История химии в вопросах и задачах

Тема «Относительная молекулярная масса. Массовая доля химического элемента»

Задания для работы в парах или группах.

Рассчитайте относительную молекулярную массу вещества.

Определите массовые доли химических элементов в соединениях.

Формула минерала	Цвет	История минерала
Александрит	Объединяет цвета военного флота Российской Империи: зеленый (при дневном освещении) и красный (при искусственном).	Назван в 1842 г. в честь совершеннолетия царя Александра II. Лучшие камни стоят от 6000 до 20000 долларов за карат (0,2г).
Сапфир	Разновидность минерала корунда, синего цвета, по твердости уступает только алмазу.	Большой кристалл сапфира украшал когда-то корону египетской царицы Клеопатры.
Малахит	Зеленого цвета, хрупкий минерал, легко разлагающийся при действии кислоты, даже такой слабой как лимонный сок.	Считается русским камнем. Слава его началась с 1635г. в связи с открытием уральских малахитовых рудников, сейчас полностью выработанных.
Изумруд	Зеленого цвета из-за примеси хрома. Также содержит примеси железа и ванадия.	В изумрудную чашу, по библейской легенде, собрали кровь Христа. Римский император Нерон через изумрудный монокль  наблюдал горящий Рим.
Нефрит	Обладает высокой прочностью, стоек к истиранию. Статуя Будды в Китае – из белого нефрита; надгробная плита на могиле Тамерлана - из темно-зеленого нефрита (в Самарканде).	В Китае – национальный камень: ранее изготавливали монеты и пластины, служившие паспортом для посланцев императора.
Бирюза	Голубого цвета из-за присутствия ионов меди. Неустойчива химически, т.к. впитывает жиры, поглощает влагу, “боится” солнца, взаимодействует с углекислым газом, приобретая зеленый цвет.	В Оружейной палате Московского Кремля хранится трон Бориса Годунова с крупными вставками из отличной бирюзы.

Тема « Кислород. История открытия и исследования».

Информацию по данной теме можно применять в ходе традиционного урока, а так же в конференциях, деловых и развивающих играх.

Тема “Правила техники безопасности при работе в химической лаборатории”.

Исторические факты	Вопросы
У французского химика Шарля-Адольфа Вюрца (1817 – 1884), президента Парижской академии наук, во время опыта при нагревании смеси трихлорида фосфора и натрия в открытой пробирке произошел сильный взрыв. Осколки поранили ему лицо и руки, попали в глаза. Удалить их сразу из глаз не удалось. Постепенно, однако, они стали выходить сами. Лишь через несколько лет хирурги восстановили Вюрцу нормальное зрение.	Как надо было вести процесс, чтобы избежать несчастного случая?
“Я серьезно не знал ни одного сколь-нибудь выдающегося химика, который бы курил”. (В. Оствальд, 1886г.)	В чем причина, на ваш взгляд, негативного отношения к курению химиков?
В химической лаборатории, которой руководил Вильгельм-Фридрих Оствальд, было строжайше запрещено курение. Когда студенты слышали шаги Оствальда, они выбрасывали сигареты в ящики, пускали немного сероводорода или другого сильно пахнущего газа, чтобы заглушить табачный запах.	Прокомментируйте действия студентов с точки зрения техники безопасности и экологии.
Французский химик XVIII в. Пилатр де Розье заинтересовался, что будет, если вдохнуть водород - до него этого никто не пробовал. Нe заметив сначала никакого эффекта, Розье решил убедиться, проник ли водород в легкие. Еще раз глубоко вдохнув водород, он выдохнул его... на огонь свечи.	Что произошло дальше и почему?  Водород был, конечно, смешан с воздухом, и произошел взрыв!
Русский академик Леман умер в результате отравления мышьяком, попавшим ему в легкие и пищевод при взрыве реторты в лаборатории.	Каковы, на ваш взгляд, причины данной трагедии?
Ранняя смерть Шееле в возрасте сорока четырех лет была вызвана, видимо, отравлением впервые полученным им циановодородом  и арсином , о сильной ядовитости которых Шееле не подозревал.  Американский химик Джеймс Вудхауз (1770 – 1809) умер в возрасте тридцати девяти лет от систематического отравления монооксидом углерода СО, не подозревая о токсичности этого газа. Он занимался исследованием восстановления железных руд древесным углем: .	Сформулируйте основные правила работы с ядовитыми и неизвестными веществами.

Тема «Массовая доля вещества, массовый выход»

В задачах закрепляется умение применять следующие понятия: массовая доля вещества, молярный объем, количество вещества, массовый выход, масса веществ, вступивших в реакцию и образовавшихся в результате реакции, массовая доля растворенного вещества.

