V Открытый краевой конкурс «Этот прекрасный, удивительный и загадочный мир» ХИМИЯ

Задания по химии конкурса «Этот прекрасный удивительный и загадочный мир»

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).

Баллада о гвоздях

Спокойно трубку докурил до конца,

Спокойно улыбку стер с лица.

«Команда, во фронт! Офицеры, вперед!»

Сухими шагами командир идет.

И слова равняются в полный рост:

«С якоря в восемь. Курс – ост.

У кого жена, брат –

Пишите, мы не придем назад.

Зато будет знатный кегельбан».

И старший в ответ: «Есть, капитан!»

А самый дерзкий и молодой

Смотрел на солнце над водой.

«Не все ли равно,- сказал он,- где?

Еще спокойней лежать в воде».

Адмиральским ушам простукал рассвет:

«Приказ исполнен. Спасенных нет».

Гвозди б делать из этих людей:

Крепче б не было в мире гвоздей.

Николай Тихонов

А если мы всерьёз зададимся вопросом: А насколько мы, люди, - железные? Того железа который содержится в нашем теле хотя бы на один гвоздь хватит или нет?

Поедание земли вошло в культуру многих народов. "Ешь землю!" - так восклицали наши предки, желая проверить истинность сказанных соплеменником слов. Подразумевалось, что отведать такой гадости можно было только за правое дело и слово. И совершенно напрасно - блюда из глины и земли испокон века были источником минеральных веществ, жизненно необходимых для человека. А может ли человек съесть гвоздь без особого вреда для себя?

А Вам слабо, забить гвоздь на все проблемы!? Речь не о каких-то специальных патентованных гвоздях – о самых обычных, которые плотники заколачивают в доски. В нашем случае забить их надо так, чтобы концы торчали. Лежать на гвоздях могут не только йоги. С некоторых пор это стали делать самые обычные люди, решившие, что гвоздележание полезно для тела и души. Более того, появились даже фанаты этого занятия, которые признаются, что подсели на гвозди так же, как другие – на баню или фитнес. Насколько опасно лежание на гвоздях? И в чем, собственно, загвоздка?

Наш мир полон гвоздей. Куда не пойдешь, куда не явишься, везде можно наткнуться на его, красавца, торчащего из стены или пола. Если гвоздь вбить во влажное дерево, то ржавчиной покрывается та его часть, которая находиться внутри дерева. Чем это можно объяснить? Анодом или катодом является эта часть гвоздя? Составьте электронные уравнения соответствующих процессов.

Не так редко, что какой-то гвоздь, вбитый в стену, во время очередной перестройки или перестановки становится не нужным или что ещё хуже, просто мешает. Какие физические и химические способы извлечения гвоздей вам известны?

Что древесина, в которую вбит гвоздь, горит, или там нефть горят – это привычно. А может ли гореть сам гвоздь? Если да, то кто из вас наблюдал этот процесс?

Ржавый гвоздь, ржавый мост, ржавый забор, ржавый корабль. Почему всё железное ржавеет и что же такое ржавчина? С ржавчиной можно и нужно бороться. Как можно очистить железный гвоздь от ржавчины химическим путем?

Вероятность наступить на ржавый гвоздь достаточно велика. Чем опасна такая ситуация? Как помочь человеку, наступившему на ржавый гвоздь?

Может ли ржавый гвоздь принести хоть какую-то пользу? Ржавый гвоздь в горшке не образует железа в хелатной форме, которая усваивается растениями. Но, несмотря на это, цветоводы засовывают ржавые гвозди в горшок, и это благотворно влияет на растения. Проясните кто-нибудь ситуацию.

Подсчитано, что на каждого жителя нашей планеты произведено более 10 миллиардов кремниевых транзисторов. Транзисторы держат несомненную пальму первенства среди всех технических изделий на Земле. Их гораздо больше, чем было произведено, к примеру, гвоздей за всю историю человечества. Но гвозди человечество использует с давних пор, поэтому наткнуться на старый и ржавый гвоздь на даче или дома можно гораздо чаще, чем найти валяющийся старый транзистор. То-то!

Задание №2: Удивительные и впечатляющие пейзажи, созданные самой природой, разбросаны по всему миру. Потрясающие пруды неестественных пурпурных оттенков – еще одно невероятно захватывающее зрелище, расположенное в Сан-Франциско. Что это за пруды? Почему они такого цвета?

