con la reacción de carbonato. SO2 H2O Na2SO3=2NaHSO3SO2 NaHCO3=NaHSO3 CO2 El dióxido de azufre tiene propiedades blanqueadoras. Su principio blanqueador se debe a la combinación de dióxido de azufre y magenta para formar un compuesto incoloro e inestable. Su principio blanqueador es diferente del principio blanqueador oxidativo del ácido hipocloroso. Cuando el magenta que se ha descolorido por el dióxido de azufre se calienta, el compuesto incoloro e inestable se descompone y el magenta vuelve a su color rojo. La reacción entre dióxido de azufre y oxígeno para producir trióxido de azufre debe calentarse en presencia de un catalizador (V2O5), por lo que A y C son correctos. [Ejemplo 2] Hay una botella de gas incoloro, que puede contener uno o más de SO2, H2S, HBr y HI. Páselo a agua con cloro para obtener una solución incolora. Divida la solución en dos partes y agregue ácido nítrico. una parte. Apareció un precipitado blanco en la solución acidificada de cloruro de bario; también se formó un precipitado blanco en otra solución de nitrato de plata acidificada mediante la adición de ácido nítrico. ① Debe haber SO2 en el gas original; ② No debe haber gas SO2 en el gas original; ③ No debe haber gas H2S, HBr ni HI; Pase este gas a 15 ml de agua con cloro recién preparada y la solución resultante reacciona con una cantidad suficiente de 5 ml de solución de BaCl2 para generar 260,8 mg de precipitado blanco que es insoluble en ácido. Esta solución no cambia de azul cuando se expone a KI. papel de prueba de almidón. Encuentre la concentración de sustancia del agua con cloro antes de la reacción y la concentración de iones de hidrógeno antes de la reacción (suponiendo que el volumen total de la solución permanece sin cambios antes y después de la reacción) Análisis: Si los cuatro gases existen y pasan al agua con cloro, se producirá la siguiente reacción: Cl2 SO2 2H2O=H2SO4 2HClH2S Cl2=2HCl S↓ (amarillo) HBr Cl2=2HCl Br2 (marrón-rojo) 2HI Cl2=2HCl I2 (púrpura) Según los resultados conocidos, se forma una solución incolora. Se obtiene, lo que indica que definitivamente no hay H2S, HBr ni HI en el gas original. AgNO3 produce un precipitado blanco, que indica la presencia de Cl-. Esto prueba que ① y ③ son correctos. Vierta gas SO2 en 15 ml de agua con cloro recién preparada y la solución resultante reaccionará completamente con suficiente solución de BaCl2 y SO2. Suponga que la solución xmolH2SO4 y BaCl2 reaccionan para producir 260,8 mg de BaSO4 y ymol HCl. Cl2 z=0,00112 mol W=0,00112×2=0,00224mol [Ejemplo 3] La principal causa de la formación de “lluvia ácida” en la naturaleza es [ ]A. Vertido arbitrario de aguas residuales industriales no tratadas B. Aumento del contenido de dióxido de carbono en la atmósfera C. Quema industrial de grandes cantidades de combustibles que contienen azufre y fundición de minerales metálicos D. Análisis de los gases de escape emitidos por los automóviles y los gases producidos por la combustión incompleta de combustible: La lluvia ácida en la naturaleza es principalmente lluvia de ácido sulfúrico, que es causada por niveles excesivos de SO2 y SO3 en la atmósfera. La razón principal de esto es la gran escala. La quema de productos químicos que contienen azufre en la industria, la fundición de combustibles y minerales metálicos y las emisiones de gases de escape de los vehículos no son las principales causas. [Ejemplo 4] Complete los espacios en blanco (1) A 298 K, pase n mol SO2 y m mol H2S al recipiente de vacío VL ① Si n=2, entonces cuando m=______, la densidad en el recipiente después de la reacción es mínima ② Si 2n>m, entonces la diferencia de masa entre el producto de oxidación y el producto de reducción después de la reacción es _____g ③ Si 5n = m, y la suma de las masas del producto de oxidación y el producto de reducción después de la reacción es 48g, entonces n m = ______. (2) Mezcle a L SO2 y b L H2S a temperatura y presión normales. Si el volumen de gas después de la reacción es 1/4 del