Международная олимпиада «Эрудит. Зима - весна 2016» XIII Химия 9 класс

XIII Международная олимпиада «Эрудит. Зима - весна 2016»
Химия
9 класс
Ответы
Задача 1.
Решение: 1. Р. Бойль взвешивал реторту после вскрытия, когда в нее вошел воздух
взамен поглотившегося во время прокаливания кислорода.
2. М.В. Ломоносов взвешивал реторту до вскрытия.
3. М.В. Ломоносов сделал следующие выводы:
а) "Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без
пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере", то есть
Ломоносов понял, что если не вскрывать реторту и не впускать в нее воздух, то ее масса
не изменится.
б) данный опыт позволил М.В. Ломоносову сформулировать закон сохранения массы
веществ при химических реакциях.
4. В реторте содержится 5/22,4 = 0,223 моль воздуха или 0,223 · 0,2 = 0,045 моль O2
и 4/56 = 0,07 моль железа. С данным количеством железа может прореагировать как
минимум 0,035 моль кислорода (с образованием FeO) и как максимум 0,053 моль
кислорода (с образованием Fe2O3). Следовательно, в данном случае кислород
прореагирует весь, причем образуется смесь оксидов железа. Прибавка в массе реторты
после вскрытия будет равна массе прореагировавшего кислорода 0,045 · 32 = 1,44 г.
(4 балла)
Задача 2.
Решение:
Вычислим массу и количество гидроксида бария в баритовой воде.
m(Ba(OH)2) = 2 · 85% / 100% = 1,71 г.
n(Ba(OH)2) = 1,71 г/ 171 г/моль = 0,01 моль
Ba(OH)2 + СО2 = BaСO3 + Н2О
n(СО2) = n(Ba(OH)2) = 0,01 моль
V(СО2) = 0,01 · 22,4 = 0,224 л.
Определим долю этого газа в пробе воздуха.
ω = 0,224 · 100% / 8 = 2,8% , что больше ПДК
Ответ: Эту конюшню надо немедленно проветрить, так как содержание
углекислого газа выше ПДК.
(6 баллов)
Задача 3.
Решение: Раствор хлористой меди снимает с алюминия окисную пленку, в
результате чего затем протекают следующие реакции:
I. 3CuCl2 + 2Al = 3Cu + 2AlCl3
II. Al + 3H2O = Al(OH)3 + 1.5H2
Таким образом, выделившийся газ - это водород. Пренебрегая объемом паров воды,
можно вычислить, что водорода образовалось 8,7·273/(22,4·353)=0,3 моля, что означает,
что по реакции II прореагировало 0,2 моля алюминия или 5,4 г.
Кроме реакций I и II, происходит образование гидроксида меди с последующим его
разложением при высокой температуре, что смещает равновесие в реакции III:
III. 3CuCl2 + 2Al(OH)3 = 3Cu(OH)2 + 2AlCl3
IV. Cu(OH)2 = CuO + H2O
Пренебрегая гидролизом AlCl3, рассчитаем его содержание в смеси. Очевидно, что весь
хлорид-ион приходит из хлористой меди. Учитывая, что зеленый порошок
двуххлористой меди является дигидратом, вычисляем его количество: 8,5/170,5 = 0,05
моль, из которых может образоваться 0,033 моль хлорида алюминия. Таким образом, по
завершении реакции в реакционной смеси содержится 0,033 моль хлорида алюминия,
суммарно 0,05 моль металлической меди и окиси меди. Содержание Al(OH) 3 составляет
не более 0,2 моль или 15,6 г. Кроме того, можно утверждать, что металлического
алюминия осталось меньше чем 10 - 5,4 = 4,6 г., но не менее чем 4,6 - 27·0,033 = 3,71 г, в
предположении, что хлористая медь расходовалась только по реакции I. Отметим, что
образование металлической меди обычно незначительно.
(6 баллов)
Задача 4.
Объяснение: Этот трюк основан на способности различных веществ тонуть или
плавать в зависимости от их плотности. Вещества с меньшей плотностью плавают на
поверхности более плотных веществ.
Спирт остается на поверхности растительного масла, потому что плотность спирта
меньше плотности масла. Растительное масло остается на поверхности воды, потому что
плотность масла меньше плотности воды. В свою очередь, вода - вещество менее
плотное, чем мед или кукурузный сироп, поэтому остается на поверхности этих
жидкостей.
