| Предыдущая задача | Содержание | Следующая задача | 38-ая Международная Химическая Олимпиада Тренировочные задачи |
Молекулы состоят из атомов, объединенных химической связью. Несмотря на то, что в 19 веке люди уже знали о валентности элементов, причины и принципы образования химической связи были объяснены намного позже. Открытие благородных газов, обладающих практически нулевой химической активностью, способствовало пониманию химической активности остальных элементов.
В 1882 году Дж. Рэлей решил уточнить плотности газов, для проверки гипотезы Праута.
6-1. В чем заключается гипотеза Праута? На каких предположениях она основана? (Используйте любые источники.)
Для приготовления чистого азота Рэлей использовал метод, разработанный Рамзаем. Воздух продувался через жидкий аммиак, а затем проходил через трубку с раскаленной докрасна медью, где происходила реакция между кислородом и аммиаком. Избыток аммиака и вода удалялись пропусканием через серную кислоту. Медь служит индикатором. Если она не темнеет, значит, аммиак полностью восстановил кислород.
6-2. Напишите уравнение восстановления кислорода аммиаком. Укажите азот воздуха и аргон в уравнении (воздух содержит 78 об. % азота, 21% кислорода, и 1% аргона).
6-3. Рассчитайте молекулярную массу "азота", который получается описанным выше способом. Учтите, что этот газ содержал аргон (о чем Рэлей не знал). Атомные массы азота и аргона равны 14.0067 и 39.948 соответственно.
Рэлей также получал азот, непосредственно пропуская воздух через раскаленную медь.
6-4. Напишите уравнение восстановления кислорода воздуха медью с учетом аргона и азота.
6-5. Рассчитайте молекулярную массу “азота”, полученного этим способом.
6-6. К удивлению Рэлея, плотности полученных газов отличались на тысячную долю – величину небольшую, но воспроизводимую. Проверьте это, сравнив результаты пп. 6-3 и 6-5.
6-7. Для анализа этого результата Рэлей поставил третий опыт, окисляя аммиак чистым кислородом. Как изменился результат?
6-8. Азот и кислород могут быть одновременно удалены из воздуха путем реакции с раскаленным магнием. Таким методом был впервые получен новый газ, занимающий около 1% объёма воздуха. Его плотность примерно в (…) раз больше плотности воздуха.
6-9. Газ, выделенный из воздуха, давал неизвестный ранее линейчатый спектр. Самым удивительным свойством этого вещества было отношение теплоемкостей (Cp / CV), имевшее наибольшее возможное значение 5/3. Это означало, что единственный вид движения в этом веществе – (…). Поэтому был сделан вывод, что аргон – одноатомный газ.
(1) электронный (2) колебательный (3) вращательный (4) поступательный
6-10. Рассчитайте массу аргона, содержащегося в воздухе в помещении размером 10 x 10 x 10 м при нормальных условиях.
В 1894 г. Рэлей и Рамзай объявили об открытии. За этим последовали открытия остальных благородных газов (He, Ne, Kr, Xe) и Периодическая таблица была дополнена новой группой элементов. В 1904 г. Рэлей и Рамзай получили Нобелевские премии по физике и химии соответственно.
6-11. Названия элементов имеют греческое или латинское происхождение и отражают их свойства или историю открытия. Сопоставьте каждому элементу перевод его названия.
гелий • • новый
неон • • странный
аргон • • ленивый
криптон • • спрятанный
ксенон • • солнечный
Ответ
6-1. Гипотеза Праута (1816): все элементы состоят из водорода.
6-3. 28.142.
6-5. 28.164.
6-8. 1.4.
6-9. (4).
6-10. 18 кг.
6-11. He - 5, Ne - 1, Ar - 3, Kr - 4, Xe - 2.