Съдържание

НОХ 2010, II кръг (областен), 9. клас — Задача 2

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2010

МОМН, 42-ра НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2010 година. Областен кръг, 27-ми февруари. IX-ти клас · 25 т.

Условие

1. Какъв е химичният характер на елемента олово? Като използвате подходящи химични реакции, изразете химичните отнасяния на оловото спрямо солна киселина и натриева основа. Какво е характерно за реакцията на олово със солна киселина? [3 т.]

2. Кои са характерните оксиди и хидроксиди на оловото? Какъв е техният химичен характер? [4 т.]

3. Дайте примери за приложението на оловото в практиката и влиянието му върху околната среда и човека. [2 т.]

В природата оловото е смес от четири стабилни изотопа, като процентният състав на всеки от тях е:

1{,}4\ \%\ {}^{204}_{82}\mathrm{Pb},\qquad 24{,}1\ \%\ {}^{206}_{82}\mathrm{Pb}\ ,\qquad 22{,}1\ \%\ {}^{207}_{82}\mathrm{Pb}\ \text{и}\ 52{,}4\ \%\ {}^{208}_{82}\mathrm{Pb}.

4. Пресметнете средната относителна атомна маса на оловото с точност до първия знак след десетичната запетая. [4 т.]

5. Пресметнете масата на изотопа ${}^{206}_{82}\mathrm{Pb}$ в парче олово, тежащо 2 g. [2 т.]

6. Приложете правилата за строежа на електронната обвивка на атома, като подредете следните атомни орбитали по нарастване на енергията и реда на запълването им с електрони: 3d, 4s, 4d, 4p, 4f, 5s, 5p, 6s. [4 т.]

7. Изразете строежа на електронната обвивка на атомите на химичния елемент олово чрез (пълна или съкратена) електронна формула. [4 т.]

Радиоактивното разпадане на ${}^{238}_{92}\mathrm{U}$ до ${}^{206}_{82}\mathrm{Pb}$ , протича през общо 14 последователни ядрени реакции, като при всяка се отделят $\alpha$ - и $\beta$ -частици. Част от междинните реакции са представени по-долу:

{}^{238}_{82}\mathrm{U}\ldots{}^{218}_{84}\mathrm{Po}\xrightarrow{\ \alpha\ }\ ?\longrightarrow\ldots{}^{206}_{82}\mathrm{Pb}

8. Като имате предвид, че $\alpha$ - частицата представлява ядро на хелиев атом, определете кой е неизвестният химичен елемент в този радиоактивен ред. [2 т.]

Отговори

Решение

Оловото е елемент с двойствен химичен характер и взаимодейства както с киселини, така и с основи:

Реакции с киселини и основи:

$\mathrm{Pb + 2NaOH \longrightarrow Na_2PbO_2 + H_2\uparrow}$ — 1 т.

$\mathrm{Pb + 2HCl \longrightarrow PbCl_2\downarrow + H_2\uparrow}$ — 1 т.

Реакцията с HCl протича по повърхността на метала. Образува се неразтворима сол, което води до пасивиране на метала. — 1 т.

Оксиди: PbO, $\mathrm{PbO_2}$ — 1 т.

Смесени оксиди: $\mathrm{Pb_2O_3}$ , $\mathrm{Pb_3O_4}$ или $\mathrm{PbO.PbO_2}$ , $\mathrm{2PbO.PbO_2}$ — 1 т.

Хидроксиди: $\mathrm{Pb(OH)_2}$ — 1 т.

Оксидите и хидроксидите имат амфотерен характер и също взаимодействат както с киселини, така и с основи. — 1 т.

В древността оловото е използвано за кухненски съдове и водопроводи. Днес се използва при производство на акумулатори, бои, бензин, защитни средства против радиация, тежести в някои видове машини, като например електрокари и др. — 1 т.

Оловото вреди за околната среда и човека. Производството и употребата на олово водят до замърсяване почвите и водите. В организма оловото попада от околната среда и се разнася чрез кръвта до различни тъкани и органи: кости, бъбреци, черен дроб, като нарушава функциите им. Оловото измества калция от костите и се натрупва необратимо в тях, нарушава образуването на еритроцити и др. — 1 т.

Относителната атомна маса е усреднена стойност от атомните маси на отделните изотопи, като се държи сметка за процентният им състав.

$A_r = (0{,}014 \times 204 + 0{,}241 \times 206 + 0{,}221 \times 207 + 0{,}524 \times 208) = 207{,}2$ — 4 т.

$m_{({}^{206}_{82}\mathrm{Pb})} = 2 \times 0{,}241 = 0{,}482\ \mathrm{g}$ — 2 т.
Енергиите на АО нарастват в реда на нарастване на сумата от стойностите на главното (n) и орбиталното (l) квантови числа. Ако за две АО сумата (n+l) е еднаква, първо се запълва АО с по-малко главно квантово число. — 1 т.

АО	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	6s
(n + l)	5	4	5	6	7	5	6	6

2 т.

Ред на запълване с електрони: $4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f$ — 1 т.

$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 4f^{14} 5s^2 5p^6 5d^{10} 6s^2 6p^6$

или $[Xe]4f^{14} 5d^{10} 6s^2 6p^6$ — 4 т.

Хелиевото ядро има 2 протона и 2 неутрона. Следователно отделянето на $\alpha$ частица води до намаляване на поредния номер на елемента с 2 и на масовото му число с 4. Неизвестният химичен елемент е ${}^{214}_{82}\mathrm{Pb}$ :

{}^{238}_{82}\mathrm{U}\ldots{}^{218}_{84}\mathrm{Po}\xrightarrow{\ \alpha\ }{}^{214}_{82}\mathrm{Pb}\longrightarrow\ldots{}^{206}_{82}\mathrm{Pb}

2 т.

Оригинал в Архива: Problems.pdf · официални решения: Solutions.pdf