Пятница, 17.11.2017, 22:13Приветствую Вас Гость | RSS
Персональный сайт Пономаренко Марины Геннадьевны
Меню сайта
    Категории раздела
    Задачи [62]
    Учебные материалы [1]
    Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0

    В помощь учителю


    Главная » Файлы » Химия » Задачи

    Задачи Московской городской олимпиады школьников по химии. Окружной этап. 2007г. 11 класс
    27.02.2009, 18:42
    1. Прилагательное кальцинированный может встречаться в различных словосочетаниях, например, кальцинированная сода, кальцинированная солома.
      1. Какое вещество и почему называется кальцинированной содой?
      2. Как и с какой целью кальцинируют солому?
      3. Какие другие примеры кальцинирования Вам известны? Если эти процессы сопровождаются химическими превращениями, напишите соответствующие уравнения.
      4. Объясните, существует ли, на Ваш взгляд, взаимосвязь между прилагательным кальцинированный и названием известного химического элемента.
      5. Предположите, какая может быть связь между названием этого элемента и словом калькулятор.

    2. Два юных химика-астронавта поспорили, где лучше провести каникулы. Один из них хочет полететь на планету ИКС. В качестве источника энергии на поверхности планеты он предлагает использовать кислородную горелку, а образующуюся при ее работе воду пить и применять для других целей. Второй юный исследователь предложил провести каникулы на планете ИГРЕК, а в качестве источника энергии использовать пропановую горелку и аналогично утилизировать образующуюся воду. Космическая транспортная компания готова доставить необходимое количество газов на любую из планет, причем, стоимость доставки 1 кг кислорода на ИКС и 1 кг пропана на ИГРЕК одинакова.
      Представьте, что планы ребят осуществимы, постарайтесь обоснованно ответить, на какой планете и во сколько раз будет дороже:
      1. вскипятить чайник на газовой горелке (считайте чайник и объем нагреваемой воды в каждом случае одинаковыми);
      2. получить 1 л жидкой воды конденсацией водяного пара, образующегося при работе горелки?
      Для расчетов Вам может потребоваться дополнительная информация.

      Общая информация о планетах
      Название
      планеты
      g,
      м/с2
      Состав атмосферы
      в процентах по объему
      Атмосферное давление
      на поверхности
      планеты, кПа
      Температура атмосферы в
      предполагаемом месте
      проведения каникул, °С
      N2 CH4 O2 Ar
      ИКС 9,8 5 76 0 19 101 25
      ИГРЕК 9,8 78 0 21 1 101 25


      Теплоты сгорания некоторых газов в стандартных условиях
      Название газаФормулаТеплота сгорания, кДж/моль
      метанCH4<882
      пропанC3H82202


    3. «Открытие на мусорной куче»
      В 1862 г. известный немецкий химик Фридрих Велер попытался получить некоторый металл спеканием его оксида с углем. В результате была получена серая масса, которая, по мнению Велера, ни на что не была пригодна. Ученый выбросил ее на мусорную свалку. Каково же было его удивление, когда под дождем из мусорной кучи начал выделяться газ, сгорающий коптящим пламенем.
      1. Об открытии какого газа идет речь в условии задачи?
      2. Напишите уравнения реакций, описанных в условии.
      3. Какими способами получают этот газ в промышленности?
      4. Какие вещества синтезируют из газа, «открытого на мусорной куче»? Приведите не более 5 примеров.

    4. Расшифруйте следующие превращения и запишите соответствующие уравнения химических реакций (буквами зашифрованы знаки химических элементов, коэффициенты не указаны):
      E2 + G2 → EG
      EG + G2 → EG2
      EG + EG2 → E2G3
      E2G3 + L2G → LEG2
      LEG2 + G2 → LEG3
      LEG3 → EG2 + G2 + L2G
      EG2 + M → E2 + MG2
      E2 + L2 → EL3
      EL3 + L2G2 → E2L4 + L2G
      E2L4 + G2 → E2 + L2G

    5. В автомобильных подушках безопасности применяют специальные пиропатроны — газогенераторы. При ударе датчики посылают электрический импульс, под действием которого очень быстро протекает реакция, сопровождающаяся выделением большого количества газа, и подушка надувается. Часто основным компонентом таких смесей является вещество АБ3, которое реагирует с В2Г3, при этом выделяется газ Б2, плотность которого по водороду равна 14. При этом масса выделившегося газа достигает 45,8 % от массы АБ3 и В2Г3, смешанных в стехиометрическом отношении.
      Экологи обеспокоены тем, что токсичное вещество АБ3 может легко попасть в окружающую среду, когда старый автомобиль с неиспользованным пиропатроном оказывается на свалке. Кроме того, АБ3 взаимодействует с водой, в результате чего выделяется летучее ядовитое вещество (молярная масса 43 г/моль), а в полученном растворе можно обнаружить гидроксид натрия.
      1. Определите химические элементы А, Б, В и Г.
      2. Напишите уравнение реакции между АБ3 и В2Г3.
      3. Какие твердые пылевидные частицы могут попасть в салон автомобиля при аварийном срабатывании подушки безопасности? Какое действие они могут оказать на организм человека?
      4. Напишите уравнение реакции гидролиза АБ3.
      5. Изменится ли потенциальная опасность для окружающей среды при попадании на свалку уже отработанного пиропатрона? Ответ обоснуйте.