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).

Необъятные богатства Хозяйки Медной горы

Уральские легенды рассказывают о Хозяйке Медной горы – невероятной красавице с зелёными, цвета малахита, глазами. Она жила под землёй в комнатах, украшенных самоцветами и драгоценными камнями, и охраняла подземные богатства. Говорят, что если к ней, под гору, через шахты и штольни забирались плохие, злые люди, то она была беспощадна – обрушивала своды шахты или начинала водить непрошенных гостей по подземным лабиринтам до изнеможения, пока они окончательно не сбивались с пути и уже не могли выбраться из-под земли. Но когда ей встречался добрый, открытый, честный человек, то она щедро вознаграждала его, открывая ему несметные богатства.

Наверное, такой мастер (Бажов в своих сказах, его назвал Данило) встретился Хозяйке Медной горы много-много лет назад на Гумешевском руднике, который расположен недалеко от Екатеринбурга. Рудокопам неожиданно открылись пласты малахита невероятной красоты. Когда это было? Какова химическая формула данного минерала? Откуда минерал получил свое название «малахит»?

Кто хоть раз видел русский малахит, тот никогда не забудет этот изумительный по красоте камень, который ни с чем не спутаешь. Тёмно-зелёные и светло-зелёные волны бегут по поверхности камня, складываясь в изысканные узоры. В природе он встречается в основном в виде сросшихся мелких кристаллов и включений в породы, в землю и в отличие от уральского малахита ценности ювелирной никакой не имеет. Какой максимальной величины были добыты камни из малахита?

Другой человек, который полюбился Хозяйке Медной горы – минералог Кеммерер открыл зеленого цвета минерал и назвал его волконскоитом. Когда, где был найден минерал? В честь кого данный минерал получил свое название? Приведите его химическую формулу.

В горах Урала можно найти змеевик. Его ещё называют… Кстати, перечислите другие названия данного минерала. Какова его химическая формула?

Минерал имеет зеленовато-желтый цвет с золотистым отливом и легко расщепляется на тончайшие эластичные волокна. По преданию демидовские мастера соткали из него скатерть удивительной красоты. Во время визита Петра I Никита Демидов нарочно залил скатерть вином и жирной подливой и сказал, что «выстирает» её огнем. Когда услуги убрали посуду, он сдернул скатерть со стола и бросил в пламя камина. Быстро выгорели жиры и винные пятна. Демидов выхватил скатерть из огня, встряхнул и снова накрыл стол, вызвав изумление царя.

Ещё одна гордость Урала - очень твердый минерал, обладающий высоким светопреломлением и исключительным разнообразием красок – александрит. В честь кого назван этот минерал? Когда он найден? Какова его химическая формула?

При дневном освещении александрит имеет темно-зеленый свет, вызванный примесью хрома, а вечером, при искусственном освещении, камень кажется красным.

Нельзя обойти вниманием ещё один минерал Урала - горный хрусталь. Прозрачный, как вода, и бесцветный кристалл не является редкостью. Его находили и раньше. Разновидностью какого минерала является горный хрусталь? Какова его химическая формула?

Окрашенные прозрачные разновидности этого минерала являются также драгоценными камнями. Назовите их.

Но особенно ценен другой прозрачный минерал. Он настолько чист и прозрачен, что, будучи опущен в чистую  воду, становится незаметен. Но ценится не это его свойство, а совсем другое… Какое именно? Как называют этот минерал? Приведите его химическую формулу.

Есть на Урале и топазы. Название минерал получил по месту его первой находки. Где его нашли? Наиболее популярная прозрачная драгоценная разновидность топаза имеет золотистый цвет. Реже встречаются красные и фиолетово-красные топазы. Приведите химическую формулу топаза.

Многовековые поиски сокровищницы Хозяйки Медной горы увенчались успехом. Это место стало теперь единственным в мире минералогическим заповедником, где сохранилось более 400 старинных копей. Здесь обнаружено свыше 270 минералов, из них 17 – впервые. Что это за место?

