8 класс

 

Задание №1: Ученик должен написать химическое сочинение на заданную тему, в котором он должен дать решение и объяснение поставленных в химическом эссе проблем познания (выделены жирным шрифтом).

 

Семь металлов древности

 

Считают, что золото и железо были первыми металлами, знакомыми человеку ещё в каменном веке. Золото встречается в природе в самородном состоянии, а железо было металлом, «упавшим с неба», метеоритным железом. В древнем Египте железо называли «бе-нипет», что означало в буквальном переводе «небесный металл». За три тысячелетия до нашей эры человечеству уже были известны семь металлов, получивших название «семь металлов древности». Что это за металлы? Какие из них относятся к благородным металлам? Чем отличаются благородные металлы от других? Какие из «семи металлов древности» являются драгоценными?

Вся история человечества в древности делится на несколько этапов, среди которых выделяют каменный век, медный век, бронзовый век и железный век. В чем причина такого разделения исторических периодов древней истории человечества?

Средневековые алхимики искали философский камень, который, по их мнению, обладал поистине волшебными свойствами по продлению жизни и излечению от всех болезней. Так же, как они верили, философский камень способен превращать неблагородные  металлы в… В какие именно металлы? Однако его поиски, естественно, не увенчались успехом.

Древние греки и римляне знали семь наименований металлов и семь «планет» (пять ближайших к Земле планет, а также Солнце и Луну). Они связывали каждый металл с одной из планет. Какой из металлов, по их мнению, связан с Солнцем? Луной? Какие металлы связаны с другими пятью планетами?

Представим, что все семь металлов древности в виде порошка или стружки были случайно перемешаны. С помощью каких физических и химических приемов можно разделить эту смесь веществ? Химические стадии разделения проиллюстрируйте уравнениями реакций.

Сами металлы в чистом виде имеют малое применение – чаще используют их сплавы, которые придают металлам, входящим в сплав, те физические и химические свойства, из-за которых они и стали ценится людьми. Какие это сплавы?

Металлы ценят за прочность и долговечность, по сравнению с теми же деревянными изделиями. Древесина хоть в воде и не тонет, но за то в огне горит. А могут ли гореть металлы (в том числе и «семь металлов древности»)?

«Семь металлов древности» позволили человечеству преодолеть первобытный образ жизни. Новые металлы, открытые позднее, позволили человечеству совершить прорыв в научном и технологическом направлении развития нашей цивилизации. Возможности металлов не исчерпаны и новые области применения металлов позволят человечеству решить множество проблем.

Задание №2: Какие из кристаллов принадлежат «семи металлам древности»? Назовите их.

рис. 1	рис. 2
рис. 3	рис. 4
рис. 5	рис. 6

9 класс

 

Задание №1: Ученик должен написать химическое сочинение на заданную тему, в котором он должен дать решение и объяснение поставленных в химическом эссе проблем познания (выделены жирным шрифтом).

Прозрачная стена дома

 

У римского историка Кая Плиния Старшего есть рассказ о том, как древние мореплаватели – финикийцы – получили первое стекло. Финикийцы везли на своем корабле куски природной соды, гидратов карбоната натрия (Какова его химическая формула?). Они высадились на берегу одной реки в Палестине для отдыха и приготовления пищи. Кругом был один речной песок и никаких камней для постройки очага. Тогда моряки сложили небольшую печь из кусков соды. Когда костер разгорелся, они увидели, что расплавившаяся сода образовала с песком прозрачную тягучую массу, застывшую в твердые прозрачные глыбы. Какая химическая реакция протекала в очаге?

На Русь стеклоделие пришло из Византии. В мелких мастерских с XI века для варки вначале использовали смесь поташа (Какова его химическая формула?) и белого речного или морского песка. Поташ стоил дорого, и примерно с 1764 года его стали заменять минералом мирабилитом (Какова его химическая формула?), который добывали из некоторых соляных озер. Стекло, полученное сплавлением мирабилита и песка, со временем самопроизвольно растрескивалось из-за кристаллизации. Для сохранения аморфного состояния стекла и повышения его прочности позднее стали добавлять в смесь известняк или мел. Какие важнейшие химические реакции протекали при стекловарении?

При медленном охлаждении расплава кристаллы силикатов и диоксида кремния не образовывались, и расплав пре6вращался в твердое прозрачное аморфное вещество – стекло. Каков состав полученного стекла?

В 1903 г. французский химик Эдурд Бенедиктус во время одной из работ неосторожно уронил на пол пустую колбу. К его удивлению, колба не разбилась на куски, хотя её стенки покрылись множеством трещин. Причиной прочности оказалась пленка раствора коллодия, который раньше хранился в колбе. Что такое коллодий? Каков его состав?

Случай натолкнул Бенедиктуса на мысль о небьющемся стекле. Как вы думаете, какую конструкцию небьющегося, а потом и пуленепробиваемого стекла предложил Бенедиктус?