    6. Основным компонентом термоядерного заряда является кристаллическое вещество ab, состоящее из двух элементов: a и b, для каждого из которых известны два природных нуклида. При производстве боевых зарядов стараются увеличить содержание в ab легкого природного нуклида a и тяжелого природного нуклида b.
      Если взять 10,0 мг промышленного образца ab и обработать избытком воды (природного изотопного состава), то можно получить 3,65 мг газа с плотностью 0,133 г/л (н.у.). Для полной нейтрализации оставшегося раствора потребуется 12,15 мл соляной кислоты с концентрацией HCl 0,1 моль/л.
      1. Определите элементы a и b. Ответ подтвердите расчетом.
      2. Какие нуклиды входят в состав промышленного образца ab?
      3. Оцените примерное содержание требуемых нуклидов в природных образцах элементов a и b.


    РЕШЕНИЯ
      1. Кальцинированной содой называется безводный карбонат натрия Na2CO3. Кальцинированной она называется потому, что получают ее прокаливанием (кальцинированием) гидрокарбоната натрия NaHCO3 или кристаллогидрата карбоната натрия, например, Na2CO3·10H2O
      2. Кальцинирование соломы (и других грубых кормов) проводят путем обработки этих кормов известью с целью повышения ее переваримости и питательности. Жёсткость соломы, снижающая её поедаемость и затрудняющая ее переваримость, обусловлена тем, что в растении, по мере роста и развития, клетчатка пропитывается лигнином — веществом, придающим соломе прочность и свойства древесины. В основу кальцинирования соломы положено свойство щелочей нарушать связи лигнина с клетчаткой. Солому, обработанную известковым раствором, скармливают крупному рогатому скоту и овцам в сочетании с силосом и концентратами. (БСЭ, 1973. Т. 11, С. 238; Кормщиков П. А., Кальцинирование грубых кормов, М., 1958).
      3. Кальцинирование — прокаливание, обжиг. Примеры кальцинирования
        гипса:
        CaSO4·2H2O CaSO4·0,5H2O + 1,5H2O
        витерита (карбоната бария):
        BaCO3 BaO + CO2
      4. Безусловно, связь есть. Кальцинированный — пережженный, кальцинировать — пережигать (Даль В. Толковый словарь живого великорусского языка. М.: Прогресс. 1994. Т. 2. С. 195). Алхимики кальцинацией называли сам процесс обжига. При обжиге известняка — горной породы, сложенной кальцитом CaCO3, образуется известь, по-латински — calx, это слово послужило основой названия химического элемента № 20 — кальция. Впервые кальций получил из извести в 1808 году Г. Дэви, он же дал название новому элементу.
      5. Римляне словом calx (род. падеж calcis) называли все мягкие камни. Со временем это название закрепилось только за известняком (недаром мел по-английски — chalk). Кальций — родственник калькулятору: у римлян calculus (уменьшительное от calx) — мелкий камешек, галька. Такие камешки использовали для простых расчётов с помощью доски с прорезями — абака, предка русских счётов. Все эти слова оставили след в европейских языках. Так, по-английски calx — окалина, зола, а также известь; calcimine — известковый раствор для побелки; calcination — прокаливание, обжиг; calculus — камень в почках, мочевом пузыре, а также исчисление (дифференциальное и интегральное) в высшей математике; calculate — вычислять, рассчитывать. В современном итальянском языке, который ближе всех к латинскому, calcolo — это и вычисление, и камень. (И.А. Леенсон. Откуда твоё имя?// Химия и жизнь — XXI век. 2003. № 12. С. 47)

      1. Расчет количества теплоты, выделяющейся при работе газовых горелок
        CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882 кДж C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O + 2202 кДж
        На 1 кг кислорода: Qx = 1000/(3,2·2)·882 ≈ 13800 кДж На 1 кг пропана: Qy = 1000/44·2202 ≈ 50000 кДж
        Qy / Qx = 50000 / 13800 = ≈ 3,6
        Таким образом, нагреть определенный объем воды до кипения (вскипятить чайник) дешевле на планете ИГРЕК в 3,6 раза.
      2. Расчет количества воды.
        На 1 кг кислорода:
        nx(H2O) = nx(O2) = 1000 / 32 ≈ 31,3
        На 1 кг пропана:
        ny(H2O) = 4ny(C3H8) = 4·1000 / 44 ≈ 90,9
        Таким образом, вода, полученная конденсацией пара от работающих горелок, будет дешевле на планете ИГРЕК в 2,9 раза.