Почему-то мне кажется, что до сих пор не найдены главные сокровища Хозяйки Медной горы. То, что найдено, это лишь то, что просыпано, когда она ретировалась от слишком рьяных и слишком многочисленных охотников за её богатствами. Поэтому самые главные находки впереди. Кто ищет - тот всегда найдёт! А если ей встретится человек с добрым и открытым сердцем, то Хозяйка Медной горы сама готова открыть ему свои несметные богатства. Помните об этом…

Задание №2: На фотографии запечатлено одно из древнейших занятий человека. Что это занятие? Какие из операций технологического процесса мы видим?

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).

Наткала б я полотна…

Счастлив тот химик, которому удалось раскрыть тайны природы и расшифровать формулу природного вещества. Ещё более счастлив тот, кто мог синтезировать это вещество в лаборатории из подручных реактивов, ведь благодаря его труду мы можем не тревожить природу, не брать у неё лекарства, красители, витамины и волокна, а делать их сами. Но безмерно счастлив тот, кто сумел синтезировать вещество, которого нет в природе, но которое нужно людям. Благодаря таким исследователям химики и технологи создают параллельный мир, так похожий и не похожий на природу.

Параллельный мир, созданный химиками, начинается в шкафу, где хранится одежда. Давайте-ка в него заглянем и изучим этикетки, которые торчат с изнаночной стороны рубашек, брюк, кофточек и платьев. Ну и что вы разглядели? Что там написано? Наверняка, вам попались слова «хлопок», «лён», «шерсть», «шёлк», «вискоза», «полиамид», «полиэфир», «полиакрилонитрил», микрофибра и другие мудрёные названия. Что они означают?

Хлопок —волокно растительного происхождения, покрывающее семена хлопчатника, похожее на вату. Во время созревания, хлопковое поле похоже на белое пушистое облако, лежащее на земле. Что собой представляют собой волокна хлопка?

Лен – это симпатичное растение с мелкими синими цветочками. Когда оно цветёт, поля льна становятся похожими на сине-зелёную морскую гладь, по которой ветер гоняет волны. Что собой представляют собой волокна хлопка?

Природные волокна, из которых можно делать ткани и одежду, мы берем не только у растений. Животные тоже мастера по этой части. Остриг барана, отмыл шерсть, расчесал, и пряди нити, сколько хочешь. А уж из шерстяных нитей можно связать или соткать всё, что угодно. А из чего сделана шерсть?

Между прочим, шёлк – это тоже волокно животного происхождения. Только производит его червячок по имени тутовый шелкопряд. Он питается листьями тутового дерева, поэтому его можно выращивать только в тёплых странах, где такие деревья растут. Откуда берется этот червячок? Подросшие и сытые червяки в нужное время начинают плести кокон. Они выдавливают из себя тончайшую белковую нить и опутываются ею от хвостика до головы. Какой длины может достигать эта нить?

Природные волокна, которыми делится с нами природа, хороши, нет слов. Но где же взять столько хлопка, льна, баранов с козами и тутового шелкопряда, чтобы одеть каждого жителя планеты в одежду из природных волокон? Ведь нас уже больше 7 миллиардов.

Эту проблему может решить химия, ведь она как наука «должна служить для пользы народной» (Д. И. Менделеев). Нужны искусственные волокна. Где их взять? Или как их сделать? Решение было на поверхности и его нашёл… Как зовут ученого создавшего первую искусственную ткань?

С тех пор ученые сделали большой шаг на пути синтезирования искусственных волокон. Предела совершенствованию технологий по созданию новых не существовавших в природе тканей, как оказалось, нет предела. Множество искусственных тканей получаемые из различных волокон, можно разделить на несколько больших групп: искусственные волокна, синтетические волокна, минеральные волокна. В чем их главное отличие друг от друга? Приведите примеры тканей для каждой из классификационных групп.

Одежда, созданная известными модельерами, поражает воображение. Новые ткани дают новые возможности для воплощения самых смелых замыслов, как для отечественных, так и зарубежных кутюрье. Но чтобы выглядеть красивым или красивой одной одежды недостаточно. Умение одеваться – умение создавать новый, порой неожиданный образ самого себя любимого. Успехов вам в создании образа наиболее точно выражающего вас - ваш духовный мир!

Задание №2: На фотографиях изображены два фрагмента технологического процесса, который известен уже несколько тысячелетий. Процесс давно механизирован, но основные этапы этого процесса не изменились с давних пор. Что изготавливают эти два разных человека? Фотографии сделаны в разных странах.

