Горизонты химииБанк олимпиадМуниципальный этап · 7–8 класс
Задание № 5
2025/26 · Московская область · страница 4
Условие
Задача 5.
Цветное стекло
Стекло – аморфный материал, в основном состоящий из диоксида кремния. Для придания
этому материалу окраски или особых свойств используют некоторые добавки, о которых будет
рассказано в данной задаче.
Для некоторых целей в стекольном производстве используют две добавки А и В, причѐм В –
оксид (негашѐная известь), а А – средняя соль кислородсодержащей кислоты. Атомы металлов,
которые входят в состав этих соединений, являются диагональными соседями в коротко- и
длиннопериодной версиях таблицы Менделеева. При растворении этих двух веществ в воде
выпадает белый осадок С (реакция 1), растворимый в кислотах. Массовая доля металла в оксиде
В составляет 71.43%, а массовая доля металла в A равна 43.40%.
Для придания стеклу окраски, как правило, используют добавки в виде соединений
металлов d-блока. Одно из этих соединений D является фиолетовым пигментом. D образует
минерал пиролюзит, а также образуется в реакции разложения перманганата калия. Металл в
этом соединении проявляет степень окисления +4. D часто путают с другим элементом из-за их
созвучных названий.
Ещѐ одним пигментом является чѐрный оксид E, который в малых количествах окрашивает
стекло в бирюзовый цвет. Это соединение можно получить при высокотемпературном
разложении (реакция 2) соединения F (пятиводного сульфата), которое часто используется
садоводами в качестве фунгицида. Массовая доля металла в F составляет 25.60%.
В качестве красного красителя могут использовать простое вещество G, по свойствам
напоминающее серу. Известно, что в высшем оксиде массовая доля G составляет 62.20%.
Вопросы
1. Определите неизвестные соединения A-G. Ответ подтвердите расчѐтом и
рассуждениями!
2. Напишите уравнения реакций 1-2.
3. Зачем в стекло добавляют соединения А и В?
Самопроверка
Решение и пояснение
Решение задачи 5 (автор: Плешаков Г.А., Степурина М.Д.)
1. Определим оксид В. Пусть общая формула M2 On. Тогда M(M) = (16n/0.7143 – 16n)/2
Для n = 1 M(M) ≈ 20
Для n = 2 M(M) = 40 – Ca ⇒ B = CaO – негашѐная известь
Единственный элемент, являющийся диагональным соседом кальция в обеих версиях
таблицы – это натрий (Na). Определим соль А. Пусть общая формула NanXn−, где X –
кислотный остаток. Тогда М(Х) = 23n/0.434 – 23n
Для n = 1 M(X) ≈ 30
Для n = 2 M(X) = 60 – карбонат-ион ⇒ А = Na2CO3.
При растворении в воде оксида кальция образуется Ca(OH)2, который реагирует с
карбонатом с образованием карбоната кальция: Ca(OH)2 + Na2CO3 = 2NaOH + CaCO3↓
(реакция 1). Нерастворимым веществом является карбонат кальция, С = CaCO3
Определим D: продуктами разложения перманганата калия являются манганат калия,
оксид марганца (IV) и кислород. Также известно, что минерал пиролюзит – это оксид
марганца (IV), а значит, D = MnO2.
Наиболее известным пятиводным сульфатом является медный купорос (CuSO4·5H2O),
который действительно используется в борьбе с грибковыми болезнями растений.
Проверим массовую долю меди: ω(Cu) = 64/(64 + 32 + 4 16+5 18) = 0.256 –
действительно подходит, а значит F = CuSO4·5H2O. Продуктом термического разложения
медного купороса является чѐрный оксид меди (II), Е = CuO.
Простое вещество G по свойствам напоминает серу, возможно, это соседи серы по
группе – селен или теллур. Формула высшего оксида для элементов VI группы – ЭО3.
Для SeO3 ω(Se) = 79/(79 + 3 16) = 0.6220 – точно, значит G = Se.
A B C D E F G
Na2CO3 CaO CaCO3 MnO2 CuO CuSO4·5H2O Se
2. Уравнения реакций:
1) CaO + H2O = Ca(OH)2; Ca(OH)2 + Na2CO3 = 2NaOH + CaCO3↓
Или CaO + H2O + Na2CO3 = 2NaOH + CaCO3↓
2) CuSO4·5H2O → CuO + SO3 + 5H2O
3. Соединения А и В используются для снижения температуры плавления расплава стекла,
и, следовательно, для снижения энергетических затрат на выплавку.
№ Элементы решения Оценка
1. Определены вещества A-G – по 2 балла, если нет подтверждения 14
расчѐтами там, где это необходимо – по 0.75 баллов.
2. Верно записаны уравнения реакций 1 и 2 – по 2 балла, пропущены 4
коэффициенты – по 1 баллу.
3. Верно описано применение А и В – 2 балла. 2
ИТОГО: 20 баллов