Когда вы опускаете предметы в сосуд, они плавают или тонут в зависимости от
своей плотности и плотности слоев жидкости. У шурупа плотность выше, чем у любой
из жидкостей в сосуде, поэтому он упадет на самое дно. Плотность макаронины выше,
чем плотность спирта, растительного масла и воды, но ниже, чем плотность меда,
поэтому она будет плавать на поверхности медового слоя. У резинового шарика самая
маленькая плотность, ниже, чем у любой из жидкости, поэтому он будет плавать на
поверхности самого верхнего, спиртового, слоя.
(4 балла)
Задача 5.
Решение: Народные способы очистки воды:
В дуршлаг положить мелкие камни кремния и пропускать через них воду. Все
взвеси останутся на поверхности мелких камней. Для очистки непроточной воды
используется камень шунгит.
Талая вода. Суть метода её изготовления — вымораживание всех примесей в
остаточный «рассол», а затем использование полученного чистого льда (растопив его)
для питья и приготовления пищи. Для эффективности метода пригодно лишь медленное
замораживание (3 л. в течение 8—12 ч). Заполнить ёмкость с достаточно широкой
горловиной холодной водопроводной водой, накрыть крышкой и поставить в
морозильную камеру. Положить под дно кусок картона, служащий теплоизолятором для
сосуда. Нужно следить, чтобы не вся жидкость превратилась в лёд. Большая часть
вредных примесей остаётся в растворе, его следует вылить, а прозрачный лёд растопить.
Кроме того, что талая вода очень чистая и способствует замедлению старения
организма, это ещё и эффективное средство лечения атеросклероза и заболеваний
сердечно - сосудистой системы.
Процесс получения талой воды несложный: в сосуд наливают отстоянную воду и
помещают в морозильную камеру. Сначала замерзает вода около стенок сосуда (этот лед
чистый и прозрачный). Вода, насыщенная вредными веществами, замерзает позже,
скапливаясь в середине емкости. Лед, полученный из нее,— белесоватый и мутный. Не
следует давать возможности образовываться «серединному» льду: неочищенную воду
необходимо слить, а чистый лед растопить и употреблять в пищу. Использование талой
воды в пищевом рационе рекомендуется дополнять небольшим количеством
минеральной воды.
Существуют и другие народные способы обеззараживания воды.
Если в полевых условиях необходимо очистить от микробов болотную воду, можно
воспользоваться рябиной. Для этого достаточно опустить ее веточки на 2-3 часа в кружку
с водой. После этого ее можно пить, не рискуя подхватить желудочно-кишечное
заболевание. Болотный запах и привкус также исчезнут.
Все болезнетворные микробы в болотной воде убивает и черемуха. Для этого
веточку черемухи нужно поместить в кружку с болотной водой на 2-3 минуты. Такая
вода становится душистой и пригодной для питья.
Однако наиболее эффективный способ очистки в домашних условиях —
использование различного типа бытовых очистителей. Покупая очиститель для питьевой
воды, следует четко представлять, каким требованиям должен удовлетворять его
фильтрующий элемент. Только в этом случае можно выбрать устраивающий вас по
качеству очистки, цене и производительности бытовой очиститель.
Наиболее простой способ очистки воды — ее отстаивание. Отстаивать воду
следует не менее 10 часов в открытых сосудах в местах, защищенных от попадания
прямых солнечных лучей. В результате испаряется хлор, а соли тяжелых металлов
оседают на дно.
Кипячение: Кипятить воду следует в течение 5-7 минут, а хранить не более 1-2
суток. Однако при кипячении вода полностью или частично теряет полезные элементы.
Так что питьевую воду лучше все-таки очищать, а не кипятить.
Особенно велика роль активированных углей при удалении из воды токсичных
органических веществ, образующихся при обработке воды хлором. Угли,
обезвреживающие питьевую воду, хорошо сорбируют как органические вещества, так и
различного рода бактерии. Для предотвращения скапливания микроорганизмов в угле
используют бактерицидные свойства некоторых металлов, например, серебра. Реакция
ионов этих металлов с белком бактерий приводит к подавлению жизнедеятельности
микроорганизмов.
Вывод: Соединение народной мудрости и технологий позволяет большему
количеству людей быть здоровыми, пить «Живую Воду» и жить более здоровой
жизнью.
В походе часто возникают ситуации, когда заканчивается питьевая вода. Конечно,
можно таскать с собой бутыли с водой, но это весьма непрактично. Поэтому нужно
знать, где найти чистую воду в походе.
Если поблизости нет открытых водоемов, копайте землю в поисках грунтовых вод
(вода после дождей и таяния снега, впитавшаяся в почву). Уровень грунтовых вод и
запас воды зависят от рельефа местности и характера почвы.
