Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете - Илья Леенсон

«Ты взвешен на весах и найден очень легким…»

Студенту понадобилось синтезировать дибромтетракарбонилжелезо Fe(CO)Br2 – промежуточный продукт для дальнейшей работы. В справочнике он прочел: «К раствору пентакарбонилжелеза Fe(CO)5 в гексане прикапывают при охлаждении бром; образуется красный порошок продукта и выделяется СО. Осадок сушат в высоком вакууме». Студент получил осадок и поместил его в стеклянную ампулу, которую подсоединил к вакуумной установке. После тщательной откачки воздуха он отпаял ампулу (ее объем был 70 см3) и взвесил ее на точных весах (получилось 31,681 г). Затем он аккуратно вскрыл ампулу, отрезав ее кончик, и пересыпал полученный продукт в прибор для следующего синтеза, а чтобы узнать массу вещества, взвесил остаток ампулы и отрезанный кончик; получилось 31,567 г. Студент вычел один результат из другого и решил, что масса продукта составляет 0,114 г, но сильно ошибся.

В чем состояла ошибка? Какова на самом деле масса полученного вещества?

«У шкатулки ж тройное дно…»

Юные химики – Виктор, Ксения и Татьяна – решали задачи по химии. На каждую из шести задач все они дали разные ответы. Каждый раз кто-то из них был прав. Выберите верные, на ваш взгляд, ответы и выпишите по порядку имена их авторов. Потом в каждом имени подчеркните букву, порядковый номер которой в имени равен номеру вопроса. Если вы ни разу не ошиблись, то подчеркнутые буквы составят название одного из химических элементов. Обоснуйте выбор правильных ответов и укажите этот элемент.

1. Написаны две структурные формулы:

Чем отличаются эти вещества?

Ксения. Это одно и то же вещество, только по-разному записанное.

Виктор. Это два изомера, отличающиеся температурами плавления.

Татьяна. Эти изомеры отличаются только оптическими свойствами.

2. Имеется 16 атомов радионуклида 25Na с периодом полураспада 1 минута. Сколько атомов останется через 20 минут?

Виктор. Через 20 минут останется один атом.

Татьяна. Через 20 минут все атомы распадутся.

Ксения. Вы оба неправы – ответить точно нельзя.

3. Идеальный газ при постоянном давлении нагрели на 1 ℃, при этом его объем увеличился на 1/300. Какой была температура газа?

Виктор. Здесь необходимо знать массу газа, а этого нет в условии.

Татьяна. Условие противоречит закону Гей-Люссака: объем газа должен увеличиться на 1/273.

Ксения. Газ имел температуру 27 ℃.

4. Реакцию дегидрирования метилциклогексана в толуол проводили в газовой фазе при 200 ℃. Равновесие необходимо сместить в сторону толуола. Как это сделать?

Виктор. Надо подобрать катализатор получше.

Ксения. Катализатор здесь ни при чем; лучше всего повысить температуру.

Татьяна. Самый лучший способ – это повысить давление.

5. Кусок металлического цезия хранился в запаянной ампуле. Ампулу вскрыли, извлекли цезий и бросили его в колбу с гексаном.

Что произойдет?

Татьяна. Цезий будет плавать на поверхности гексана и окисляться кислородом воздуха.

Ксения. Цезий упадет на дно колбы и останется там лежать.

Виктор. Цезий – очень активный металл, поэтому его не донесут до колбы – он самовоспламенится на воздухе и сгорит.

6. Метан в восемь раз тяжелее водорода. Намного ли уменьшится подъемная сила воздушного шарика при замене водорода метаном?

Ксения. Подъемная сила уменьшится в восемь раз.

Татьяна. Подъемная сила уменьшится вдвое.

Виктор. Подъемная сила уменьшится в четыре раза.

Детектор лжи

При реакции металлического натрия с некоторым веществом выделился газ. Чтобы узнать молекулярную массу этого газа, вы должны установить истинность или ложность нескольких утверждений, которые приведены ниже. Число истинных утверждений как раз и равно молекулярной массе газа.

Итак, согласны ли вы с тем, что:

а) горение может происходить без участия кислорода;

б) сульфид алюминия можно получить сливанием водных растворов сульфида натрия и хлорида алюминия с последующим фильтрованием осадка;

в) насыщенный раствор может быть разбавленным;

г) медные и бронзовые предметы покрываются со временем зеленым налетом из-за образования на их поверхности слоя оксидов меди;

д) свинцовые белила темнеют на воздухе из-за присутствия в нем сероводорода;

е) водород может вытеснять металлы из растворов их солей;

ж) элементарный иод может вытеснять бром из его соединений;

з) кальций можно осадить из водного раствора кальцинированной соды действием карбоната натрия;

и) существует углеводород состава C3H4, не являющийся производным ацетилена.

А теперь скажите, с каким веществом мог реагировать натрий и какой газ при этом выделялся? (Ответы надо давать на все приведенные вопросы.)

Хитроумная смесь

Смесь этилена и ацетилена объемом 1 л смешали с 2 л водорода и пропустили над никелевым катализатором. При этом объем смеси (измеренный при тех же условиях) уменьшился до 1,4 л. Найдите количественный состав исходной смеси. Можно ли решить эту задачу без громоздких выкладок, в уме?

Два декана

И напоследок вопрос, имеющий отношение скорее к истории, чем к химии. На сайте химического факультете МГУ в разделе «Деканы факультета» сказано, в частности, что профессор Е. С. Пржевальский был деканом с 1939 по 1944 год, а доцент Н. В. Костин – с 1941 по 1945 год. Получается, что несколько лет у факультета было сразу два декана. Как такое могло случиться? Кстати, каково происхождение слова «декан» и что оно буквально означает?

Сад и огород химика

В журнале «Химия и жизнь» однажды был описан такой опыт. «Возьмите морковку. Самую обыкновенную. Отрежьте от нее зеленый хвостик, а вместо него вставьте стеклянную трубку. Если налить в трубку соленую воду, а морковку поставить в стакан с водопроводной водой, то спустя некоторое время вы заметите, что уровень воды в трубке начал ползти вверх».

Получается, что морковка работает как насос, нагнетая воду в трубку.

В популярных книгах по ботанике можно найти описание другого опыта. Если из картофеля вырезать кубик и поместить его в воду, то в пресной воде кубик набухает, в малосоленой не изменяется, а в сильносоленой – съеживается.