Задания конкурса "Этот прекрасный, удивительный и загадочный мир" Химия

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).

Алмазы Земли

Алмазы добывают из гигантских воронкообразных труб, круто уходящих в земные недра и заполненных желто-зеленой или синей землей. Как называется эта горная порода? Как она образовалась?

Алмазы относятся к минералам или горным породам? В чем отличие горных пород от минералов? Где находятся наиболее крупные месторождения алмазов?

Алмазы все же очень редки, чаще можно найти малиново-красные огоньки естественного спутника алмаза, одного из самых излюбленных камней старой Руси. Этот камень – спутник алмаза, и алмаз никогда не встречается в породах, лишенных его. Как он называется? Почему алмаз можно встретить только совместно с ним?

Прекрасны игра цветов и блеск алмаза, но наиболее замечательные его свойства – твердость и химическая стойкость. Слово «алмаз» в переводе с древнеиндийского языка означает «тот, который не разбивается», поэтому с древних времен люди считали, что его нельзя расколоть ударом молота. Это заблуждение дожило почти до наших дней. Так, в 1476 г. во время междоусобной войны бургундского герцога Карла Смелого с французским королем Людовиком XI швейцарские наемники, сражавшиеся на стороне короля, ворвались во время одного из сражений в палатку Карла Смелого. Увидев там множество бриллиантов – ограненных алмазов – они решили проверить их подлинность ударами молота. Видя, что бриллианты превращаются в порошок, швейцарцы решили, что эти камни фальшивые. Почему же и сейчас алмазы считаются наиболее твердым минералом? Как определяют твердость минералов? Что такое шкала Мооса? Какая материя считается второй по твердости после алмаза? Какой элемент самый мягкий?

Существует стойкое убеждение, что «бриллианты нельзя сжечь», а можно только испарить. Так ли это на самом деле?

На алмазы с давних пор смотрели как на чудодейственные камни. Считалось, что человек, носящий алмазы, не знает болезней желудка, на него не действует яд, он сохраняет до глубокой старости память и веселое расположение духа, пользуется царской милостью. Многие из этих необоснованных ничем допущений живы до сих пор. Как доказать что эти утверждения не более чем слухи?

Алмаз – аллотропная разновидность углерода. Какие ещё аллотропные разновидности углерода известны? Какие из них имеют искусственное происхождение?

Любую драгоценность всегда пытались и сейчас пытаются подделать. Это трудная задача – подделка должна быть настолько совершенна, чтобы «игра цветов» и «алмазный блеск» такой подделки были совсем как у настоящих алмазов. Можно ли подделать алмазы? Каким образом? Как называются такие подделки?

Поэтому ювелиры, что не терпеть убытки из-за действий мошенников всех мастей, давно научились определять подлинность драгоценных камней. Как, например, определяют подлинность алмаза?

Несмотря на свою цену, алмазы как были, так и остаются обыкновенными камнями. Их красота – в леденящей красоте старинных историй о цепи похищений, убийств и проклятий, ради обладания ими. И чем длиннее эта цепь, тем дороже этот алмаз. Если хотите оставаться счастливыми, никогда не поддавайтесь их кровавому очарованию!

Задание №2: Что может быть сложнее кирпича? Только другой кирпич. А Вы разбираетесь в кирпичах? Или Вам это не по плечу? Если для Вас это не составляет никаких проблем, сделайте экспертное заключение по следующей группе кирпичей.

Схема заключения: а) из чего сделан кирпич; б) для чего его используют; в) какова долговечность постройки из данного кирпича; г) насколько экологически безопасна постройка из данного кирпича.

9 класс

Деревянный лист

Камень и глина, дерево и кость, кожа и береста, воск и металл, папирус и пергамент служили людям в разные времена для письма. Каждый материал имел свои достоинства и недостатки. Какие?

Но все они были вынуждены отступить перед бумагой, появившейся в Китае. Честь изобретения бумаги приписывают Цай Луню, жившему в Китае во времена Второй Ханьской династии. Какова была технология изготовления бумаги?

