Question

Наноматериал в виде волокон (нитей) можно получать из воздуха. Для этого один из его компонентов растворяют в расплавленной смеси, состоящей из соли и оксида одного и того же металла (соль содержит 18.9% металла по массе, а оксид – 46.7% металла), добавляют следовые количества никеля и подвергают расплав электролизу со стальным катодом и никелевым анодом. Подбирая условия электролиза (концентрацию соли в оксида, плотность тока и количества примесей), можно получить материал, состоящий из прямых нитей, почти
одинаковых по ширине.

Вопросы:
1) Установите формулы газа, оксида и соли, используемых в эксперименте. Ответ
подтвердите расчетами.
2) Напишите уравнения катодного и анодного процесса, а также суммарное уравнение реакции, если известно, что анод в реакции не вступал.
3) Оцените средний диаметр нанонитей.

Answer 1

Реакционные свойства оксидов 
■ Оснόвные оксиды реагируют: 
   ‒ с кислотами (результат реакции ‒ соль и вода): 
       Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O 
       FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O 
       CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O 
   ‒ с кислотными оксидами (результат реакции ‒ соль): 
       CaO + CO2 = CaCO3 
       SiO2 + CaO = CaSiO3 
       K2O + Cr2O3 to= 2KCO2 
   ‒ с амфотерными оксидами (результат реакции ‒ соль): 
       Li2O + Al2O3 = 2LiAlO2 
   ‒ (оксиды щелочных и щелочноземельных металлов) с водой (реакция гидратации) : 
       CaO + H2O = Ca(OH)2 [результат реакции ‒ оснόвной гидроксид ‒ основание] 
■ Кислотные оксиды реагируют: 
   ‒ с основаниями (щелочами) (результат реакции ‒ соль и вода): 
       2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O 
       SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O 
   ‒ с оснόвными оксидами (результат реакции ‒ соль): 
       SiO2 + CaO = CaSiO3 
       CaO + CO2 = CaCO3 
       K2O + Cr2O3 to= 2KCO2 
   ‒ с амфотерными осидами (результат реакции ‒ соль): 
       Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4) 3 
   ‒ с водой (образуются соответствующие кислородсодержащие кислоты): 
       SO2 + H2O = H2SO3 
       SO3 + H2O = H2SO4 
       CO2 + H2O = H2CO3 
■ Амфотерные оксиды реагируют: 
   ‒ с оснόвными и кислотными оксидами: 
       ZnO + CaO = CaZnO2 
       ZnO + SiO2 = ZnSiO3 
   ‒ с сильными кислотами (результат реакции ‒ соль и вода);     в реакции проявляются оснόвные свойства этих оксидов: 
       ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O 
       Al2O3 + 3H2SO4 = Al2 (SO4)3 + 3H2O 
   ‒ с сильными основаниями (щелочами) (результат реакции ‒ соль и вода);     в реакции проявляются кислотные свойства этих оксидов: 
       Al2O3 + 2NaOH to= 2NaAlO2 + H2O 
       ZnO + 2KOH to= K2ZnO2 + H2O 
С водными растворами щелочей амфотерные оксиды образуют комплексные соединения: 
       Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4] 

Примечание. Некоторые оксиды в реакции с водой дают 2 кислоты сразу: 
       2N+4O2 + H2O → HN+3O2 + HN+5O3, а со щелочами - 2 соли: 
       2NO2 + 2KOH → KNO2 + KNO3 + H2O