Затаившийся, инертный и чужой, но лучистый, солнечный и новый (11 класс)
(для решения требуется авторизация)
Источник: Всесибирская олимпиада школьников по химии
О том, что воздух представляет собой смесь газов, ученые стали догадываться во второй половине XVIII века. В 1754 году шотландский ученый Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух представляет собой смесь газов, а не однородную субстанцию. Вот как описал его эксперименты другой шотландский химик нобелевский лауреат Уильям Рамзай в своей статье «История химии», (1920 г). «В старые годы казалось каким-то чудом, что воздух может быть в большом количестве выделен из камня. Только с открытием Блэка «фиксируемого» воздуха было обращено внимание на то, что газ может быть получен из твердого тела... Получив мягкую магнезию осаждением из горькой соли с поташом [реакция 1], Блэк нашел, что она «быстро растворяется с бурным выделением воздуха кислотами купороса, селитры или обыкновенной соли». Если сильно нагреть мягкую магнезию [2], то она превращается в белый порошок, растворяющийся в кислотах без выделения пузырьков. Кроме того, она при накаливании теряет около 25/48 своего веса. … часть ее веса, без сомнения, должна быть приписана «фиксируемому» воздуху». Блэк сделал здесь огромный шаг вперед: он взвесил газ в связанном состоянии...». В 1772 г. британский химик и физик Генри Кавендиш многократно пропустил воздух над раскаленным углем, а полученную газовую смесь пропустил через раствор калиевой щелочи, получив остаток, который он назвал «удушливым» или «испорченным» воздухом. Французский ученый Антуан Лоран Лавуазье, которого не без оснований считают основателем современной химии, в 1772-75 годах произвел анализ и синтез воздуха, также сделав вывод о том, что весь воздух в основном состоит из «огненного», и «безжизненного» (по Кавендишу «испорченного»), в пропорциях 1/5 и 4/5 объема соответственно. Он показал, что вес металлов при их нагревании в закрытых сосудах увеличивается за счет присоединения части воздуха.
-
Напишите современные названия «фиксируемого», «безжизненного» и «огненного» воздуха, приведите их содержание в атмосферном воздухе в объемных процентах (с точностью до целых для «безжизненного» и «огненного», с точностью до сотых для «фиксируемого»).
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Приведите современные названия мягкой магнезии, горькой соли, поташа, кислот купороса, селитры и обыкновенной соли.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Напишите уравнения реакций [1] – [2].
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
В работе 1785 г. Кавендиш описал эксперименты, в которых ему удалось установить, что около 1 % атмосферного воздуха составляют другие газы. Он зафиксировал «безжизненный» воздух, пропуская через его смесь с «огненным» воздухом электрические разряды. Образующийся в результате реакций бурый газ был удален с использованием раствора гидроксида калия [3]. Газовый остаток после этих экспериментов обладал необыкновенной химической стойкостью. Напишите уравнение реакции [3]. Как в настоящее время в промышленности получают «безжизненный» и «огненный» воздух?
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Спустя приблизительно сто лет британский ученый лорд Рэлей обнаружил, что «безжизненный» воздух, получаемый из воздуха, имеет несколько большую плотность, чем простое вещество, получаемое химическим путем, о чем он сообщил в журнале «Nature» в 1892 г. Откликнувшись на эту публикацию, Уильям Рамзай предположил, что «безжизненный» воздух содержит примесь более тяжелого газа и провел новые эксперименты. Полученный из 10 л атмосферного воздуха «безжизненный» воздух, он многократно пропустил над раскаленным магнием, получив в остатке немногим менее 100 мл нового газа. Оказалось, что этот газ тяжелее чистого «безжизненного» воздуха почти в полтора раза, а его молекула состоит из одного атома. Много времени затратили Рамзай и Рэлей на изучение его реакционной способности, но в итоге пришли к выводу, что их газ совершенно недеятелен. В то время не было известно ни одного настолько нереакционноспособного вещества. 7 августа 1894 г на собрании Британской ассоциации физиков, химиков и естествоиспытателей было сделано сообщение об открытии нового элемента. В своем докладе Рэлей утверждал, что в 1 м3 воздуха присутствует около 15,28 г открытого газа (1,288 % по массе). Позднее выяснилось, что Рамзай и Рэлей держали в своих руках не одного незнакомца, а нескольких – целое новое семейство элементов. Собственно, Рамзай и предсказал их существование. Опыты с урановым минералом клевеитом в 1895 г. привели его к обнаружению на Земле элемента, который к тому времени был обнаружен ьтолько на Солнце. А уже через три года, в 1898 г Рамзай объявил об открытии еще трех новых элементов.
