Задание № 1

Задача 1 Самое замечательное и необычное вещество, одно из самых распространенных на Земле химических соединений – вода, простейшее устойчивое соединение водорода с кислородом. Она трижды послужила науке эталоном: эталоном для выбора единицы температуры – градуса Цельсия (ºС), первым эталоном для выбора единицы массы – грамма (г), эталоном для выбора единицы теплоты – калории (кал). Вода относится к сравнительно небольшому числу веществ, легко переходящих все состояния: лёд тает (и превращается в жидкость), вода кипит (и превращается в водяной пар) [1], поэтому ее температура кристаллизации и температура кипения [2] были выбраны шведским астрономом Андерсом Цельсием (1742 г.) за опорные точки стоградусной температурной шкалы, которая значительно позже, с 1948 г. стала официально называться шкалой Цельсия. В 1795 г. за 1 грамм был принят вес 1 см3 «чистой воды при температуре тающего льда», т.е. плотность чистой воды при нормальных условиях была принята равной 1 г/см3. Однако позже обнаружилось, что чистая вода имеет максимальную плотность не при 0 ºС, а при 3,98 ºС (эту плотность и приняли равной 1,0000 г/см3) [3]. Стал известен поразительный факт: в отличие от большинства жидкостей, постоянно расширяющихся при нагревании, жидкая вода при нагревании от 0 ºС до 3,98 ºС уменьшает объём, и только при дальнейшем повышении температуры вода увеличивает свой объём [4]. Необычной, или даже аномальной, способностью воды является ее способность расширяться при замерзании. Например, при атмосферном давлении кристаллизация воды сопровождается увеличением объёма на 9% [5], поскольку лёд имеет меньшую плотность, чем жидкая вода [6]. Жидкая вода обладает очень высокой удельной теплоёмкостью – 4 184 Дж/(кг·К) при 20 ºС [7]. А количество теплоты, необходимое для нагревания 1 грамма воды на 1 ºС при стандартном атмосферном давлении 101 325 Па, используют как внесистемную единицу количества теплоты под названием «калория». Количественный состав воды был установлен как получением, так и разложением её. В этом заслуга принадлежит, прежде всего А.Л. Лавуазье, который показал, что вода образуется не только при сжигании водорода, но и при накаливании оксидов металлов в струе водорода [8]. А изящный опыт по анализу воды А.Л. Лавуазье описал так: «при пропускании водяного пара через раскалённый докрасна ружейный ствол, воды разлагается нацело…; кислород, соединяясь с железом, превращает его в окалину, в то время как водное горючее начало (т.е. водород) переходит в воздухообразное состояние» [9]. Взвешивание всех веществ-участников описанного опыта, позволило А.Л. Лавуазье довольно точно определить состав воды. Вода – реакционноспособное соединение, она способна взаимодействовать с металлами (активными и средней активности) и некоторыми неметаллами [10], с основными и кислотными оксидами [11], с солями [12]. 1. Какими цифрами обозначены физические свойства? 2. Какими цифрами обозначены физические явления? 3. Какими цифрами обозначены химические свойства? 4. Какими цифрами обозначены и химические явления? 20 баллов Решение Физические свойства обозначены цифрами 2, 3, 6, 7. (5 баллов) Физические явления обозначены цифрами 1, 4, 5. (5 баллов) Химические свойства обозначены цифрами 10, 11, 12. (5 баллов) Химические явления обозначены цифрами 8, 9. (5 баллов) 20 баллов