Требования промышленности привели к созданию закаленного стекла. Этот стекло подвергается термообработке, когда оно вначале нагревается, а затем его поверхность быстро охлаждается. Первыми остывают края, оставляя центр сравнительно горячим. Это приводит… К чему это приводит и в чем преимущества закаленного стекла перед обычным?

Каких только стекол не изобретено. Но среди всех стекол есть поистине стекло уникальное – это стекло для голливудских трюков. Оно от ударов раскалывается как обычное стекло, но не наносит ран каскадерам. Из чего делают это стекло?

Стекло необходимо для того, чтобы солнечный свет посещал наши жилища. Чем больше света, тем радостнее на душе. Окно из стекла – это дверь во Вселенную, которая начинается сразу же за окном.

Задание №2: Стекла каких сортов перед вами? Для чего они предназначены?

рис. 1	рис. 2
рис. 3	рис. 4
рис. 5	рис. 6
рис. 7	рис. 8

10 класс

 

Задание №1: Ученик должен написать химическое сочинение на заданную тему, в котором он должен дать решение и объяснение поставленных в химическом эссе проблем познания (выделены жирным шрифтом).

Порох – хлеб войны

Порох был изобретен в Китае. В 682 г. философ-химик Сунь Сы-Мяо описал его состав и рецепт приготовления. Позднее (В каком веке?) в Китае появилось и первое огнестрельное оружие – бамбуковая трубка, заряженная порохом и пулей. В Европе о китайском рецепте изготовления пороха почти одновременно узнали монахи Роджер Бэкон и Бертольд Шварц, а также немецкий алхимик и философ Альберт фон Больштетдт, назвавший себя «Альбертом Великим». В битве при Креси (Франция) английские войска, впервые применившие огнестрельное оружие, одержали решительную победу над закованными в железо французскими рыцарями. В каком году состоялась эта битва?

По одной из легенд изобретение черного пороха монахом Бертольдом Шварцом произошло случайно, который в поисках «философского камня» смешал селитру (нитрат калия KNO₃), серу и уголь. Были уже сумерки и, чтобы зажечь свечу, он высек из огнива искру. Случайно искра упала в ступку. Произошла сильная вспышка с выделением густого белого дыма. Вот так был открыт дымный порох. Напишите реакцию горения пороха. В каком процентном отношении в состав пороха обычно входит селитра, уголь и сера?

Московская Русь познакомилась с порохом ещё в XIV в. Из летописей известно, что в 1382 москвичи уже обороняли свой город от войск татарского хана Тохтамыша с помощью огнестрельного оружия. Но первые упоминания о методе производства пороха в России относится к 1607 г. («Устав о воинском деле», написанный по указанию Василия Шуйского).

Бертольд Шварц, как гласит легенда, этим наблюдением не ограничился. Он помести свою смесь в чугунный сосуд, забил отверстие деревянной пробкой, а сверху ещё положил камень. Затем начал нагревать сосуд. Смесь вспыхнула, образовавшийся газ выбил пробку и отшвырнул камень, который пробил дверь комнаты. Что как, утверждает фольклор, кроме пороха, случайно изобрел немецкий алхимик?

Селитра носила в России и другое название – «ямчуг», от слова «яма». В ямах заготавливали сырье для производства KNO₃: навоз, мочу, строительный мусор, остатки растений и др. Селитра образовывалась через два-три года в результате естественных биохимических процессов. Землю, извлекаемую из ям по истечении указанного срока, называли «селитряной землей». Для извлечения селитры «селитряную землю» обрабатывали водой, добавляя карбонат калия K₂CO₃, отфильтровывали и осторожно выпаривали досуха. Из одного кубометра «земли» получали 6-13 кг селитры с содержанием KNO₃ до 60-70%. Напишите уравнение химической реакции получения селитры из «селитряной земли».

В Европе в средние века селитру отскабливали с глиняных стен домов, что являлось королевской привилегией. Шведские крестьяне, например, были обязаны платить часть своего оброка селитрой. Откуда она  появлялась на стенах домов?

С 1845 г. В Россию стали завозить более дешевую чилийскую или натриевую, селитру NaNO₃, и производство селитры из «селитряной земли» стало резко падать. Для изготовления пороха натриевая селитра не годится – она жадно поглощает влагу из воздуха, порох становится сырым и невоспламеняемым. Каким образом натриевую селитру превращали в калиевую? Напишите уравнение химической реакции.

Современные производства KNO₃ основаны на взаимодействии гидроксида калия КОН или карбоната K₂CO₃ с азотной кислотой. Напишите уравнения соответствующих химических реакций.

 В 1846 двумя немецкими химиками – Кристианом-Фридрихом Шёнбейном и Рудольфом Бёттгером – независимо друг от друга был получен нитрат целлюлозы – пироксилин. Пироксилин образуется при действии смеси концентрированных азотной  и серной кислот на целлюлозу – вату, бумажное тряпье, отходы бумаги и др. Напишите уравнение химической реакции получения пироксилина.

