Исследование Марианской впадины
Марианский желоб - это узкая депрессия на западе Тихого океана, протянувшаяся вдоль Марианских островов почти на 1500 км, центр его приходится на 15° с.ш. и 147°30' в.д. Имеет V-образный профиль, крутые под 7-9° склоны, плоское дно шириной 1-5 км, разделенное порогами на несколько замкнутых депрессий с глубиной 8-11 км. Максимальная глубина - 11022 м - расположена в южной части, измерена советским исследовательским судном «Витязь» в 1957 г.; она является также наибольшей глубиной Мирового океана. Марианский желоб относится к типу периферийных желобов. Это желоба, расположенные по периферии океанов. Данный тип желобов широко распространен в Тихом океане, ограниченно в Индийском океане и сильно локализован в Атлантике и Средиземном море. Они обычно параллельны островным дугам и молодым прибрежным горам, имеют, как правило, сильно асимметричный поперечный профиль. Со стороны океана к желобам такого типа примыкает глубоководное океаническое дно, а с противоположной стороны - островная гряда или высокий горный хребет. Превышение гребней горных хребтов или островных гряд над глубоководным дном может составлять более 17 км. Исследования Марианского желоба были положены английской экспедицией судна «Челленджер», проводившей первые системные промеры глубин Тихого океана. Этот военный трехмачтовый корвет с парусным оснащением был перестроен в океанографическое судно для гидрологических, геологических, химических, биологических и метеорологических работ в 1872 г. Также значительный вклад в изучение Марианского глубоководного желоба был сделан советскими исследователями. В 1958 г. экспедиция на «Витязе» установила наличие жизни на глубинах более 7000 м, тем самым опровергнув бытующее в то время представление о невозможности жизни на глубинах более 6000-7000 м. Регистрирующий звуки прибор стал передавать на поверхность шумы, напоминающие скрежет зубьев пилы по металлу. В то же время на мониторе телевизора появились неясные тени, похожие на гигантских сказочных драконов. У этих существ было по несколько голов и хвостов. Через час ученые американского научно-исследовательского судна «Гломар Челленджер» забеспокоились, что уникальная аппаратура, изготовленная из балок сверхпрочной титаново-кобальтовой стали в лаборатории НАСА, имеющая шарообразную конструкцию, так называемый «еж» диаметром около 9 м, может остаться в бездне навечно. Было принято решение поднять ее немедленно. «Ежа» извлекали из глубин более восьми часов. Как только он появился на поверхности, его немедленно положили на специальный плот. Телекамеру и эхолот подняли на палубу «Гломар Челленджера». Выяснилось, что прочнейшие стальные балки конструкции были деформированы, а стальной трос, на котором ее опускали, оказался наполовину перепиленным. Кто пытался оставить «ежа» на глубине и зачем – абсолютная загадка. Подробности этого интереснейшего эксперимента, проведенного американскими океанологами в Марианской впадине, были опубликованы в 1996 году газете «Нью-Йорк Таймс» (США).
Это не единственный случай столкновения с необъяснимым в глубинах Марианской впадины. Нечто подобное случилось с немецким научно-исследовательским аппаратом «Хайфиш» с экипажем на борту. Оказавшись на глубине 7 км, аппарат неожиданно отказался всплывать. Выясняя причину неполадок, гидронавты включили инфракрасную камеру. То, что они увидели в последующие несколько секунд, показалось им коллективной галлюцинацией: огромный доисторический ящер, впившись зубами в батискаф, пытался разгрызть его как орех. Опомнившись, экипаж привел в действие устройство именуемое «электрической пушкой». Чудовище, пораженное мощным разрядом, скрылось в бездне.
Необъяснимое и непостижимое всегда привлекало людей, поэтому ученые всего мира так хотят ответить на «Что таит в своих глубинах Марианская впадина?»