Бумажные листы, изготовленные предложенным им способом, оказывались легкими, прочными и удобными для письма. Бумагу стали изготавливать различных форматов, цвета, веса и даже пропитывали специальными веществами, которые отпугивали вредных насекомых. Появились и бумажные деньги.

В течение многих веков китайцы сберегали тайну изготовления бумаги. Но случилось непредвиденное. А что именно?

Первой в Европе начала делать бумагу из тряпья Испания, переняв искусство её изготовления у своих завоевателей – арабов. Это произошло в середине XII века. В Россию бумага пришла позже, чем во многие страны. Этот «заморский» товар мы покупали более 260 лет. Когда же началось собственное производство бумаги?

У каждой бумажной мельницы имелся собственный водяной знак, или филигрань, своеобразная марка. Как его наносили на бумагу?

Большое развитие бумажное дело получило при Петре I. Шли годы, росли потребности в бумаге, и сырья для неё стало не хватать. В начале XIX века в мире шла «великая битва» за тряпье. Разные страны по-своему искали выход из положения. Англия старалась покупать тряпье в соседних странах. Другие страны не разрешали его вывоз. Существовали даже «черные рынки», на которых за это тряпье платили большие деньги. Сбором и продажей тряпья бумажным фабрикам занимались тысячи бродяг, но все равно его не хватало. Требовалось найти материал, который заменил бы тряпье. Реомюр предложил использовать в качестве сырья древесину. Создать технологию, которая бы годилась для массового производства в 1843 году сумел немецкий переплетчик Келлер. Какова суть его нововведений?

Как только в середине прошлого века удалось выделить из древесины её наиболее ценное вещество – целлюлозу (Что такое целлюлоза?), с кустарным производством бумаги было покончено. Химия позволила также не только выделить целлюлозу, но и облагородить её. С помощью различных химических реагентов её придают ту или иную степень белизны, прочности, изготавливая в результате различные виды бумаги. Опишите технологию современного производства бумаги из целлюлозы. Какие химические реагенты и зачем используют в производстве бумаги?

У бумаги много «профессий». Оглядите хотя бы свою квартиру. Полки с книгами, обои на стенах, фотографии в альбомах, скатерти, полотенца, салфетки. А мебель? Сверкающая замысловатым рисунком поверхность стола, створок шкафа – это лист бумаги, приклеенный к древесностружечной плите. Бумага содержится в одежде и обуви, в телевизоре и радиоприемнике. Где ещё используется бумага?

Постоянно ведутся поиски и нового сырья для бумаги, потому что количество «профессий» бумаги неуклонно растет – космос, медицина, электротехника и т. д. Растут и требования к бумаге, а это требует совсем иных решений. Какие новые материалы используются для производства бумаги?

Когда вы положите перед собой чистый лист бумаги, чтобы написать собственное эссе по данной теме, задумайтесь над строчками из стихотворения С. Михалкова:

Простой бумаги светлый лист!

Ты бел, как мел. Не смят и чист.

Твоей поверхности пока

Ничья не тронула рука.

Чем станешь ты? Когда, какой

Исписан будешь ты рукой?

Кому и что ты принесешь?

Любовь? Разлуку? Правду? Ложь?

Задание №2: Современные потребности человечества в полезных ископаемых велики. Могут ли их удовлетворить эти камни?

Как они называются? Каково их происхождение? Целесообразен ли их поиск и добыча?

10 класс

Химическая война человека

В прошлые века многочисленные эпидемии и пандемии чумы, холеры, оспы, гриппа и других инфекционных болезней опустошали целые города и значительно уменьшали население земного шара.

Большинство людей считает, что снижение смертности человека в ХХ веке - это результат таких достижений современной медицины, как антибиотики и совершенствование методов медицины. Однако такая точка зрения неверна. Какой основной фактор послужил причиной снижения смертности людей в ХХ веке?

Вши, блохи, клопы и тараканы считались необходимой принадлежностью каждого дома до XIX века. В странах Европы бедняки никогда не раздевались догола; они просто летом снимали с себя некоторые вещи, а зимой надевали их вновь. Богатые люди меняли одежду, но никогда её не стирали. Переносчиками каких заболеваний являются вши? блохи? Как боролись с ними до XVIII века? После XVIII века?