Пироксилин – бесцветная порошкообразная масса, часто имеет вид обыкновенной ваты, не взрывается при зажигании, а лишь сгорает с большой скоростью без выделения дыма, причем образуется объем газообразных веществ, в 3 раза больший, чем при сгорании черного пороха. Пироксилин взрывается только от удара и взрыва других веществ – детонаторов.

В России производство пироксилина для получения бездымного пороха началось с 1893 г. по технологии предложенной Д. И. Менделеевым. Первые опыты применения бездымного пороха для винтовочных патронов были связаны с большим неудобством. Во время взвешивания его зерна «прилипали» к рукам, совочку, весам, мерке, что крайне затрудняло работу. Тогда было предложено графитование (поверхность зерен пороха покрывалась графитом). Объясните, почему после графитования порох переставал «прилипать» ко всем предметам. В чем причина его «прилипания»?

Военные потребности меняются – изобретаются новые пороха. Хочешь мира – готовься к войне! Но пусть пороховые склады никогда не откроют свои двери по велению военного времени.

Задание №2: Какие сорта пороха перед вами? Дайте их характеристику.

рис. 1	рис. 2
рис. 3	рис. 4
рис. 5	рис. 6

11 класс

 

Задание №1: Ученик должен написать химическое сочинение на заданную тему, в котором он должен дать решение и объяснение поставленных в химическом эссе проблем познания (выделены жирным шрифтом).

Химия для сладкоежки

 

Нет ничего более желанного для сладкоежки, чем сахар.  Его вкус, смешанный с печеньем, какао или с другими ингредиентами рождает множество различных вкусовых оттенков и порой кажется, что этот карнавал чувственного наслаждения для всего человечества никогда не превратится. Его белые кристаллики в вазочке у каждого на столе. А кто-то задумывался, что такое сахар? Какая его химическая формула и структура? Откуда он появился? Из чего его получают?

Для того чтобы сахар оказался на вашем столе необходимо много трудиться. На свекловичных или тростниковых плантациях трудятся множество рабочих. До отмены рабства на сахарных плантациях в основном трудились рабы. Какой сахар люди узнали раньше – свекловичный или тростниковый? Какова технология получения сахара из тростника и свеклы? Из других сахароносных растений?

Основные недостатки сахара – во-первых, он вызывает кариес, во-вторых, его нельзя употреблять в пищу больным диабетом. Выяснилось любопытная деталь: в странах с невысокой смертностью от диабета и от заболеваний сердца и сосудов едят в основном неочищенный сахар, а в странах, где смертность от тех же заболеваний высокая, употребляют очищенный сахар – сахар-рафинад. Что же такое полезное и нужное для организма человека при очистке сахара удаляется из сахара?

Сахар можно получать и искусственно. Бутлеровым была предложена реакция для получения смеси сахаров («формозы») из формальдегида при воздействии на него гидроксида кальция. Реакция сложная (она протекает через ряд промежуточных стадий), аутокаталитическая (Что это означает?) и ускоряется под действием ультрафиолетового излучения. Каково уравнение этой химической реакции?

Первым заменителем сахара стал сахарин. Его открыл молодой русский эмигрант, работавший в лаборатории профессора Айра Ремсена в Балтиморе в 1872 году. Случилось так, что окончив синтез некоторых производных толуолсульфамида (Какова его химическая формула?), Фальберг отправился в столовую, забыв вымыть руки. Во время обеда он почувствовал сладкий вкус во рту. Это его заинтересовало… Он поспешил в лабораторию, начал проверять все реагенты, которые применял в синтезе. Среди отбросов в сливной чаше Фальберг обнаружил выброшенный им накануне промежуточный продукт синтеза, который был очень сладким. Какого химическая и структурная формула сахарина? Во сколько раз он слаще обыкновенного сахара? Почему его производство в современную эпоху (после 1977 года) практически прекратилось?

На замену ему пришел аспартам (Каково его название в России?). Он не оставляет после себя горького металлического привкуса, присущего сахарину. Сладкий вкус аспартама был обнаружен в 1965 году случайно. Химик, работавший с этим веществом, откусывал заусенец и почувствовал сладкий вкус. Что собой представляет аспартам? Какова его химическая и структурная формула? Какие еще заменители сахара вы знаете? Во сколько раз он слаще обыкновенного сахара? Какое химическое соединение является самым сладким?

Но не всякий сахар – пищевой продукт. Известен «свинцовый сахар», или «сахар-сатурн» (алхимики называли свинец «сатурном»). «Свинцовый сахар» имеет сладкий вкус, но это сильный яд. Какого его структурная и химическая формула?

Хоть и называют некоторые сахар «сладким ядом» он, тем не менее, практически на каждом столе. Нет ни одного продукта питания абсолютно безвредного. Во всем нужна умеренность и тогда долгая счастливая жизнь вам обеспечена. Хотите проверить мои слова? Проверяйте – для этого у вас есть целая жизнь!

Задание №2: Какие из нижеприведенных веществ кристаллические, а какие аморфные?

рис. 1	рис. 2
рис. 3	рис. 4
рис. 5	рис. 6