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 внимательно проанализируем задачу и поэтапно решим её.
Что известно из условия:
- В качестве стабилизатора для баллиститного пороха использовали оксид металла Х.
- Массовая доля двухвалентного металла Х в оксиде составляет 60%.
- Известно, что оксид оказался подходящим стабилизатором, обеспечивающий термостабильность и увеличивающий скорость горения.
Задача: определить, какой оксид использовали в качестве стабилизатора.
Шаг 1. Анализ информации о массе и составе оксида
Массовая доля двухвалентного металла Х в оксиде составляет 60%, то есть
\[
\frac{\text{масса металла Х}}{\text{масса оксида}} = 0.6
\]
Обозначим:
- \( M \) — молекулярная масса металла Х,
- \( M_{o} \) — молекулярная масса оксида HX.
Известно, что:
\[ \frac{\text{масса металла}}{\text{масса оксида}} = \frac{M \times \text{количество молей металла}}{(M + \text{масса кислорода}) \times \text{количество молей}} = \frac{M}{M + 16} \]
(так как атом кислорода имеет массу 16).
Но так как в оксиде двухвалентный металл, то 2 ион металла = 2Х, и он соединён с кислородом.
Если говорить конкретнее:
Молекулярная формула оксида — \( \text{MX}_x \).
Зная, что металл двухвалентный, то:
- Х = 2 (двухвалентный),
- Таким образом, молекула оксида — \( \text{MO} \).
Масса молекулы:
\[ M_{MO} = M + 16 \]
Масса металла в молекуле:
\[ M_{\text{металла}} = M \]
Массовая доля металла в оксиде:
\[ \frac{M}{M + 16} = 0.6 \]
Шаг 2. Решение уравнения
Используем полученное уравнение:
\[ \frac{M}{M + 16} = 0.6 \]
Перемножим обе части на \( M + 16 \):
\[ M = 0.6 (M + 16) \]
Раскроем скобки:
\[ M = 0.6M + 9.6 \]
Перенесём все члены с \( M \) в левую сторону:
\[ M - 0.6M = 9.6 \]
\[ 0.4M = 9.6 \]
Найдем \( M \):
\[ M = \frac{9.6}{0.4} = 24 \]
Шаг 3. Вывод
Молекулярная масса Металла Х — 24.
Наиболее распространенный металл с такой молекулярной массой — это магний (Mg), у которого:
\[ \text{Молекулярная масса Mg} \approx 24 \]
и он двухвалентен.
Стандартное название его оксида: оксид магния (MgO).
Ответ:
В качестве стабилизатора использовали оксид магния (MgO).
Если нужно, могу объяснить более подробно, почему именно MgO, или помочь с другими вопросами!