      1. Речь идет об открытии ацетилена C2H2.
      2. CaO + 3C CaC2 + CO↑
        CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
        2C2H2+ 5O2 = 4CO2 + 2H2O
      3. В настоящее время в промышленности ацетилен получают термоокислительным крекингом, электрокрекингом (при 1500 °С):
        2CH4 = C2H2 + 3H2
        Пиролиз этана и этилена:
      4. Синтезы на основе ацетилена.





    1. E — азот, G — кислород, L — водород, M — сера или углерод
      N2 + O2 = 2NO
      2NO + O2 = 2NO2
      NO + NO2 = N2O3
      N2O3 + H2O = 2HNO2
      2HNO2 + O2 = 2HNO3
      4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O
      2NO2 + 2S = N2 + 2SO2
      N2 + 3H2 = 2NH3
      2NH3 + H2O2 = N2H4 + 2H2O
      N2H4 + O2 = N2 + 2H2O

      1. Б2 — азот (N2), следовательно, элемент Б — N.
        При взаимодействии вещества АБ3 с водой выделяется азидоводород HN3 (молярная масса 43 г/моль).
        Так как при гидролизе АБ3 образуется NaOH, элемент А — натрий.
        Эквивалентная молярная масса вещества В2Г3 равна
        28·1,5 / 0,458 – 65 = 26,7,
        что соответствует оксиду железа (III): 26,7·6 ≈ 160 г/моль. Таким образом, элементы В и Г — железо и кислород.
      2. 6NaN3 + Fe2O3 = 3Na2O + 2Fe + 9N2
      3. При срабатывании подушки безопасности вместе с азотом в салон автомобиля могут попасть пылевидные частицы железа и оксида натрия, которые вызывают раздражение кожи, слизистых оболочек дыхательных путей и глаз.
      4. NaN3 + H2O = NaOH + HN3.
      5. При срабатывании пиропатрона высокотоксичный азид натрия полностью разрушается, оксид натрия существенно безопаснее для окружающей среды.

    2. Молярная масса выделившегося газа
      M(газа) = ρ(газа)·Vm = 0,1339·22,4 = 2,98 ≈ 3 г/моль
      Единственный газ, удовлетворяющий условию, — HD. Согласно условию ab обработали обычной водой, следовательно, дейтерий содержался в исходном веществе.
      Природный водород представляет собой смесь двух изотопов: протия (H) и дейтерия (D), причем D — тяжелый нуклид, следовательно, элемент b — водород.

      Расчет количества вещества выделившегося водорода и потребовавшегося HCl:
      n(HD) = m(HD) / M(HD) = 3,645·10–3 / 2,98 ≈ 1,22·10–3
      n(HCl) = V·C(HCl) = 12,15·10–3·0,1 ≈ 1,22·10–3
      позволяет предположить протекание следующих реакций:
      aD + H2O = aOH + HD   (1)
      aOH + HCl = aCl + H2O   (2)

      Молярная масса исследуемого образца ab:
      M(ab) = m(ab) / n(ab) = 10,0·10–3 / 1,22·10–3 ≈ 8,2 г/моль
      Отсюда молярная масса элемента a: M(a) = 8,2 – 2 = 6,2 г/моль, следовательно, a — это литий (содержащий в основном легкий нуклид 6Li).

      В состав промышленного образца входят 6Li и D, то есть исследуемое вещество — дейтерид лития-6.

      Примерное содержание 6Li и D в природе можно оценить по значению относительной атомной массы этих элементов, приведенных в периодической системе. Учитывая, что в природе встречаются 6Li и 7Li, можно составить уравнение:
      χ(6Li)·6 + χ(7Li)·7 = 6,941
      где χ(6Li) и χ(7Li) — мольные доли соответствующих нуклидов лития; χ(6Li) + χ(7Li) = 1.
      Получаем χ(6Li) ≈ 0,06; т.е. число атомов 6Li составляет примерно 6% от общего числа атомов природного лития.
      Аналогичный расчет проводим для водорода:
      χ(1H) + χ(2D)·2 = 1,0079
      Получаем χ(2D) ≈ 0,008; т.е. примерно 0,8%.
    Категория: Задачи | Добавил: mml
    Просмотров: 781 | Загрузок: 0 | Комментарии: 3 | Рейтинг: 0.0/0
    Всего комментариев: 0
    Имя *:
    Email *:
    Код *:
    Форма входа
    Поиск
    Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz