Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете - Илья Леенсон

В «молодых» нефтях все еще преобладают нечетные углеводороды (около 80 %), что является одним из важных доводов в пользу биологического происхождения нефти. В более древних отложениях, возраст которых исчисляется многими миллионами лет, в результате различных химических превращений происходит «созревание» нефти, следствием которого является постепенное выравнивание количества нечетных и четных углеводородов.

«Сказка о черном кольце»

Правильный ответ – г. Резина содержит серу (она используется для вулканизации каучука); выделяющаяся понемногу из резины сера при контакте с серебром превращает его в черный сульфид: Ag + S → Ag₂S.

Гости редкие и частые

Правильный ответ – г. Соли калия обычно значительно менее растворимы, чем соли натрия, поэтому их легче и дешевле получить в промышленности (например, меньше расходы на упаривание воды).

Тридцать три несчастья

Препарат, без остатка разложившийся в сушильном шкафу, мог быть гидрокарбонатом аммония NH₄HCO₃. Это вещество даже при комнатной температуре постепенно разлагается и улетучивается: NH₄HCO₃ → NH₃ + CO₂ + H₂O. При нагреве скорость разложения значительно увеличивается. Соль, которую не удалось перекристаллизовать, могла быть нитритом аммония. При нагревании в твердом виде или в растворе эта соль разлагается: NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O. Эту реакцию можно использовать для получения в лаборатории чистого азота. Важно отметить, что очень похожее вещество – нитрат аммония NH₄NO₃ – перекристаллизовать удастся. В отличие от нитрита, разлагающегося при 70 ℃, нитрат начинает разлагаться при температуре порядка 200 ℃.

«Ты взвешен на весах и найден очень легким…»

Взвешивая ампулу, студент не учел, что на вакуумированную и вскрытую ампулу действуют разные архимедовы силы; их разность равна весу воздуха в ампуле. (Архимедова сила, действующая на осколки стекла, очень мала, и ею можно пренебречь.) Значит, первое взвешивание (продукт + стекло) надо было проводить после вскрытия ампулы. Из молярной массы воздуха (около 29 г/моль) получаем по уравнению идеального газа плотность воздуха при нормальных условиях 1,29 г/л (или мг/см³). Масса воздуха в ампуле 1,29 ∙ 70 ≈ 90 мг. Значит, продукта получилось не 114 мг, а 114 + 90 = 204 мг, т. е. в 1,8 раза больше!

Можно уточнить ответ, учитывая, что взвешивание производилось, конечно, не при 0 ℃, а при комнатной температуре; тогда плотность воздуха будет немного меньше, например 1,29 ∙ (273/293) = 1,20, и ошибка составит 1,2 ∙ 70 = 84 мг.

«У шкатулки ж тройное дно…»

1. Права Ксения. Два оптических изомера получаются при четырех разных заместителях у атома углерода.

2. Права Ксения. Закон распада – статистический, он верен только для очень большого числа атомов, но не выполняется для единичных атомов.

3. Права Ксения. Из формулы V₁/T₁ = V₂/T₂ с учетом V₂/V₁ = 301/300 и T₂ = T₁ + 1 получаем: T₁ = 300 К = 27 ℃. Вот если бы газ нагревали от 0 ℃ (273 К), его объем увеличился бы на 1/273.

4. Права Ксения. Реакция С₆Н₁₁СН₃ = С₆Н₅СН₃ + 3Н₂ эндотермическая и сопровождается увеличением объема. Следовательно, повышение давления сместит равновесие влево, а повышение температуры – вправо. Катализатор не смещает положение равновесия.

5. Прав Виктор. Цезий самовоспламеняется на воздухе.

6. Права Татьяна. Подъемная сила зависит от разницы плотностей воздуха и газа в шаре. Плотность же пропорциональна молекулярной массе. У воздуха она равна 29, у метана – 16, у водорода – 2.

Отношение подъемных сил в случае водорода и метана равно 27/13, что близко к двум.

Выделенные в именах буквы дают название элемента КСЕНОН.

Детектор лжи

а) Утверждение истинно. Например, водород горит в атмосфере фтора.

б) Утверждение ложно. Сульфид алюминия как соль слабой кислоты и слабого основания полностью гидролизуется.

в) Утверждение истинно. Так, насыщенный раствор AgCl разбавленный.

г) Утверждение ложно: Cu₂O имеет красный цвет, а CuO – черный. Зеленый цвет имеют основные карбонаты меди, которые образуются с участием диоксида углерода.

д) Утверждение истинно. В старину использовали в качестве белой краски основной карбонат свинца состава 2PbCO₃ ∙ Pb(OH)₂. Эта краска имела несколько недостатков. Во-первых, соединения свинца ядовиты (воздействию яда подвергались не столько художники, сколько рабочие, занятые в производстве пигмента). Во-вторых, под действием очень малых количеств сероводорода в воздухе соли свинца постепенно превращаются в сульфид свинца PbS черного цвета. Примеси сероводорода всегда есть в воздухе; он образуется, например, при гниении белковых соединений (кому не знаком запах тухлых яиц!), выделяется из резины (сера используется для вулканизации каучука). В результате за сотни лет количество сульфида свинца в свинцовых белилах достигает такого уровня, что картина заметно темнеет.

е) Утверждение истинно. Реакция металла с ионами Н⁺ практически необратима только для активных металлов. Еще в XIX веке Н. Н. Бекетов установил, что при высоких давлениях водород вытесняет малоактивные металлы из растворов их солей.

ж) Утверждение истинно. Соединения Br(V) – броматы могут окислять иод: 2KBrO₃ + I₂ → 2KIO₃ + Br₂. Формально это выглядит как «вытеснение» брома из его соединения.

з) Утверждение ложно. Кальцинированная сода – это безводный карбонат натрия, в котором кальция вообще нет.

и) Утверждение истинно. Эту формулу имеет также аллен CH₂=C=CH₂.

Итак, имеем шесть истинных утверждений, следовательно, молекулярная масса газа равна 6. Этот газ – тритий, а натрий реагировал с тритиевой водой: 2Na + 2T₂O → 2NaOT + T₂.

Хитроумная смесь

На первый взгляд это типичная скучная химическая задача на расчет. Примерно так и решали ее практически все участники интеллектуального марафона для московских школьников (около половины из них – успешно). Многие переводили объемы в моли, затем составляли алгебраические уравнения с несколькими неизвестными, в результате путались с выкладками и не заканчивали расчет.

Задачу действительно можно решать стандартными методами. Прежде всего, надо записать два уравнения реакций гидрирования этилена и ацетилена:

С₂Н₄ + Н₂ → С₂Н₆

С₂Н₂ + 2Н₂ → С₂Н₆