Термоядерные реакции, или реакции синтеза ядер, проходят в недрах и на поверхности звезд. В этих процессах происходит слияние легких ядер с образованием более тяжелых. Но не только природа умеет создавать химические элементы. Так, например, в течение последних пяти лет учеными были открыты (впервые получены) ядра элементов с порядковым номером более 112. Их образование зафиксировано в следующих реакциях:

1. Составьте полные уравнения упомянутых ядерных реакций, заменив знаки вопроса соответствующими числами или символами химических элементов.

2. Попробуйте объяснить, что означают трехбуквенные символы новых элементов (подсказка: элемент 116, обозначаемый Uuh, имеет название унунгексий).

Помимо ядерного синтеза существуют также процессы спонтанного превращения изотопа одного элемента в изотоп другого элемента.

3. Попробуйте закончить приведенные ниже уравнения, относящиеся к разным типам радиоактивного распада.

Известно, что процесс распада нестабильного радиоактивного ядра продолжается до тех пор, пока не получится устойчивое ядро. Например, в результате серии последовательных α- и β-распадов радиоактивный изотоп 238Uпостепенно превращается в стабильный изотоп 206Pb.

4. Рассчитайте, сколько α- и β-распадов включает эта серия ядерных превращений.

Естественный распад ядер проходит с разной скоростью: для одних атомов это доли секунды, для других – миллионы лет. Радиоактивный распад подчиняется кинетическому уравнению первого порядка. В интегральной форме закон имеет вид: , где N0– число атомов радиоактивного изотопа в начальный момент времени, N – число атомов того же изотопа через время t, λ   постоянная распада.

5. Определите возраст месторождения урана, если на 1 г 238U в руде приходится 0,4 г 206Pb. Период полураспада (время, за которое распадается половина атомов радиоактивного изотопа) 238U составляет 4,486 · 109 лет.

Решение задачи

На завод, производящий свинцовые аккумуляторы, поступила железнодорожная цистерна, содержащая 40,0 м3 тяжелой (ρ =1,834 г/мл) бесцветной маслянистой жидкости без запаха, смешивающейся с водой в любых соотношениях. Эта едкая жидкость легко растворяет не только такие активные металлы, как цинк и марганец, но и медь, и даже серебро, а также серу и фосфор, реагирует с неорганическими солями (например, NaCl, KBr, KI), а от многих предметов органического происхождения остаются только черные хлопья, да и те при нагревании исчезают. Жидкость эта, иногда называемая «кровью химии», чрезвычайно востребована промышленностью развитых стран – ее мировое производство в 2008 г. перевалило за 200 млн т, из которых более 10 млн т было произведено в России.

  1. Назовите эту жидкость, напишите уравнения описанных реакций, объясните ее действие на предметы органического происхождения. Какая из отраслей химической промышленности является основным потребителем этой жидкости?
  2. Жидкость, находящаяся в цистерне, содержит 95,0 масс. % вещества А (остальное – вода). Рассчитайте «чистую» массу А, поступившего на завод. Сколько аккумуляторов завод сможет заправить электролитом, приготовленным из этой жидкости, если на каждый прибор требуется 1,50 л 35,0 % раствора А (его плотность 1,260 г/мл)? Рассчитайте точное соотношение объемов воды и исходной жидкости, которые требуется смешивать для приготовления нового раствора. Как Вы посоветуете аппаратчику готовить этот раствор, и какую воду он может взять для этой цели (морскую, речную, водопроводную, компании «Чистая вода» или какую-то другую)?
  3. Итак, 35 % раствор мы приготовили. Теперь посчитайте в нем молярную концентрацию А, поскольку дальше она нам очень пригодится. Напишите формулы и названия присутствующих в этом растворе ионов и оцените и их молярную концентрацию. Все, что Вам для этого нужно знать – вещество А, его свойства в водном растворе и одну справочную константу диссоциации (1,2*10−2).

    Электрические аккумуляторы – химические источники тока многократного действия. По принципу работы аккумуляторы не отличаются от гальванических элементов, но электродные реакции, а также суммарная токообразующая реакция в аккумуляторах обратимы. Поэтому после разряда аккумулятор может быть снова заряжен пропусканием тока в обратном направлении.

    Заготовка для электродов свинцовых аккумуляторов представляет из себя пасту, приготовленную замешиванием смеси Рb3О4 и РbО с раствором А (активная масса); эту пасту намазывают на сетки-токоотводы из сплава Рb с 2-12% Sb и опускают в раствор А. Сетки присоединяют к различным полюсам зарядного устройства и формируют электроды, пропуская через раствор постоянный ток; при этом основной компонент пасты на одном электроде восстанавливается до свинца, на другом – окисляется до диоксида свинца. По окончании зарядки аккумулятор готов к эксплуатации.

