Всероссийская олимпиада школьников по
химии
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Девятый класс.Задача 9-1."Таким образом, есть возможность предугадать свойства неизвестных еще элементов, особенно тогда, когда он окружен известными. Такие неизвестные элементы можно назвать по имени предшествующего известного элемента той же группы, прибавив предварительно слог эка, что значит по-санскритски один. ... а потому бывший неизвестным элемент назван мною эка....., или эка...., и обозначен Es. Вот свойства, которые должен иметь этот элемент, находя их на основании известных свойств .... ..., ... и ... . Атомный вес близок к .... высшая окись EsO2, низшая EsO, соединение обычной формы EsX4, химически мало прочные низшей формы EsX2; Es дает летучие металлорганические соединения, напр., Еs(СН3)4, Es(CH3)3Cl, (Д. И. Менделеев. «Основы химии». М.-Л.: ГНТИ, т. I, I947. с. 87). 1. «Элемент этот ныне называется ...»? 2. «... а потому бывший неизвестным элемент назван мною эка..., или эка...»? 3. «Вот свойства, которые должен иметь этот элемент, находя их на основании известных свойств ..., .... ... и ...»? (Укажите символы этих 4 элементов). 4. "Атомный вес близок к ..."? Рассчитайте оценочное значение атомной массы. 5. "... удельный вес Es будет около 5,5". На основании Ваших знаний периодического закона сделайте оценку (расчет) плотности Es, укажите, на основании каких предположений выполнялся расчет, если плотность предшествующего Es в группе элемента (Z) составляет 2,42 г/см3, а последующего (Y) -- 5,75 г/см3 (a-Y) и 6.25 г/см3 (b-Y). 6. "EsO2 будет иметь плотность около 4,7." Сделайте аналогичный свой расчет оценки плотности, если плотность ZO2 составляет 2,65 г/см3, a YO2 - 6,95 г/см3. 7. Проведите аналогичные расчеты для плотности и температуры кипения EsCl4 если для ZCl4 плотность составляет 1,48 г/см3, tкип = 57,6 °С; плотность YCl4 равна 2,23 г/см3, tкип = 113,7 °С. 8. "Металлический Es будет довольно легко получаем из окиси и из K2EsF6 восстановлением". Напишите уравнения реакций. По аналогии с какими элементами можно ожидать проявления этих свойств? (10 баллов) Задача 9-2.«КИСЛОРОД» («Новая система», ч. II, гл. IV, раздел I) «Наиболее простое состояние, в котором может быть получен кислород, есть состояние газа или упругого флюида. Газ может быть получен: 1. Без применения тепла. Поместите две унции свинцового сурика в пятиунциевую газовую склянку, добавьте сюда же одну унцию крепчайшей серной кислоты, затем немножко встряхните ее разок, чтобы облегчить перемешивание, и заткните отверстие пробкой с изогнутой трубкой: сразу же выделяется большое количество тепла, белые пары заполняют склянку, и появляется обильный поток газа, который может быть собран обычным путем в сосудах над водой. Можно ожидать около 30 кубических дюймов газа. Этот газ следует пропускать через смесь извести с водой, которая поглощает около 2/5 его (угольная кислота) и оставляет остальное почти чистым. 2. С применением тепла. Поместите две унции пиролюзита (обыкновенной черной окиси марганца) в железную бутылку или в соответствующим образом приготовленный ружейный ствол, к которому приспособлена изогнутая трубка. Затем ее нужно поместить на огонь и нагреть докрасна; кислородный газ будет выделяться, и может быть собран как и ранее; обычно он содержит небольшое количество угольной кислоты, которая может быть извлечена известковой водой. Таким путем могут быть получены три или четыре пинты воздуха. 3. Можно поместить в склянку две унции пиролюзита вместе с разным весом серной кислоты; после превращения смеси в пасту нагревайте ее свечой или лампой, и газ будет переходить, как и раньше, почти чистый, если собирать его над водой. Если взять 10 унций калийной селитры и красному калению, то можно получить большое количество газа (2 или 3 галлона). Он состоит из смешанных вместе приблизительно 3 частей кислорода и 1 части азота. 