volumen anterior a la reacción, entonces la relación entre a y b es ______. (3) A temperatura y presión normales, pase amol H2S y bmolSO2 a un recipiente de vacío de 20 litros (a y b son números enteros positivos y a≤5, b≤5). el contenedor es de aproximadamente 14,4 g /L, entonces a∶b=_______． Análisis: (1) Reacción: 2H2S SO2=3S 2H2O ① Cuando n=2, m=4, se convierte completamente en azufre sólido y la presión en el recipiente es mínima. ②Cuando m<2n, entonces SO2 es excesivo x=16m ③Cuando m=5n, significa que H2S es excesivo (3) Si el gas en el recipiente es H2S, la cantidad de su sustancia debe ser 14,4 g/L×20÷34= 8,47 (mol) no se ajusta al significado de la pregunta. Porque la cantidad de sustancia H2S a≤5. Entonces el gas restante debería ser SO2 y la cantidad de material SO2 debería ser 14,4×20÷64=4,5mol. Entonces el SO2 reaccionado debe ser 0.5mol H2S, luego es 0.5mol×2=1mola:b=1:(4.5 0.5)=1:5 (3)a:b=1:5 [Ejemplo 5] Para prevenir la lluvia ácida . Para reducir las emisiones de SO2 a la atmósfera cuando se quema carbón, en la industria se mezclan cal viva y carbón que contiene azufre. Anote la ecuación química para la reacción de "fijación de azufre" (que evita que los compuestos que contienen azufre entren a la atmósfera) durante la combustión: _____, ______, ______. Análisis: El contenido involucrado en esta pregunta está estrechamente relacionado con la producción industrial y la vida diaria. Es posible que los estudiantes no conozcan algunos contenidos. La clave para responder este tipo de preguntas es procesar completamente la información proporcionada y utilizar los conocimientos básicos, los principios básicos y la experiencia existente que haya aprendido para responder las preguntas. La clave de esta pregunta es saber que la formación de lluvia ácida se debe a la gran cantidad de SO2 que se produce por la quema de carbón que se disuelve en agua, es decir, hay una reacción SO2 = SO2. Luego de agregar cal viva debe ocurrir la reacción SO2 CaO=CaSO3, convirtiendo el SO2 en CaSO3 sin emitirlo a la atmósfera. Al mismo tiempo, se sabe que el CaSO3 es inestable y reaccionará con el O2 del aire, es decir: 2CaSO3 O2. =2CaSO4. ※[Ejemplo 6] El gas incoloro A se quema completamente en el aire para formar el gas B, y B se oxida para formar C bajo ciertas condiciones. Las soluciones obtenidas al disolver A, B y C en agua son todas ácidas y la acidez; aumenta gradualmente; agregue A, B La solución resultante reacciona con el exceso de agua con bromo. Se puede ver que el color naranja del agua con bromo se desvanece y la solución incolora obtenida es fuertemente ácida. Si se mezclan A y B, se formará un sólido de color amarillo claro; si se mezclan A y C, también se formará un sólido de color amarillo claro. Con base en los hechos experimentales anteriores, infiere qué sustancias A, B y C son y escribe las ecuaciones químicas relevantes. Análisis: esta es una pregunta de inferencia sobre un objeto desconocido. Para este tipo de pregunta, sobre la base de una revisión cuidadosa de la pregunta, es necesario ordenar el contexto, descubrir las interrelaciones y realizar un análisis y un juicio preliminar. La red de relaciones anterior compilada en base al significado de la pregunta muestra que el gas A es un gas inflamable. Sus productos de combustión, el gas B y A, contienen el mismo elemento y tienen una valencia más alta. Los productos de oxidación C y A de B también contienen el mismo. elemento, y en un estado de alta valencia, el ácido A obtenido disolviendo A, B y C en agua es un ácido débil, el ácido B es un ácido medio fuerte, el ácido C es un ácido fuerte y tanto el ácido A como el ácido B pueden ser oxidado por un exceso de agua con bromo a una solución incolora fuertemente ácida, inicialmente se puede juzgar que el gas A es un hidruro gaseoso, el gas B es un óxido en un estado de valencia intermedio y la sustancia C es un óxido de alta valencia. Otra pista dada en esta pregunta es: Significa que A tiene fuertes propiedades