VII Международный химический диктант (продвинутый уровень) 41:47 1. В конце 1941 г. в осажденном Ленинграде у зенитной батареи, установленной на Марсовом поле, перестали…
VII Международный химический диктант (продвинутый уровень) 41:47 1. В конце 1941 г. в осажденном Ленинграде у зенитной батареи, установленной на Марсовом поле, перестали действовать автоматические наводящие системы. Выяснилось, что используемый в этих системах изоляционный материал состарился и утратил свои свойства. Это был полиэтилен, закупленный перед войной в Англии. Достать импортный полиэтилен в блокадном городе не представлялось возможным. Профессор Ленинградского физико-технического института Павел Павлович Кобеко предложил свой полимер — эскапон, сырьем для которого служил доступный дивиниловый каучук. По своим свойствам он нисколько не уступал импортному полиэтилену. Укажите формулу возможного структурного звена эскапона. 2. Шел 1942 год. Враг подошел к Сталинграду, наступал на Кавказе. Страна находилась в тяжелейших условиях. После совещания с ведущими учеными руководство страны принимает важное решение, 28 сентября выходит распоряжение Государственного комитета обороны «Об организации работ по урану». Огромные силы и средства были направлены на решение новой задачи. В результате грандиозной работы выдающихся ученых и инженеров уже в декабре 1946 года была осуществлена цепная реакция деления урана в легендарном реакторе Ф-1 — «Физическом первом». Руководил работами академик Игорь Васильевич Курчатов. Основная цель работы реактора Ф-1 — получение нуклида Z по схеме, изображённой на рисунке. Укажите нуклид Z. 239U 239Pu 235U 239Np 3. Небольшой уральский город Верхняя Пышма (до 1946 года — рабочий посёлок Пышма) в годы Великой Отечественной войны стал одной из важнейших промышленных тыловых баз всего Советского Союза. На долю Пышмы во время войны приходилось более 50% общего производства рафинированной меди в стране. В 1941 году Пышминский медеэлектролитный завод сосредоточился на выпуске военной продукции. Местные металлурги все 1418 дней войны работали под девизом «Каждый килограмм меди — удар по врагу». На заводе был освоен выпуск специализированного сплава, из которого изготавливали направляющие пояски снарядов дальнобойной артиллерии. Сплав, по составу напоминающий мельхиор, был достаточно пластичным, прочным, имел низкий коэффициент трения, чтобы меньше изнашивать стенки орудийного ствола, обладал высокой коррозионной стойкостью. В этом сплаве на каждый атом металла Х приходилось 3 атома меди. Массовая доля Х составляла 23,5%. Какой металл X входил в состав этого сплава? Fe Al Ti Ni 4. С началом Великой Отечественной войны потребовалась коренная перестройка всей промышленности СССР, в первую очередь металлургической отрасли. Особо остро стоял вопрос о производстве высококачественной стали. Важнейшей легирующей добавкой для получения прочных сталей является металл Х. В Советском Союзе основными местами его добычи были Никопольское (Украина) и Чиатурское (Кавказ) месторождения. Но уже в 1941 году фашисты оккупировали большую часть Украины. Летом 1942-го гитлеровская Германия наступала на Кавказ. Срочно потребовался ввод нового месторождения. Им стало Полуночное месторождение на Северном Урале, в глухой тайге. Качество руды из Полуночного существенно уступало Никополю и Чиатуре, но, благодаря героическим стараниям строителей, инженеров, химиков и металлургов, уже в 1942 году страна получила необходимый металл Х. Основным рудообразующим минералом был карбонат XCO3, содержащий 47,8% Х по массе. Определите металл Х марганец молибден хром железо 5. Сфагновые, торфяные или белые, мхи имеют многовековую историю применения в практической медицине многих стран. С начала Великой Отечественной войны развернулись работы по медицинскому использованию сфагновых мхов в государственных масштабах. На заседании Хирургического общества им. Н.И. Пирогова 23 июня 1941 г. принято постановление с рекомендациями об их применении, необходимости организации сбора и заготовки для обеспечения госпиталей и больниц. Сфагновые мхи обладают прекрасными адсорбционными характеристиками, бактерицидными и фунгицидными свойствами, ускоряют заживление ран. Одним из действующих веществ этих мхов является сфагновая кислота.
Каждая из предложенных задач относится к разным областям химии, поэтому я буду предоставлять детальные объяснения и решения для каждой.
Задача 1: Структурное звено эскапона
Условие: В условиях блокадного Ленинграда использовали полиэтилен, сырьем для которого служил дивиниловый каучук. Требуется определить возможное структурное звено эскапона.
Объяснение и решение:
Эскапон — это полимер, полученный из дивинилового каучука (ИПС), который является сополимером дивинилова и другого мономера. В случае эскапона — это химерный полимер, образованный по типу гидрополиэпоксидов, или более конкретно — полимеры, у которых ряды могут содержать цепочки и циклы.