Содержание задачи	Вопросы задачи
Аммиак получил свое название от древнеегипетского слова «аммониан». Так называли поклоняющихся богу Аммону, которые во время своих ритуальных обрядов нюхали нашатырь, имеющий запах аммиака. Позднее аммиак получали в виде водного раствора при сухой перегонке без доступа воздуха природного азотсодержащего сырья (кожевенные отбросы, кости, кровь с боен и др.). Из одной тонны такого сырья удавалось выделить около 600 кг аммиачной воды, содержащей до 12% аммиака. Эту «воду» продавали как «нашатырный спирт».	Найдите объем, который занял бы аммиак, содержащийся в 600кг аммиачной воды. Найдите массовый выход аммиака из 1т сырья аммиачной воды из 1т сырья. Определите среднее процентное содержание азота в природном азотсодержащем сырье.
Самородное железо на Земле – редкость. До сих пор оно было найдено только на берегу острова Диско вблизи Гренландии и содержало 1% никеля и 0,1% платины. В 1905 г. у острова Русский на Дальнем Востоке обнаружен самородный чугун с содержанием 3,2% углерода.	Рассчитайте, какую массу никеля и платины содержит кусок самородного железа массой 300г. Какова масса углерода в самородном чугуне массой 500г?
Первое оружие было изготовлено в конце V – начале IV тысячелетий до н. э. из природного золота, содержавшего до 18% серебра и других металлов.	Рассчитайте массу серебра в золотом клинке, массой 750г.
Бронза – сплав меди и олова. В древней бронзе, из которой делали более твердое и прочное оружие и посуду, чем из золота и меди, содержалось 2—16% олова.	Найдите минимальную и максимальную массу меди, содержащуюся в бронзовой посуде массой 1кг.
На территории современной Турции за 1900 лет до н. э. в ходу были свинцовые монеты, а обмен свинца на серебро велся из расчета 180 к 1. Серебро в те времена было всеобщим эквивалентом. Его отмеряли четырьмя весовыми единицами: «талант» (30 кг), «мина» (0,5 кг),  «сикль» (8 г), «зернышко» (1/180 доля сикля). «Зернышко» равнялось одному сиклю «черного» свинца.	Рассчитайте количество вещества серебра, содержащиеся в 1 «таланте»; в 1 «мине»; в 1 «сикле»; в 1 «зернышке», если принять, что серебро не имеет примесей. Сколько сиклей свинца равняется 1 «таланту» серебра?
С 1720 г. для производства азотной кислоты начали строить заводы, на которых применялась серная кислота:  Сведения об этой реакции были найдены в записках Петра 1: «Фунт истертой селитры положит в стекляной реторт и взлить на то по малу фунт самого чистого масла купоросного...». Если применять концентрированную серную кислоту («купоросное масло») и чистую селитру (нитрат калия), то «водка» получалась «крепкой» 96 – 98% .	Фунт - 0,4 кг. Рассчитайте, какое количество вещества можно было получить согласно этим записям. Для расчета возьмите массу только одного из исходных веществ. Рассчитайте массу 100% азотной кислоты; Рассчитайте массу 98% азотной кислоты.

Тема «Соли»

Содержание понятия “соль” впервые раскрыл немецкий аптекарь Отто Тахений (1620-1699). В одном из своих сочинений он писал: «Все соли состоят из какой-либо кислоты и из какой-либо щелочи... из этих двух универсальных принципов составлены все тела мира» Найдите неточности в высказывании и объясните свою точку зрения