Сор из домов выбрасывали прямо на улицу, туда же выплескивали помои. Так, например, император Фридрих, проезжая верхом по улицам, едва не утонул в нечистотах вместе с лошадью. Впервые очистка Парижа была проведена в 1622 году. Это было так необычно, что в честь этого события слагали поэмы и были выбиты медали. Что послужило причиной очистки Парижа?

Обычай стирать одежду и мыть голову резко понизил заболеваемость сыпным тифом. А чем мылись простые люди и богатые? Чем стирали одежду? Как изготовляли мыло? Напишите химическую формулы и изобразите кристаллические решетки данных веществ.

В 1939 г. швейцарский химик Пауль-Герман Мюллер ввел в употребление ДДТ (Какого полное название препарата? Напишите его химическую формулу и изобразите пространственную кристаллическую решетку) для борьбы с вредными насекомыми, за что ему и была присуждена в 1948 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине. ДДТ токсичен для всех без исключения насекомых – саранчи, вшей, мух, тараканов, комаров и др. Этот препарат спас миллионы жизней. Страшный бич населения все теплых стран – малярийный комар – после применения ДДТ практически перестал существовать. А ведь только в Индии число заболевающих малярией превышало 8 млн. человек. Запах ДДТ не отпугивает насекомых, и они спокойно садятся на обработанные поверхности, где и погибают. Инсектицид оказался необычайно стойким: однажды опыленная поверхность в течение многих месяцев остается смертельной для насекомых. Препарат малотоксичен для человека и теплокровных животных, случаев смертельных отравлений ДДТ за всю историю его применения не было отмечено. Почему же его применение в 1970 году запретили практически во всех странах мира?

Но главный вред – в разрушении сложившихся связей между организмами. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) пыталась бороться с малярией на Калимантане (один из островов в Индонезии), опрыскивая местность инсектицидом ДДТ. Как и ожидали, ДДТ убил комаров, которые служат переносчиком малярии, однако при этом возникли серьезные осложнения: ДДТ попадал также в организм тараканов, которые крупнее комаров и более устойчивы к этому инсектициду. Тараканы не погибали, но становились такими медлительными, что ящерицы поедали их в значительно большем количестве, чем обычно. ДДТ вызвал у ящериц нервные расстройства и ослабление рефлексов, и они чаще оказывались жертвой кошек. Такое массовое истребление ящериц хищников, питающихся гусеницами, которые выедают тростниковые крыши хижин местных жителей, повлекло за собой неограниченное размножение этих гусениц, и крыши стали проваливаться. Вскоре началась гибель кошек в результате отравления ДДТ, вызванного поеданием отравленных тараканов и ящериц, и поселки наводнили крысы, пришедшие из леса и принесшие на себе блох, зараженных чумной палочкой. Как вы думаете, что должна была предпринять Всемирная организация здравоохранения?

Все элементы природы – почва, растения, животные – одно целое, комплекс приспособленных друг к другу взаимодействующих и взаимосвязанных явлений и существ. Чарлз Дарвин в шутку, но как оказалось, совершенно справедливо, что в природе существует биологическая связь между старыми девами и … бараньими котлетами. Обоснуйте это утверждение и найдите связь между старыми девами, опылителями клевера и бараньими котлетами.

Удачное химическое решение некоторых проблем, часто маскирует грозящие мрачные последствия, и как это уже бывало неоднократно, человечество спохватывается с некоторым запаздыванием. Химическая война, развязанная человечеством с вредителями и паразитами, оказалась войной с самим человечеством, потому что в природе нет врагов и друзей, а есть только пищевые цепи. Закончим анекдотом:

- Как вы относитесь к еде?

- Я не отношусь к еде. Я высшее звено в пищевой цепочке.

Но это до поры до времени…

Задание №2: Эти прекрасные образования, словно цветки, расцветают во время изобилия материала.

Что это за цветки? Как они образуются? Каково название каждого цветка?