Наиболее характерным структурным звеном эскапона является циклоналкин или замкнутая цепь с двойной связью, так как дивиниловый каучук — это терпеноподобное соединение с двойными связями.
Рекомендуемая формула возможного структурного звена:
\[ \text{Циклопентан} \quad \text{или} \quad \text{циклопентадиен} \quad \text{(с двойными связями)} \]
Более точная структура:
- Эскапон — это алкид, полученный из циклического мономера, в основе которого стоят циклопентеновые звенья.
Ответ:
Формула возможного структурного звена эскапона — это циклопентен или его производные, например, циклопентен-2,3-диен (C₅H₆).
Задача 2: Нуклид Z в реакторе Ф-1
Условие: Необходимо определить нуклид Z, полученный в реакторе Ф-1, у которого в выборе указаны:
- 239U
- 239Pu
- 235U
- 239Np
Объяснение и решение:
Реактор Ф-1 — первый советский ядерный реактор, использовавший обогащенный уран-235, и в его ходе происходило деление урана-235 и уран-239, а также нейтронное преобразование урана-238.
План действий:
- В реакторах процесса деления урана-235, урана-238 и plutonium-239 возникают как продукты.
- Уран-235 — исходный материал. В результате поглощения нейтронов у U-238 образуются Np-239, который затем превращается в Pu-239.
Известные факты:
- Уран-235 — основной делящийся изотоп.
- U-238 поглощает нейтроны, превращаясь в Np-239, который радиоактивно преобразуется в Pu-239.
- В результате цепочки возникает Pu-239, важный для цепной реакции.
Следовательно, нуклид Z — это:
239Pu — плутоний-239, получаемый при облучении U-238, а также используемый в ядерных реакторах как топливо.
Ответ:
Z = 239Pu
Задача 3: Металл X в сплаве (мельхиор)
Условие:
- В сплаве на каждый атом металла X приходится 3 атома меди.
- Массовая доля Х — 23,5%.
- В сплаве напоминает мельхиор (сплав серебра и никеля обычно, но проверим).
Объяснение и расчет:
Запишем:
Массовая доля Х = 23,5%.
Тогда масса металла Х = 23,5% от общей массы.
Пусть масса 1 моль сплава — 100 г (для удобства).
Обозначим:
- Атомная масса металла X — M_X,
- Атомная масса меди — M_Cu = 63.55 г/моль.
Отношение:
- Там 1 атом X и 3 атома Cu, то есть в молекуле — (X)(Cu)₃.
Молярная маса молекулы:
\[
M_{молекулы} = M_X + 3 \times 63.55
\]
Масса X в молеке:
\[
\frac{M_X}{M_X + 3 \times 63.55}
\]
Массовая доля Х в сплаве:
\[
\frac{M_X}{M_X + 3 \times 63.55} = 0,235
\]
Решим уравнение:
\[
M_X = 0,235 \times (M_X + 190.65)
\]
Распределим:
\[
M_X = 0,235 M_X + 0,235 \times 190.65
\]
\[ M_X - 0,235 M_X = 0,235 \times 190.65 \]
\[ 0,765 M_X = 44,829 \]
\[ M_X = \frac{44,829}{0,765} \approx 58.6 \]
Это примерно равно атомной массе железа (56 г/моль) — чуть больше.
Ответ:
Металл X — железо (Fe).
Задача 4: Металл Х — легирующая добавка в сталях
Условие:
- Минеральный состав — карбонат XCO₃, содержащий 47,8% Х по массе.
Объяснение:
Нам нужно определить металл Х, входящий в состав карбоната с 47,8% Х.
Рассмотрим формулу:
Массовая доля Х:
\[
\frac{\text{Масса Х}}{\text{Масса XCO}_3} \times 100\% = 47,8\%
\]
Значит, масса Х в формуле:
\[
Масса Х = M_X
\]
Масса CO₃:
\[
M_{CO_3} = 12 + 3 \times 16 = 12 + 48 = 60 \text{ г/моль}
\]
Общий молекулярный вес:
\[
M_{XCO_3} = M_X + 60
\]
Массовая доля Х:
\[
\frac{M_X}{M_X + 60} = 0,478
\]
Решим уравнение:
\[ M_X = 0,478 (M_X + 60) \]
\[ M_X = 0,478 M_X + 0,478 \times 60 \]
\[ M_X - 0,478 M_X = 28.68 \]
\[ 0,522 M_X = 28.68 \]
\[ M_X = \frac{28.68}{0,522} \approx 54.9 \]
Приблизительно — 55 — это атомная масса железа (Fe).
Ответ:
Металл Х — железо (Fe).
Задача 5: Медицинское использование сфагновых мхов
Обстоятельство — Медицинские свойства сфагновых мхов и сфагновой кислоты (подробнее — свойства сорбентов, antiseptics).
Если нужно, я могу дополнительно прокомментировать:
- Сфагновая кислота — природное соединение, обладает антисептическим действием, используется для заживления ран.
- Могут применяться для приготовления растворов или мазей.
Если есть необходимость, могу дополнительно помочь по конкретным аспектам!
