Осенью 1941 года пороховых шашек для снаряжения ракетных снарядов для легендарных «Катюш» не хватало. Их реже стали применять на фронте. Проблема была связана с производством…
Осенью 1941 года пороховых шашек для снаряжения ракетных снарядов для легендарных «Катюш» не хватало. Их реже стали применять на фронте. Проблема была связана с производством баллиститного пороха на основе нитратов целлюлозы для реактивного двигателя снаряда. Формование пороховых шашек двигателя предполагало введение в смесь стабилизатора, в качестве которого применяли продукт переработки нефти «централит», закупаемый за границей. С началом войны закупки прекратились, запасов хватило ненадолго. Группа Александра Семеновича Бакаева предложила вместо импортного «централита» использовать дешевый оксид металла Х. Выяснилось, что этот оксид не только обеспечил нужную термостабильность баллиститного пороха, но и увеличил скорость его горения. За решение этой задачи А.С. Бакаев и его соратники были удостоены Сталинской премии. Какой оксид использовали в качестве стабилизатора? Массовая доля двухвалентного металла Х в этом оксиде составляет 60%
Давайте подробно разберём задачу и определим, какой оксид металла использовали в качестве стабилизатора.
Шаг 1. Анализ условий задачи
- В качестве стабилизатора для баллиститного пороха использовали оксид металла Х.
- Оксид содержит двухвалентный металл Х.
- Массовая доля этого металла в оксиде составляет 60%.
Шаг 2. Что нам известно о возможных оксидах двухвалентных металлов?
Двухвалентные металлы и их оксиды — это, например:
- Медь (оксид меди II — CuO)
- Железо (оксид железа II — FeO)
- Цинк (оксид цинка — ZnO)
- Никель (оксид никеля — NiO)
- Кобальт (оксид кобальта — CoO)
Основное свойство: масса металла в оксиде должна быть 60%.
Шаг 3. Расчёт состава (массовая доля металла)
Обозначим:
- Масса металла (металл Х): \( M_{металл} \)
- Масса оксида: \( M_{оксид} \)
Массовая доля метала = \(\displaystyle \frac{M_{металл}}{M_{оксид}} \times 100\% = 60\%\)
Также:
\[ M_{оксид} = M_{металл} + M_{кислорода} \]
Молярная масса металла — обозначим как \( M_{металл} \).
Молярная масса кислорода — 16 г/моль.
В оксиде двухвалентного металла: формула — \( M_{металл}O \)
Масса одного моль оксида:
\[ M_{оксид} = M_{металл} + 16 \]
Масса металла в одном моли:
\[ M_{металл} = M_{металл} \]
Массовая доля металла:
\[ \frac{M_{металл}}{M_{металл} + 16} = 0.6 \]
Шаг 4. Решение уравнения
Рассмотрим пример — молярная масса металла \( M_{металл} \). Нам нужно найти металл, который удовлетворяет этому уравнению.
Выразим \( M_{металл} \):
\[ 0.6 (M_{металл} + 16) = M_{металл} \]
\[ 0.6 M_{металл} + 0.6 \times 16 = M_{металл} \]
\[ 0.6 M_{металл} + 9.6 = M_{металл} \]
Перенесем все в одну сторону:
\[ M_{металл} - 0.6 M_{металл} = 9.6 \]
\[ 0.4 M_{металл} = 9.6 \]
\[ M_{металл} = \frac{9.6}{0.4} = 24 \]
Следовательно, молярная масса металла — 24 г/моль.
Шаг 5. Определение металла
Молярная масса около 24 г/моль соответствует:
- Магнию (Mg) — 24 г/моль.
Итак, оксид, отвечающий условиям — это, скорее всего, оксид магния (MgO).
Ответ: В качестве стабилизатора использовали оксид магния (MgO).