В 1904 г. Рэлей за исследования плотностей наиболее распространённых газов и открытие нового элемента получил Нобелевскую премию по физике, а Рамзай за открытие в атмосфере нескольких новых газов и определения их места в Периодической системе (ПС) – Нобелевскую премию по химии. Об открытии какого элемента Рамзай и Рэлей сообщили в 1894 г.? Исходя из данных Рэлея, вычислите:
а) объемную долю этого газа в составе воздуха; б) температуру, при которой Рэлей измерял объем воздуха.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Какой элемент Рамзай обнаружил на Земле в 1895 г., а какие – в 1898 г.? Соотнесите русские названия каждого из элементов этой группы ПС с эпитетами, приведенными в названии этой задачи.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Наиболее реакционно-способным из газов этого семейства является простое вещество, образованное элементом X, природным источником которого служит ядерный распад 238U. Его наиболее устойчивый изотоп имеет период полураспада 3,8 суток и образуется после следующих превращений ядра урана: один альфараспад, два бета-распада, три альфа-распада [4 - суммарное уравнение 6-ти ядерных реакций].
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Вычислите время (в сутках), за которое от образца простого вещества X массой 12,0 г останется 0,375 г этого вещества.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Помимо всех упомянутых в задаче газов при анализе обычного воздуха можно обнаружить заметное количество еще одного компонента, содержание которого очень сильно зависит от погоды, температуры и географического положения местности, в которой был взят образец этого воздуха. В частности, при 25 оС его объемная доля в составе воздуха может достигать 3,1 %. Укажите название этого вещества. Какой воздух будет тяжелее (иметь более высокую плотность), тот, в котором много этого вещества, или тот, в котором этого вещества мало? Обоснуйте свой ответ.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Поскольку исследование химических свойств газа X затруднено из-за его высокой радиоактивности, первым перевести в химически связанное состояние удалось элемент А. В 1962 г. канадский химик Нил Бартлетт обратил внимание на то, что потенциалы ионизации молекулярного кислорода и А практически не отличаются (1165 кДж/моль и 1170 кДж/моль соответственно). Предыдущие работы Бартлетта показали, что молекулярный кислород соединяется с гексафторидом платины в соотношении 1:1 с образованием краснооранжевой соли катион-радикала О2+ [5]. Бартлетт провел аналогичную реакцию гексафторида платины с газом А [6], которая по всем параметрам оказалась очень похожей на предыдущую. Однако исследование строения образовавшегося ионного соединения A0 горчично-жёлтого цвета показало, что двухэлементным в этой соли является не только катион, но и анион, а платина понижает свою степень окисления сразу на две единицы. Полученные кристаллы разлагались под действием воды с образованием четырех продуктов [7], два из которых выделялись в газовую фазу.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Вскоре после сообщения о синтезе первого соединения элемента A было получено множество других его соединений, зашифрованных на схеме символами А1-А10. Известно, что в реакциях 10, 11, 13, 14, 16, 17 и 18 степени окисления элементов не изменяются. В реакцию 9 вещества вступают в соотношении 1:2, а в реакцию 16 – 1:1. Молекула вещества А3 и анион соединения А8 имеют тетраэдрическое строение. Соединение А5 не содержит атомов водорода, а его анион имеет форму октаэдра. Вещества A4 и А6 двухэлементные. Соединение А10 содержит 14% натрия по массе. В реакции 17 один из продуктов – фтороводород, второй – молекулярное соединение. Напишите уравнения реакций [8] – [18], а также названия соединений А3, А5, А8, А10.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Одним из наиболее впечатляющих достижений в химии А стало получение соединения А11, содержащего связь А-А (самую длинную химическую связь, известную на сегодня, 0,3087 нм). Взаимодействие соединения [AF][Sb2F11] c A в смеси SbF5 и HF [19] привело к образованию тёмно-зелёных кристаллов А11 (ω(A) = 22,86, ω(Sb) = 42,40, ω(F) = 34,74 %). Дополнительно известно, что в соединении имеются мостиковые атомы фтора, а атомы A связаны только друг с другом. Вещество дает сигнал в спектре ЭПР, что свидетельствует о наличии в его составе парамагнитных частиц (частиц, содержащих неспаренные электроны). Установите состав и изобразите структурную формулу соединения А11, напишите уравнение реакции [19].
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Вскоре после сообщения о синтезе первого соединения элемента A было получено множество других его соединений, зашифрованных на схеме символами А1-А10. Известно, что в реакциях 17,
18, 20, 21, 23, 24 и 25 степени окисления элементов не изменяются. В реакцию 16 вещества вступают в соотношении 1:2, а в реакцию 23 – 1:1. Молекула вещества А3 и анион соединения А8 имеют тетраэдрическое строение. Соединение А5 не содержит атомов водорода, а его анион имеет форму октаэдра. Вещества A4 и А6 двухэлементные. Соединение А10 содержит 14% натрия по массе. В реакции 24 один из продуктов – фтороводород, второй – молекулярное соединение.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
