УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ

ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10 КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ

УЧЕБНИКЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ

Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21/2003

§ 5.3. Вещество
в кристаллическом состоянии

(продолжение)

Задачи и вопросы

1. Как изменится состояние вещества, если его подвергнуть воздействию очень высокого давления и повышенной температуры?

2. Задача на проверку вашей догадливости. Из шести спичек, скрепляя их пластилином, соберите фигуру, представляющую собой четыре равносторонних треугольника, длина сторон которых равна длине спички. Как называется полученная фигура? Какое отношение имеет это задание к изучаемой теме?

3. Алмаз – самое твердое вещество. Как делают надписи на бриллиантах?

4. Графит удалось перевести в алмаз благодаря использованию очень высоких давлений и температур. Несмотря на достижения современной экспериментальной техники, энтальпия этого перехода непосредственно еще не измерена, тем не менее она известна уже почти полтора века. Как она была определена?

5. Сосуд из железа, снабженный манометром, погружен в кислоту. Железо реагирует с кислотой, и на наружной поверхности сосуда выделяется водород. При этом одновременно давление в сосуде возрастает. Как объяснить это явление?

6. В природе встречается минерал жадеит. Название его происходит от испанского слова, в переводе – «набедренный камень». Цвет кристаллов – зеленоватый или желтоватый, они бывают просвечивающими и непрозрачными. В эпоху неолита люди делали из жадеита примитивные инструменты. Из этого минерала с древнейших времен вырезали также ювелирные и художественные изделия. В Древнем Китае жадеит ценился дороже золота: считалось, что он приносит удачу, заряжает человека энергией, помогает при болях в сердце, снимает бессонницу.
Жадеит относится к силикатам с цепочечной структурой, его формула NaAl[Si₂O₆]. Такую же формулу, но иное строение имеет минерал анальцим Na[AlSi₂O₆], не относящийся к драгоценным камням. Что означают квадратные скобки в этих формулах?
Термодинамические характеристики (298 К) обоих веществ, а также некоторые их свойства приведены ниже:

Твердость определяли по шкале твердости Мооса.

Может ли жадеит, из которого сделано украшение или художественное изделие, самопроизвольно превратиться в анальцим? Как внешне будет выглядеть этот переход, если он возможен? Как влияет температура на возможность этого превращения?
На жадеит очень похож минерал нефрит Ca₂(Mg,Fe)₅Si₈O₂₂(OH)₂. Он очень прочен, и в древности его использовали для изготовления инструментов, а позднее из нефрита стали вырезать украшения. Нефрит значительно более распространен по сравнению с жадеитом, бывает различной окраски, просвечивающий и полупрозрачный.

7. Рассчитайте изменение энтальпии DН при превращении графита в алмаз:

С (графит) = С (алмаз),

на основании следующих данных:

С (графит) + О₂ (г.) = СО₂ (г.),
DН = –393,3 кДж/моль;
С (алмаз) + О₂ (г.) = СО₂ (г.),
DН = –395,5 кДж/моль.

Как влияет температура на превращение графита в алмаз (принцип Ле Шателье)?
Сформулируйте правило расчета энтальпии фазового перехода по значениям энтальпий сгорания вещества в начальном и конечном состояниях.

8. Когда кристалл растет в насыщенном растворе, то вблизи с ним новые зародыши и мелкие кристаллы не образуются. Почему?
Этот вопрос очень сложен, и пока окончательного ответа на него не существует. Возможно, это одно из общих проявлений нашего мироздания. Вдруг вы сможете предложить необычный ответ.
Как вы считаете, жизнь на Земле зародилась в одном месте или в нескольких удаленных друг от друга местах?

9. Что произойдет при внесении в пересыщенный раствор маленького кристалла, если: а) в растворе нет кристалла большего размера, б) в растворе находится другой растущий кристалл?

10. Если кристалл с отбитым кусочком поместить в пересыщенный раствор того же вещества, то сначала восстанавливается поврежденная часть кристалла, и только после этого начинается дальнейший рост кристалла в целом. Как «узнают» отдельные части кристалла, что им можно начинать расти только после «излечения раны»?

11. Луч света падает на поверхность кристалла. Почему угол падения равен углу отражения? Как атомы отражающей поверхности «могут знать», что они обязаны отражать свет в точности под тем же углом, под которым на них падают кванты света? Ведь даже почти идеально зеркальная и гладкая поверхность шероховата!

12. Какое вещество образуется при следующем мысленном эксперименте: в молекуле метана СН₄ все четыре атома водорода замещаются на группы СН₃, так что получается молекула С(СН₃)₄. Далее в этой молекуле все атомы водорода снова замещаются на группы СН₃. Эта операция повторяется до тех пор, пока молекула не будет содержать число атомов углерода, равное числу Авогадро (атомы водорода на поверхности этой огромной молекулы не принимайте во внимание). Какова структура этой молекулы? Можно называть это соединение молекулой? Каков угол между связями?

13. Переведите на русский язык.

О.С.ЗАЙЦЕВ