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).

Император Силиконовой долины

Твердый песок и мягкая глина, горный хрусталь и скалы, кварц и драгоценный камень аметист… Этот ряд можно было бы продолжать долго.

Компьютер, сотовый телефон, телевизор, чайная чашка, зеркало и кувшин… Этот ряд тоже можно продолжить практически до бесконечности.

Что их объединяет?

В чистом виде этот химический элемент был получен… Кстати, кем и когда?

В истории человечества на разных этапах он сыграл огромную роль. На протяжении многих тысячелетий своей начальной истории люди не знали употребления металлов. Основным материалом для изготовления первых орудий труда служил камень. Не из каждого камня можно сделать хорошее орудие труда. Берега морей, русла рек, особенно русла горных потоков, богаты галькой разных размеров, форм, цветов и пород. Обкатанная форма этих камней очень удобна для захвата их рукой. Поэтому именно овальные уплощенные гальки послужили древнему человеку материалом для изготовления его первого рабочего инструмента – ручного рубила. Только самые ранние рубила были изготовлены из гальки, значительно позже человек освоил обработку этого материала, который…  Кстати, как его всё же называют? Какова технология изготовления древнего рубило?

Ручное рубило было первым великим изобретением древнего человека, значительно облегчившим его жизнь. При помощи рубила, держа его различно, то за тупой, то за острый конец, можно было растирать и размельчать растительную пищу, соскабливать и очищать кору, раздроблять орехи, отделять корни и ветви, взрыхлять землю в поисках корнеплодов, убивать мелких животных.

При обработке материала, который являлся разновидностью кремнезема, люди, наткнулись на побочный эффект, который сразу же нашел своё применение и очень сильно изменил быт первобытных людей. Что этот за эффект? Как называется изобретение, сделанное в древности людьми?

Финикийцы новое применение ему нашли случайно. Как гласит легенда, финикийцы везли на своем корабле куски природной соды. Какое современное название природной соды? Напишите её химическую формулу. 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. Как называется полученное вещество? Также напишите химическое уравнение реакции.

Новую профессию кремний получил в XX веке, когда в электронике наступила эпоха полупроводников. Из него делают диоды и транзисторы. Подсчитано, что на каждого жителя нашей планеты произведено более 10 миллиардов кремниевых транзисторов. Транзисторы держат несомненную пальму первенства среди всех технических изделий на Земле. Их гораздо больше, чем было произведено, к примеру, гвоздей за всю историю человечества. Что такое транзистор?

Чтобы получить кремний в том виде, который мог бы удовлетворить электронщиков, химикам пришлось крепко потрудиться. Мало того что он должен быть суперчистым, то есть содержать строго определённые примеси в количестве не более одного атома примеси на миллион атомов кремния. Но кроме этого, всё электронное устройство должно быть собрано на одном цельном кристалле кремния. Как вырастить такой кристалл? Как устроен кристалл кремния? Почему таким же образом нельзя выращивать кристаллы алмаза?

Но это только полдела. Ведь кристалл ещё нужно разрезать на пластины толщиной менее одного миллиметра. С помощью чего можно разрезать кристалл кремния?

После тщательной полировки пластин на их поверхности начинают собирать транзисторы. Как вы думаете, сколько транзисторов размещается на одном квадратном сантиметре современных чипов? Более ста миллионов! А размер самого транзистора настолько маленький, что его невозможно разглядеть в самый лучший оптический микроскоп. Как же технологи ухитряются собирать такие маленькие устройства? В чем суть этой технологии?

Содержание кремния в земной коре составляет ≈ 30%. Он у нас всегда под ногами. С развитием наукоемких технологий, то, что однажды было ничего не стоящей кучей песка, теперь может быть продано  за  тысячи  долларов  за  грамм,  и  способно  в  считанные доли секунды рассчитать число Пи с точностью до тысячи знаков.  В этом главное отличие наукоемких технологий – данные технологии позволяют производить богатства из того что у нас под ногами, из того что не имеет для обывателя никакой ценности. Эта привилегия - для умных людей!

Задание №2: Перед вами постельные комплекты из различных тканей естественного происхождения. Вам необходимо определить тип ткани и описать качества этой ткани.