5. Поместите 100 гран соли, называемой оксисоляным поташем в стакан или в керамическую реторту; нагрейте ее лампой и т.п. до тех пор, пока реторта не накалится почти докрасна; тогда некоторое количество кислородного газа выделится с большой скоростью. Будет получено около 100 кубических дюймов кислорода, свободного от угольной кислоты и во всех других отношениях очень чистого.» (Джон Дальтон. «Сборник избранных работ по атомистике 1802-1810». Л.: ГХИ, 1940. с. 117). 1. Напишите уравнения реакций, используемых для получения кислорода способами 1-5. 2. Что берется в избытке (сурик или кислота) в способе 1? Оцените избыток (в массовых процентах), считая, что используется 98 %-ная серная кислота. 3. Оцените выход кислорода (в процентах) в методе 2, считая, что измерения проводили при н.у. 4. Что берется в избытке (кислота или пиролюзит) в способе 3? 5. Оцените выход кислорода в способе 5. Английские величины составляют: 1 унция - 28,35 г; 1 дюйм = 2,54 см; 1 галлон = 4,546 л; 1 гран = 0,062 г; 1 пинта = 0,568245 л. (10 баллов) Задача 9-3.В 1866 г. Лоссен впервые получил неорганическое соединение А, содержащее 20.14 % азота, 5,75 % водорода, 23,02 % кислорода и еще один элемент. Раствор, в 1 л которого содержится 1 г соединения А, имеет рН 3,94. 1. Установите молекулярную формулу полученного Лоссеном соединения и назовите его. 2. Почему раствор А имеет кислую среду? С каким протолитическим равновесием это связано? Какова константа этого равновесия? 3. У вещества А мог бы существовать изомер В. Приведите его формулу и название. 4. Какую среду имел бы водный раствор В? Приведите уравнения реакций, поясняющие Вашу точку зрения. 5. Какова причина крайней неустойчивости В? Ответ подтвердите уравнением реакции. (автор Ю.Н. Медведев, 10 баллов) Задача 9-4.
«В признание большого объема исследований,
получение элемента фтора и введения в лабораторную
и промышленную практику электрической печи,
названной его именем». «Пока еще свободный фтор не был получек (до 1886), кз собранных сведении о попытках его получения и из аналогий было уже ясно, что фтор будет разлагать воду. Надо думать, что в опытах Фреми, соответствующих действию кислорода на CaCl2. т.е. при накаливании СаF2 в кислороде освобождался фтор, но шла и обратная реакция СаО + F2 = CaF2 + О, т. е. Са распределялся между О и F2. При действии крепкого раствора HF на МпО2 образуется MnF4, способный распадаться на MnF2 и F2, но от действия воды F2 дает HF, и вероятно этому содействует сродство MnF2 с 2HF. По Муассану сплавленная соль KHF2 дает при действии тока фтор. Состояние химических знаний таково, что понятие об элементе и его свойствах гораздо общее понятия о простом теле. Полезно и поучительно знать, что ныне и фтор, как простое тело, не успел укрыться от опыта и наблюдения, что попытки его уединения увенчались успехом, но совокупность общих химических сведений о фторе, как элементе, от этого выиграла немного. Прибавим, что Муассан (1892) нашел для свободного фтора, что он разлагает H2S. НСl, НВr, CS2 и HCN со вспышкою; на О2, N2, СО и СО2 не действует, нагретые Mg, Al. Ag и Ni сгорают в нем, также S, Se, Р (дает PF5), реакция с Н2 идет даже в темноте, выделяя 36000 единиц тепла. Сажа и вообще уголь (но не алмаз) при нагревании в газообразном фторе прямо дает фтористый углерод CF4 (Муассан, 1890), образующийся также при 300° чрез двойное разложение ССl4 с AgF, представляющий газ, сжижающийся при 10° от давления в 5 атм. CF4 со спиртовым раствором КНО прямо дает К2СO3 по уравнению: ... В воде CF4 не растворяется, но в ССl4 и в спирте - легко. Муассан и Лебо в 1900 г. показали, что фтор, соединяясь с серою, образует шестифтористую серу SF6 в виде мало деятельного газа.» (Д. И. Менделеев. "Основы химии". М.-Л.: ГНТИ. 1947. т. I. c. 609). 1. Напишите уравнения реакций, которые использовались Фреми в попытках получить фтор. 2. «...