Исторические названия солей	Вопросы/Ответы
Горькая соль   Слабительная соль Глауберова соль	В медицине до настоящего времени встречаются названия: «горькая соль», «слабительная соль», «глауберова соль». Это декагидрат сульфата натрия , который встречается в природе в виде минерала мирабилита, который добывают в заливе Кара-Богаз-Гол на Каспийском море. Сульфат натрия, входящий в состав глауберовой соли, был впервые получен Иоганном Рудольфом Глаубером при действии серной кислоты на хлорид натрия: Горькой, или английской солью называют также Определите относительную молекулярную массу Рассчитайте массовую долю  воды в мирабилите. Найдите массу сульфата натрия в 2 кг мирабилита. Вспомните свойства кислот и объясните, почему возможна данная реакция.
Лабарракова вода (белящий щелок)   Жавелевая вода (белящий щелок)	Лабарракову воду получают, пропуская хлор в разбавленный водный раствор гидроксида натрия: Используют ее для отбеливания тканей, которое основано на окислении загрязняющих веществ хлорноватистой кислотой , образующейся при действии на гипохлорит натрия всегда присутствующей в воде угольной кислоты: Жавелевую воду получают при пропускании хлора в раствор гидроксида калия: Составьте электронные балансы для приведенных реакций. Почему все же хлорноватистая кислота обладает отбеливающими свойствами? (Слабая, нестойкая кислота, разлагается с выделением атомарного кислорода, который и обладает отбеливающими свойствами    Какие еще, на ваш взгляд, могут протекать реакции разложения хлорноватистой кислоты?(;
Купорос зеленый (Железный купорос) Медный купорос	В делах Аптекарского приказа за 1644г. встречается термин «купорос зеленый». Купоросами в прошлые века называли сульфаты металлов, содержащие связанную «кристаллизационную» воду. Гептагидрат сульфата железа  – железный купорос Пентагидрат сульфата меди – медный купорос В какой из указанных солей процентное содержание воды больше?
Бертолетова соль	Клод-Луи Бертолле (1748—1822) – французский химик, соратник Лавуазье, доктор медицины, член Парижской академии наук и соратник Наполеона, наблюдая за процессами выпадения осадков из растворов в 1801 г. обнаружил, что если насыщать хлором горячий раствор гидроксида калия, то образуются две соли: обычный хлорид калия и новая соль, богатая кислородом и поэтому способствующая воспламенению горючих веществ. Ее назвали «бертолетовой» по имени Бертолле. Это был хлорат калия .Составьте уравнение реакции получения бертолетовой соли и электронный баланс для нее. () Как разлагается бертолетова соль?()

Тема «Неметаллы. Галогены»

Фтор.  Выделение газообразного фтора оказалось одной из самых трудных экспериментальных задач. Фтор обладает исключительной реакционной способностью; он взаимодействует практически со всеми веществами, с которыми соприкасается, причем во многих случаях с воспламенением и взрывом. «Фторос» с греческого – разрушающий. Только в 1886 г. французскому химику Анри Муассану удалось получить фтор – светло-желтый газ со специфическим резким запахом. Однако, когда Муассан докладывал Парижской академии наук о своем открытии, один глаз ученого был закрыт черной повязкой... В 1906 г. Муассан был удостоен Нобелевской премии по химии за способ получения фтора.

Рассчитайте, фтор легче воздуха или тяжелее его?

(Провокационный вопрос) Предположим, мы получили фтор, как вы думаете, где он будет скапливаться, внизу помещения или будет подниматься к потолку? (Так как фтор очень активен, он будет реагировать с парами воды, кислородом воздуха и т.д.)

Определите тип химической связи в следующих соединениях фтора: ,,, .

Хлор   Шведский химик Карл-Вильгельм Шееле так описал опыт, выполненный в 1774 г.: «Я поместил смесь черной магнезии () с муриевой кислотой () в реторту, к горлышку которой присоединил пузырь, лишенный воздуха, и поставил ее на песчаную баню. Пузырь наполнился газом... Газ имел желто-зеленый цвет, пронзительный запах». Только в 1812 г. французский химик Жозеф Гей-Люссак дал этому газу современное название – хлор, что в переводе с греческого означает желто-зеленый.

О каких физических свойствах  хлора вы узнали из сообщения?

Запишите уравнение реакции получения хлора. Составьте электронный баланс.

Бром.  Бром - единственный жидкий неметалл. Считают, что впервые его получил в 1825г. в Германии студент Карл Левиг. Однако первым опубликовал результаты своих опытов другой ученый - француз Антуан-Жером Балар.

Согласно данной реакции, Балар получил бром - темно-бурую жидкость с неприятным запахом («бромос» в переводе с греческого означает зловонный).

Определите тип химической реакции, с помощью которой был открыт бром.

Определите степени окисления элементов в указанной химической реакции.

Какое количество вещества брома мог получить Балар, если бы использовал 206г ?

Йод.  В 1811 г. французский химик-технолог и фармацевт Бернар Куртуа (1777 – 1838), изучая золу морских водорослей, заметил, что при добавлении к ним серной кислоты происходит выделение фиолетового пара неизвестного вещества:

.

Только в 1813 г. другой французский химик Гей-Люссак доказал, что вещество, полученное Куртуа, принадлежит к группе галогенов. Он дал ему имя “иод”, что в переводе с греческого означает фиолетовый.

Определите степени окисления всех элементов в приведенной реакции и составьте электронный баланс.

Определите тип химической связи в каждом веществе, участвующем в данной химической реакции.

Астат.  Возможность существования элемента №85 было предсказано Менделеевым, давшим ему имя «экаиод». Астат был открыт только в 1940 г. В переводе с греческого «астатос» означает неустойчивый. Самый долгоживущий изотоп имеет период полураспада всего 8,3 ч. В земной коре находится в каждый момент времени не более 30 г астата.

Определите, сколько атомов астата находится в земной коре в данный момент времени?

Какие еще частицы образовались в данной реакции? (2 нейтрона)