reductoras, y el mismo elemento contenido en A, B y C es azufre, para encontrar un gran avance para responder esta pregunta y determinar que A es sulfuro de hidrógeno. B es dióxido de azufre y C es trióxido de azufre, el ácido A es ácido hidrosulfúrico, el ácido B es ácido sulfuroso, el ácido C es ácido sulfúrico y el sólido amarillo es azufre. [Ejemplo 7] Análisis comparativo de las propiedades blanqueantes del agua con cloro y SO2: El cloro seco no tiene propiedades blanqueantes. Solo tiene propiedades blanqueantes cuando el Cl2 se disuelve en agua para formar agua con cloro. Cuando el cloro gaseoso se disuelve en agua, algo de Cl2 reacciona con el agua para formar HClO: Cl2 H2O = HClO HCl. El cloro en HClO tiene 1 valencia y tiene fuertes propiedades oxidantes. Puede esterilizar y desinfectar, y también puede desvanecer tintes y colores orgánicos. Conviértete en una sustancia incolora. Este efecto blanqueador es completo e irreversible. El SO2 también puede blanquear ciertas sustancias coloreadas. El efecto blanqueador del SO2 se debe a que puede combinarse con ciertas sustancias coloreadas para formar sustancias incoloras inestables. Cuando esta sustancia incolora se deja durante mucho tiempo o se calienta, se descompondrá, haciendo que la sustancia coloreada vuelva a su color original. Por tanto, el efecto blanqueador del SO2 es reversible. Se puede ver que aunque tanto el Cl2 como el SO2 pueden hacer que la solución magenta se desvanezca, después de que el SO2 hace que la solución magenta se desvanezca, puede volver a su color rojo original después de calentarse y después de que el Cl2 hace que la solución magenta se desvanezca, no puede volver a su color rojo original; Color rojo original después del calentamiento. Rojo original. Aunque el SO2 y el agua con cloro tienen cada uno un efecto blanqueador individualmente, si Cl2 y SO2 se mezclan en cantidades iguales y se pasan juntos a la solución magenta, el magenta no se desvanecerá. Esto se debe a que Cl2 y SO2 reaccionan completamente y pierden su capacidad blanqueadora en presencia de agua, y los productos después de la reacción no tienen propiedades blanqueantes. Cl2 SO2 2H2O=H2SO4 2HCl Si Cl2 y SO2 no se mezclan en cantidades iguales y se pasan a la solución magenta, la propiedad blanqueadora será más débil que antes de mezclar debido a la reacción de parte de Cl2 y SO2. [Ejemplo 8] Para cierto sólido A de color amarillo claro a temperatura ambiente, la relación entre su hidruro B y su óxido C es como se muestra en la transición superior derecha. Intente responder: (1) A es _____, B es _____ y C. es ____. (2) Si la cantidad de sustancia B es x y la cantidad de sustancia O2 es y: ① Cuando B y O2 reaccionan completamente y se convierten en A, la relación numérica entre xey es ______ ② Cuando B se convierte en C; , Si después de la reacción, solo queda un gas en el sistema a temperatura ambiente, la relación numérica entre xey es _____. (3) Cuando B y C reaccionan, independientemente de la proporción de cantidad de las sustancias B y C, la proporción de masa de los productos de oxidación y los productos de reducción obtenidos por la reacción es _____. Análisis: (1) Las tres sustancias A, B y C en esta pregunta son S, H2S y SO2 respectivamente. (2) La ecuación química para la formación de S a partir de H2S y O2 [Ejemplo 9] Una solución incolora puede contener varias de las siguientes sales de sodio: [ ]A. Cloruro de sodio B. Sulfuro de sodio C． Sulfito de sodio D. sulfato de sodio e. A esta solución se le añade carbonato de sodio con una cantidad adecuada de ácido sulfúrico diluido. Precipitará un precipitado amarillo y se generará gas al mismo tiempo. Esta pequeña cantidad de gas tiene olor a huevos podridos, puede enturbiar el agua de cal clara y no puede hacer que la solución magenta se desvanezca. Responda las siguientes preguntas basándose en los fenómenos experimentales anteriores: (1) Si la solución magenta no puede desvanecerse, significa que el gas contiene