ныне и фтор, как простое тело, не успел укрыться от опыта и наблюдения, что попытки его уединения увенчались успехом...». Напишите уравнения реакций: 3. «Муассан (1892) нашел для свободного фтора, что он разлагает H2S. НСl, НВr, CS2 и HCN со вспышкою...». Напишите уравнения реакций фтора (в избытке) с H2S, HCl HBr, CS2. 4. «...реакция с Н2 идет даже в темноте, выделял 36 000 единиц тепла.» Укажите основные причины, определяющие то, что тепловой эффект реакции фтора с водородом почти в три раза превышает тепловой эффект реакции для хлора. 5. Приведите уравнение реакции тетрафторида углерода со спиртовым раствором гидроксида калия. (10 баллов) Задача 9-5.«§220. Мюллер фон-Рехштейн, анализируя в 1782 году трансильванския золотыя и серебряный руды, открыл в них тело, которое он долго принимал за сурьму, и просил Бергмана разъяснить его сомнения по этому предмету. Бергман доказал, что это вовсе не сурьма, но не смог изучить его свойств по причине малого количества вещества, бывшего в его распоряжении. Наконец Клапрот определил свойства этого тела и назвал его X (от "telluz", — Y). X тверд, бел, более сероват, чем серебро, плавится при высокой температуре и при охлаждении кристаллизуется. X по своим физическим свойствам, как то: по блеску, виду, плотности, равной 6,26 г/см3, близок к металлам. Если нагревать X в соприкосновении с воздухом, то он горит голубым пламенем, распространяя особенный запах; он, также как и Z, соединяется с кислородом в двух пропорциях. Первое соединение есть Х-истая кислота XO2 а второе Х-овая кислота XO3.» (О. Кагур. «Курс элементарной общей химии». 1. Какой элемент X был открыт в результате этих исследований? 2. От какого слова (Y) произошло его название? 3. «Он, также как и Z, соединяется с кислородом...» Z — это? 4. X растворяется при нагревании в «царской водке». Напишите уравнение реакции. 5. Если в полученный раствор (см. п.4) добавить подкисленный раствор хлорида калия или аммония, то выпадают золотистые октаэдрические кристаллы. Напишите уравнение реакции. 6. Если полученный раствор (см. п. 4) нейтрализовать гидрокcидом натрия, то выпадет белый аморфный осадок (Х-истая кислота), который растворяется в избытке щелочи. Напишите уравнения реакций. 7. Если в полученный (см. п. 6) щелочной раствор пропускать хлор, то образуются соли Х-овой кислоты. Напишите уравнение реакции. Какой состав имеет Х-овая кислота? Исходя из строения Х-овой кислоты, сделайте оценку ее кислотных свойств. (автор Ю.Н. Медведев, 10 баллов) Задача 9-6.«[305] При образовании паров воды (из одной весовой части водорода) выделяется 29 000 единиц тепла, а для HCl 22 000 единицы тепла. Приводим (из данных Томсена. а для Na2O — Бекетова) количества тепла (тыс. единиц тепла) при образовании различных других соответственных соединений кислорода и хлора:
Для первых четырех простых тел образование хлористого, а для следующих четырех — образование кислородного соединения дает более тепла. Первые четыре хлористые металлы суть настоящие соли, образующиеся из окиси и НСl, а последние с иными свойствами, как видим из того, что их хлористые соединения не происходят из окислов и НСl, а с водою дают НСl.» (Д. И. Менделеев. «Основы химии». М.-Л.: ГНТИ, 1947, т. I, с 599-600). 1. Исходя из справочных данных:
2. Определите виды связей в данных соединениях при стандартных условиях (ковалейiмая. ионная, водородная и т.д.), 3. Напишите уравнения реакций взаимодействия AsCl3 и СCl4 с парами воды, рассчитайте тепловые эффекты этих реакций, укажите, какими будут эти процессы: экзо- или эндотермическими. Какие из этих процессов будут протекать достаточно быстро? Причины? 4. Какие кз перечисленных веществ могут "дымить" на воздухе? Укажите причины. 5. Рассчитайте тепловые эффекты взаимодействия AgCl и Ag2O с водородом. Определите, будут ли эти процессы экзо- или эндотермическими. Оцените температурные условия проведения этих процессов. (10 баллов) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
По материалам пособия: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