11 класс

Огненные палочки

Люди рано открыли полезные свойства огня – его способность освещать и согревать, изменять к лучшему растительную и животную пищу. Долгие тысячелетия люди пользовались «домашним огнем», поддерживали его из года в год в своих пещерах, прежде чем сами научились добывать его сами при помощи… Что за чудесный способ и что за чудесные средства использовали наши предки для добычи огня?

В средние века для добывания огня появилось более удобное приспособление – огниво, но и с ним разжигание огня требовало известной сноровки и усилий. Каких именно?

Новую эру открыл случай. Бертолле растирал кристаллы триоксохлората калия в ступке, в которой на стенках осталось небольшое количество серы, не удаленное его помощником от предыдущей операции. Вдруг произошел сильный взрыв, пестик вырвало из рук Бертолле, лицо его было обожжено. Так Бертолле осуществил впервые реакцию с бертолетовой солью, которую в дальнейшем стали использовать различные изобретатели при производстве своих спичек. Напишите уравнение произошедшей химической реакции.

Изобретателями фосфорных спичек являлось несколько человек. Кто они? Они независимо друг от друга предложили на осиновую палочку наносить смесь белого фосфора, триоксохлората калия и клея – гуммиарабика и затем высушивать смесь. Такие спички воспламенялись уже при легком трении о любую поверхность, достаточно твердую. Какими реакциями вызывалось воспламенение?

Фосфорные спички были очень опасны: они легко возгорались, часто ими отравлялись малые дети (белый фосфор – сильный яд!), бравшие спички в рот. Поэтому спичечные головки стали излюбленным средством для… Чего?

Спички, лишенные вышеприведенных недостатков, начали выпускать в Швеции, поэтому они и получили название «шведских, хотя их изобретатель Рудольф Бёттгер был немцем. Он разделил горючий состав спичек на две части: головку спички и намазку боков коробки, в которую спички упаковывались. Он же исключил из состава белый фосфор. Поэтому шведские спички нельзя зажечь трением о любую твердую поверхность. Новые спички горели ровным желтым пламенем. Они не давали ни дыма, ни того неприятного запаха, который сопутствовал фосфорным спичкам. Что являлось главными составными частями головки спички и намазки боков коробки? В чем особенность реакции возгорания «шведских» спичек? Какие дополнительные меры безопасности были предприняты?

В 1919 году в Петрограде, когда спичечные фабрики прекратили работу из-за отсутствия фосфора, появились «макальные» спички. Их изобретатель Гюстав Шансель предложил на конец лучинок наносить смесь бертолетовой соли, серы, горючих веществ (угля, крахмала, сахара) и клея. После высушивания такая спичка загоралась, если её обмакнуть (Во что обмакнуть?)… и тотчас вынуть. Сначала обмазка лучинки начинала трещать и затем вспыхивала. Какие реакции вызывали загорание «макальных» спичек?

Усовершенствованные «макальные» спички стали называть «дьявольскими» и были предметом роскоши у лондонских аристократов. Кто их усовершенствовал? В чем суть его изобретения?

В Петрограде в период разрухи склянку с кислотой заменили стеклянной пробиркой, закрытой корковой пробкой, внутри пробирки находился кусочек асбестовой ваты, пропитанной концентрированной кислотой. Какой? Из такого сосуда кислота не выливалась. Коробку с «макальными» спичками и пробиркой стали называть «хозяйственным запалом».

Спичечное производство с самого начала приняло крупные масштабы, ведь годовая потребность в них исчислялась десятками и сотнями миллиардов штук. Современные спички, которые мы сейчас используем, родом из Швеции. Состав головок спичек и намазки спичечного коробка время от времени меняют, но основные химические ингредиенты остаются неизменными.

Причина их успеха банальна - более высокая безопасность при их использовании. Никто не хочет терять по нелепой случайности ни свое имущество, ни кров, ни близких людей. Но, даже не смотря на относительную безопасность современных средств для разжигания огня, нужно помнить – спички не игрушка!

Задание №2: Наш мир уже нельзя представить без пластмасс.