Марианский желоб - это узкая депрессия на западе Тихого океана, протянувшаяся вдоль Марианских островов почти на 1500 км, центр его приходится на 15° с.ш. и 147°30' в.д. Имеет V-образный профиль, крутые под 7-9° склоны, плоское дно шириной 1-5 км, разделенное порогами на несколько замкнутых депрессий с глубиной 8-11 км. Максимальная глубина - 11022 м - расположена в южной части, измерена советским исследовательским судном «Витязь» в 1957 г.; она является также наибольшей глубиной Мирового океана. Марианский желоб относится к типу периферийных желобов. Это желоба, расположенные по периферии океанов. Данный тип желобов широко распространен в Тихом океане, ограниченно в Индийском океане и сильно локализован в Атлантике и Средиземном море. Они обычно параллельны островным дугам и молодым прибрежным горам, имеют, как правило, сильно асимметричный поперечный профиль. Со стороны океана к желобам такого типа примыкает глубоководное океаническое дно, а с противоположной стороны - островная гряда или высокий горный хребет. Превышение гребней горных хребтов или островных гряд над глубоководным дном может составлять более 17 км. Исследования Марианского желоба были положены английской экспедицией судна «Челленджер», проводившей первые системные промеры глубин Тихого океана. Этот военный трехмачтовый корвет с парусным оснащением был перестроен в океанографическое судно для гидрологических, геологических, химических, биологических и метеорологических работ в 1872 г. Также значительный вклад в изучение Марианского глубоководного желоба был сделан советскими исследователями. В 1958 г. экспедиция на «Витязе» установила наличие жизни на глубинах более 7000 м, тем самым опровергнув бытующее в то время представление о невозможности жизни на глубинах более 6000-7000 м. Регистрирующий звуки прибор стал передавать на поверхность шумы, напоминающие скрежет зубьев пилы по металлу. В то же время на мониторе телевизора появились неясные тени, похожие на гигантских сказочных драконов. У этих существ было по несколько голов и хвостов. Через час ученые американского научно-исследовательского судна «Гломар Челленджер» забеспокоились, что уникальная аппаратура, изготовленная из балок сверхпрочной титаново-кобальтовой стали в лаборатории НАСА, имеющая шарообразную конструкцию, так называемый «еж» диаметром около 9 м, может остаться в бездне навечно. Было принято решение поднять ее немедленно. «Ежа» извлекали из глубин более восьми часов. Как только он появился на поверхности, его немедленно положили на специальный плот. Телекамеру и эхолот подняли на палубу «Гломар Челленджера». Выяснилось, что прочнейшие стальные балки конструкции были деформированы, а стальной трос, на котором ее опускали, оказался наполовину перепиленным. Кто пытался оставить «ежа» на глубине и зачем – абсолютная загадка. Подробности этого интереснейшего эксперимента, проведенного американскими океанологами в Марианской впадине, были опубликованы в 1996 году газете «Нью-Йорк Таймс» (США).
Это не единственный случай столкновения с необъяснимым в глубинах Марианской впадины. Нечто подобное случилось с немецким научно-исследовательским аппаратом «Хайфиш» с экипажем на борту. Оказавшись на глубине 7 км, аппарат неожиданно отказался всплывать. Выясняя причину неполадок, гидронавты включили инфракрасную камеру. То, что они увидели в последующие несколько секунд, показалось им коллективной галлюцинацией: огромный доисторический ящер, впившись зубами в батискаф, пытался разгрызть его как орех. Опомнившись, экипаж привел в действие устройство именуемое «электрической пушкой». Чудовище, пораженное мощным разрядом, скрылось в бездне.
Необъяснимое и непостижимое всегда привлекало людей, поэтому ученые всего мира так хотят ответить на «Что таит в своих глубинах Марианская впадина?»
ВаСО3→ ВаО + СО2(1)
Таким образом, твердый остаток – это смесь образовавшегося оксида бария и неразложившегося карбоната бария.
При добавлении воды, оксид бария растворяется:
ВаО + Н2О → Ва(ОН)2(2)
и образовавшийся гидроксид бария взаимодействует далее с сульфатом натрия:
Ва(ОН)2+ Na2SO4 → ВаSO4↓ + 2NaOH(3)
Карбонат бария нерастворим в воде, поэтому в раствор не переходит.
Вычислим количество углекислого газа, выделившегося при прокаливании карбоната бария:
n(СO2) = 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль,
Из уравнения (1): n(BaО) = n(CO2) = 0,2 моль,
m(ВаО) = n(ВаО)∙M(ВаО) = 0,2 моль ∙ 153 г/моль = 30,6 г.
Определим, какой из реагентов Ва(ОН)2 или Na2SO4 вступает в реакцию полностью.
Вычислим массу и количество вещества сульфата натрия:
m(Na2SO4)в—ва = m(Na2SO4)р—ра∙ ω(Na2SO4) = 200 г ∙ 0,2 = 40 г
n(Na2SO4) = m(Na2SO4)в—ва/ M(Na2SO4) = 40г / 142г/моль= 0,282моль.
Из уравнения(2): n(BaО) = n(Ва(ОН)2) = 0,2 моль.
Значит, сульфат натрия взят в избытке, а гидроксид бария реагирует полностью.
Вычислим количество вещества и массу образовавшегося гидроксида натрия:
Из уравнения (3): n(NaOH) = 2∙n(Ва(ОН)2) = 2∙0,2 моль = 0,4 моль
m(NaOH)в-ва = n(NaOH) ∙ M(NaOH) = 0,4 моль ∙ 40 г/моль = 16 г.
Вычислим массу образовавшегося раствора:
mкон.р-ра = m(ВаО) + m(Н2O) +m(Na2SO4)р-ра – m(ВаSO4)
m(Н2O) = ρ(Н2O) ∙V(Н2O) = 1 г/мл∙ 100 мл = 100 г
Из уравнения (3): n(ВаSO4) = n(Ва(ОН)2) = 0,2 моль
m(ВаSO4) = n(ВаSO4) ∙ M(ВаSO4) = 0,2 г/моль ∙ 233 моль = 46,6 г.
mкон.р-ра = m(ВаО) + m(Н2O) +m(Na2SO4)р-ра – m(ВаSO4) = 30,6 г + 100 г + 200 г – 46,6 г = 284г.
Массовая доля гидроксида натрия в растворе равна:
ω(NaOH) = m(NaOH) / mкон.р-ра = 16 г /284 г = 0,0563 (5,63 %).
Ответ: ω(NaOH) = 5,63 %.