Когда солнце взошло, и роса испарилась, конденсат можно собирать с веток
деревьев. Для этого ветки дерева помещают в целлофановый пакет и завязывают пакет
сверху, дабы избежать утечки воды. Суть этого метода проста: листья деревьев испаряют
влагу, которая конденсируется на пленки и получившаяся вода стекает по стенкам пакета
вниз. Как видите все просто. Нужен только пакет.
По этому же принципу можно извлечь воду и со свежесрезанных веток. Такой
вариант можно применить, если нет возможности ждать, пока скопится вода, и нужно
продолжать движение. Привязанный пакет с ветками к рюкзаку или спине поможет
сбору конденсата во время движения.
Следующий способ добычи воды основан так же, как и вышеописанные, на
конденсации воды. Только в этот раз конденсируется воздух, идущий от нагретой
солнцем земли. Поступаем следующим образом: роем яму по диаметру имеющейся
полиэтиленовой пленки глубиной примерно 0,5 метра. В центр ямы ставится емкость для
сбора воды. Края пленки закрепляются по краю ямы. В центр пленки нужно положить
груз (камень) который придаст уклон пленки и направит стекающие капли воды в
емкость. Свежая трава и ветки, помещенные в яму, повысят производительность данного
«устройства» и ускорят процесс конденсации.
Если пленки или пакета нет, тогда прибегаем к «естественным» способам
добывания воды: дождь и сок деревьев. Березовый сок бывает по весне в больших
количествах, достаточно надломить ветку березы. Чтобы собрать дождевую воду нужно
сделать направляющие стоки из одежды, веток и другого подручного материала,
соответственно подготовить емкость для сбора воды.
И напоследок, способ добычи воды, про который, наверно, знают все: в сырых
местах нужно выкопать ямку, которая со временем наполнится водой. Земля будет
выполнять роль естественного фильтра, так что такую воду вполне можно пить сразу,
хотя я не рекомендую этого делать. «Дикую» воду, если это не концентрат из воздуха,
пить сырой не стоит. Лучше ее вскипятить.
Ищите родники и ключи. В известняковой почве родников больше и они крупнее.
Так как известняки легко растворяются, грунтовые воды образуют в них углубления.
Постарайтесь найти в этих углублениях родники.
Ключи следует разыскивать в тех местах, где сухой каньон проходит через слой
пористого песчаника.
Среди скал ищите зеленую траву на склонах гор. Копайте яму в том месте, где
трава наиболее зеленая, и ждите, пока не начнет просачиваться вода.
На скалах утром образуется роса, плюс во время дождя по скалам течет вода. Для того
чтобы набрать воды в сосуд, нужно найти в скале расщелину.
В рыхлой почве воды обычно больше и ее легче найти, чем в почве каменистой.
Ищите грунтовые воды в самых низких точках долин или там, где склоны переходят в
долину, так как именно здесь уровень грунтовых вод ближе всего к поверхности.
Прежде чем копать землю, поищите вокруг признаки наличия воды. Ройте в долине под
крутым склоном или в местах, густо покрытых травой, где в дождливое время года,
возможно, был родник. В лесах, растущих в низменностях, вдоль морских побережий и в
долинах рек, уровень грунтовых вод близок к поверхности. Даже небольшая яма обычно
становится там хорошим источником воды.
Вода атмосферных осадков скапливается выше уровня грунтовых вод и образует
ручьи, пруды и болота. Считайте эту воду зараженной и опасной.
Воду можно найти в дюнах выше побережья или на самом берегу. Внимательно
осмотрите углубления между дюнами, нет ли там воды. Если песок влажный, выкопайте
углубление в песке во время отлива в 100 метрах дальше отметки полной воды во время
прилива. Вода может быть солоноватой на вкус, но она безопасна. Пропустите ее через
фильтр из песка.
Рогозы, ивы, бузина, ситники и солянка растут только в тех местах, где грунтовые
воды подходят близко к поверхности. Найдите эти растения и копайте в том месте.
Жители пустынь знают о местонахождении непересыхающих открытых источников
воды в низинах. Они закрывают их различными способами, так что заглядывайте под
кучи хвороста, камней и в другие укромные места.
Копайте в русле пересохших рек, так как вода часто бывает под слоем гравия. В
снежных местах положите снег в какую-либо емкость и поставьте ее на солнце, в
защищенное от ветра место.
Вывод: Чистую воду можно найти даже в самых экстремальных условиях.
(Проект – буклет оформляется в индивидуальном стиле)
(10 баллов)
ВСЕГО: 30 баллов