«Рождающий А» (9 класс)
(для решения требуется авторизация)

Источник: Всесибирская олимпиада школьников по химии

Мировое потребление вещества X составляет около 75 млн тонн. Из них более 75 % производится каталитической водяной конверсией природного газа при температурах порядка 1000 °С [реакция 1], а почти все остальное – паровой конверсией угля [2]. Для увеличения выхода X после проведения реакций [1] и [2] полученный газ пропускают над оксидным катализатором (например, CuO+ZnO+Al₂O₃) при температуре 200-250 °С, проводя т.н. «реакцию водно-газового сдвига» [3]. Наиболее чистый X получают электролизом вещества A [4], в котором растворено некоторое количество щелочи. Такой X представляет собой газ 99,7–99,8 % чистоты, а в виде примеси он содержит только воздух. Для очистки этот газ пропускают через башню с активной медью при нагревании [5], а затем через трубу с пентаоксидом фосфора [6] или хлоридом кальция. Такой X можно применять для большинства лабораторных целей, так как присутствие незначительного количества газа B редко служит помехой.

• Напишите формулы веществ X, A, B и уравнения реакций [1] – [6]. Внимание! Здесь и далее при написании реакций в ответ указывайте сумму минимальных целочисленных коэффициентов в записи их уравнений.

  
  

  Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

  Смотреть решение

  Решение

• Зачем нужна щелочь в процессе получения X по реакции [4]? 

  
  

  Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

  Решение

• При помощи аппарата, представленного на рисунке, X обычно получают в лабораторных условиях посредством взаимодействия сложного вещества C с металлом D [7]. При этом из 13 г D можно получить до 4,88 л X (объем X измерен при 25 °C и 1 атм). Помимо этого, в результате реакции [7] образуется раствор вещества E с массовой долей металла в веществе 40,5 %. 
  
  Напишите формулы веществ C – E и уравнение реакции [7]. Назовите фамилию человека, который придумал аппарат, изображенный на рисунке. Рассчитайте массовую долю (в % с точностью до сотых) E в растворе, если для реакции с 13 г D использовать 700 мл 20 % раствора C с плотностью 1,14 г/мл. Предложите еще один лабораторный способ получения вещества X [8]. Соединения, относящиеся к тому же классу, что и вещество C, использовать нельзя.

  
  

  Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

  Смотреть решение

  Решение

• Газ X в основном проявляет свойства восстановителя, но при этом почти всегда реагирует только при нагревании. Вам представлен список реагентов: Al₂O₃, CuO, I₂, KOH, Fe₂O₃, CO. Не все из представленных веществ могут реагировать с X, реагирует лишь часть из них с образованием веществ 1 – черный порошок ω(O) = 27.59 % [9], 2 – красно-розовое простое вещество [10], 3 – бесцветный газ [11], 4 – бесцветный газ [12]. Известно, что 1 является компонентом распространенного минерала магнетита, а масса 1 л газа 3 в 8 раз меньше массы 1 л газа 4 (массы газов измерены при н.у.). 
  Отметим, что в реакциях [9-11] также образуется вещество A.  
  
  Из представленных выше веществ выберите те, которые могут реагировать с газом X

  
  

  Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

  Смотреть решение

  Решение

• Напишите уравнения этих реакций [9] – [12] и формулы образующихся продуктов 1 – 4. 

  
  

  Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

  Смотреть решение

  Решение

• При нагревании X реагирует и со многими простыми веществами, в том числе выступая и в роли окислителя. Вам снова представляется список веществ: Li, S, Si, U, P, Ca. И снова не все из представленных веществ могут реагировать с X, однако можно получить соответствующие бинарные соединения 5 - 10 другими способами. Вещества 5, 6, 7 представляют собой бесцветные ядовитые газы, 5 можно получить по реакции [13], посредством взаимодействия вещества C со спёком песка с магнием [14], газ 6  с запахом тухлых яиц причастен к почернению серебряных изделий на воздухе [15]. Чистый 7 не имеет запаха, однако запах технического 7 обычно описывают как запах тухлой рыбы или чеснока. Вещества 8, 9, 10 представляют собой твердые порошки. 8 используют для синтеза весьма распространенного в органической химии восстановителя с массовой долей атомов самого легкого элемента в нем 10,53 %. 9 можно использовать для получения экстремально чистого X посредством реакции разложения, при этом из 1,000 г вещества 9 можно получить до 139,4 мл (н.у.) X Долгое время считалось, что 10 нельзя получить взаимодействием простых веществ, однако в 1992 г. российские ученые осуществили данный синтез при огромном давлении (выше 20 тыс. атм) и при температуре более 500°С. Отметим, что в ряду соединений 5, 9, 6, 8 мольная доля атомов X убывает.
  
  Напишите формулы соединений 5-10. Напишите уравнения реакций [13] – [15]. Предложите свой список из шести простых веществ, которые могут реагировать с X в каких-либо условиях (температура, давление, наличие катализатора). Учтите, что все элементы, образующие Ваши простые вещества, должны находиться в разных группах короткопериодной ПСХЭ (напр. Cu и Zn, но не Cu и K).

  
  

  Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

  Смотреть решение

  Решение

• Отметьте среди соединений 5-10 те, которые можно получить посредством взаимодействия простых веществ

  
  

  Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти

  Решение