  4. Напишите уравнения реакций взаимодействия оксидов свинца с раствором А, а также суммарные уравнения процессов зарядки и разрядки. Допустим, в процессе работы нашего аккумулятора, содержащего 1,5 л электролита, плотность последнего упала от 1,260 до 1,140 г/мл (это соответствует 20 % раствору А). Проведите оценку массы израсходованного при этом вещества А в допущении, что объем электролита не изменился. Если у Вас все получилось, попробуйте посчитать эту массу точно, поскольку все данные для этого у Вас есть.
Решение задачи

Если камешек на солнце
Заискрился, засверкал –
Этот камешек красивый
Называют "минерал".

Д. Пономарева, "Минерал"

В последнее время усилиями рекламодателей различные биологически значимые для человека элементы (микро- и макроэлементы), входящие в состав биодобавок, стали ошибочно называть минералами, что вносит путаницу в терминологию и дезориентирует покупателя. На самом деле, минерал – природное тело с определенным химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов и являющееся составной частью земной коры, горных пород, руд, метеоритов. В предлагаемом Вашему вниманию кроссворде зашифрованы названия двадцати минералов. Используя подсказки, разгадайте эти названия и напишите уравнения реакций с участием соединений, обозначенных в тексте буквами (а-л)

По горизонтали (→):

1. Другое название этого минерала – медный колчедан, его состав можно записать в виде CuFeS2(а).

2. Сульфидный минерал, дисульфид железа (б).

3. Минерал, используемый для получения вольфрама, в основном состоит из вольфрамата кальция.

4. Минерал, имеющий тот же состав, что и титановые белила.

5. Распространенный ртутный минерал (в), его название в переводе с арабского означает "кровь дракона".

6. Другое название этого барийсодержащего минерала – тяжелый шпат (г).

7. Редкий минерал из группы природных фторидов, химический состав Na3[AlF6].

8. Другое название этого минерала – плавиковый шпат, состав можно записать в виде CaF2(д).

9. Этот минерал обладает высочайшей твердостью, одна из аллотропных форм углерода.

10. Относительно редкий минерал, по составу – оксид свинца с формулой Pb3O4(е).

По вертикали (↓):

1. Сульфидный минерал, цинковая обманка.

2. Сравнительно редкий для поверхности Земли минерал с химической формулой CaTiO3.

3. Алюминиевая руда, в основном состоящая из гидратированного оксида алюминия.

4. Изумрудно-зеленый минерал, состав которого почти точно выражен формулой (CuOH)2СО3(ж).

5. Темный минерал, состав которого можно выразить в виде MnO2(з).

6. Наиболее распространенный минерал из класса боратов, состав – Na2B4O7 · 10H2O (и).

7. Один из самых распространенных минералов в земной коре, практически чистый SiO2(к).

8. Другое название каменной (поваренной) соли.

9. Буквенное обозначение этого металла, встречающегося в самородном состоянии, присутствует практически во всех электронных адресах сети Интернет в нашей стране.

10. Название минерала, имеющего тот же состав, что и мел (л).

Напишите уравнения реакций с участием а-л (всего должно быть написано 10 уравнений):

  • Взаимодействия соединений , в, е)(по отдельности!) с концентрированной горячей азотной кислотой.
  • Прокаливания соединений , ж, л): для (б)– на воздухе, для (ж)и (л)(по отдельности!) – без доступа воздуха.
  • Образования соединения (г)из любой растворимой соли бария.
  • Взаимодействия (з)с концентрированной соляной, а (к)– с избытком концентрированной плавиковой кислоты.
  • Обработки смеси твердых (и)и (д)концентрированной серной кислотой.
Решение задачи

Ниже на схеме приведены превращения, ведущие к получению трех солей

X, Y, Z.

Дополнительно известно:

  • A, I, J — простые, газообразные при нормальных условиях вещества;
  • B и F — простые твёрдые вещества-неметаллы желтого и желтовато-белого цветов соответственно;
  • 1 моль соли Y, реагируя с 1 моль соединения К, даёт соли M и Z;
  • молярные массы солей M и Х одинаковы;
  • при сливании растворов соли Z и нитрата кальция выпадает белый осадок;
  • газ J существенно легче газа I.
  1. Приведите названия всех зашифрованных на схеме веществ.
  2. Напишите уравнения всех описанных в задании реакций.
  3. Напишите уравнения реакций взаимодействия: а) вещества А с веществом J; б) вещества В с веществом F; в) вещества B c веществом I; г) вещества I с раствором гидроксида натрия; д) вещества F с раствором Ba(OH)2.
  4. Какой катализатор (на схеме kt) используется в промышленности при проведении превращения СD?
Решение задачи