12 (9-10) «Держись, соломинка!». Если пластиковую трубочку, заткнув с одной стороны пальцем, погрузить другим концом в сосуд с водой, а затем, убрав палец, отпустить, то трубочка может устойчиво балансировать в вертикальном положении, пока она заполняется жидкостью (см. рис. 6, видео на странице: https://youtu.be/Ds3hHoIj3C0). Объясните причину эффекта.
 13 (9-10) «Довесок». Груз массой m прикрепили к нижнему концу недеформированной пружины жёсткостью k и отпустили. Какова амплитуда колебаний груза? Какой станет амплитуда колебаний, если на груз, оказавшийся в верхней точке колебаний, прикрепить без толчка груз такой же массы? Какой станет амплитуда колебаний системы, если массу груза увеличить в два раза не в верхней, а в нижней точке траектории?
 14 (9-10) «В движении». К прямоугольной плавучей платформе прикреплены жёсткие металлические стержни АD и ВС, за которые производится её буксировка (рис. 7). В некоторый момент оказалось, что скорость т. С была равна 1 и направлена параллельно стороне АВ платформы, а скорость т. D – перпендикулярно стержню АD. Определите скорость 2 т. D, если величины АВ, АD, ВС, , и 1 известны.
15 (9-10) «Две в одной». Собирающую и рас се иваю щую линзы Л1 и Л2 с фокусными расстояниями F1 и F2 соответственно разрезали точно напополам, а затем склеили так, как показано на рис. 8. Перечертите рисунок в работу и постройте изображения светящейся точки S в данной оптической системе, учитывая, что оптические оси обеих линз находятся в плоскости рисунка.
 16 (10) «С моторчиком». На равнинной местности с высоты h = 80 м с интервалом t1 = 2 с запустили горизонтально два тела с одинаковой начальной скоростью 0 = 20 м/с. Определите расстояние между телами через t2 = 3 с после броска второго тела, если известно, что второму телу с помощью двигателя сообщалось дополнительное к вертикальному ускорению g = 10 м/с2 постоянное горизонтальное ускорение, также равное 10 м/с2. Считать, что при падении тел на поверхность земли их движение прекращается.
17 (10) «На шарнирах». Система из трёх одинаковых шариков на подвесах находится в неустойчивом равновесии (рис. 9). В некоторый момент времени шарику 1 сообщают очень лёгкий толчок, в результате которого система выходит из равновесия. Считая удары шариков абсолютно упругими, найдите скорость третьего шарика сразу после удара о него второго шарика.
Радиус каждого шарика равен r, расстояние от шарнира до центра шарика равно а, расстояние по горизонтали между соседними шарнирами 1 и 2 составляет l.
Рис. 10 Рис. 11
18 (10) «Обручи и нити». На тонкие и гладкие обручи с радиусами R надевают связанные концами куски лёгкой нити, к которым подвешивают одинаковые грузы массой m. На первом обруче груз подвешивают к ближней к нам стороне нити (рис. 10), а на втором – к обеим нитям сразу (рис. 11). Определите для каждого случая равновесия грузов хотя бы одну возможную длину нити и силу её натяжения.
1
2
3
4
0
0 V2 V1 V
p
Рис. 12
19 (10) «КПД двигателя». Некий двигатель внутреннего сгорания работает в соответствии с циклом, примерная (теоретическая) диаграмма которого изображена на рис. 12. Процесс 1-2 – сжатие горючей смеси (адиабата), 2-3 сгорание (изохора), 3-4 – рабочий ход (адиабата), 4-1 – открывание выпускного клапана и связанное с этим падение давления (изохора), 0-1 и 1-0 – засасывание рабочей смеси и выпуск отработанных газов соответственно. Вычислите КПД двигателя, зная, что V1/V2 = 4, при адиабатическом процессе
TVk – 1 = const, где для горючей смеси и продуктов сгорания k = 1,3.
Рис. 13
С
R
R, Q
r
20 (10) «Зарядка конденсатора». Удалённый полый проводящий шар радиуса R заряжен до потенциала (рис. 13). С помощью длинного проводника к нему присоединяют проводящий шарик радиуса r, который затем вносят внутрь полого шара радиуса R, соединённого через конденсатор ёмкостью С c землёй. Определите напряжение на конденсаторе после трёх переносов заряда. Взаимным влиянием заряженных объектов пренебречь; маленький шарик удерживается с помощью диэлектрической ручки.
Задания подготовили: А.А. Артемьев, Л.И. Василевская, К.А. Коханов, А.Д. Кузнецов, М.П. Позолотина, А.П. Сорокин
ЗАДАНИЯ ВСТУПИТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ХИМИИ
1. (8) В таблице приведена последовательность попарного смешивания разбавленных водных растворов следующих веществ:
|
Na2SiO3
|
K2CO3
|
Na2S
|
КI
|
LiNO3
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Zn(NO3)2
|
5
|
6
|
7
|
8
|
Ca(NO3)2
|
9
|
10
|
11
|
12
|
AgNO3
|
13
|
14
|
15
|
16
|
а) Запишите уравнения возможных химических реакций (1 – 16). Расставьте коэффициенты.
б) Назовите продукты реакций, исключая простые вещества и воду.
в) Укажите типы химических реакций.
г) Если реакция между веществами невозможна, объясните почему.
2. (8) 0,7 моль простого вещества, образованного элементом А, полностью реагируют с 15,68 л (н. у.) кислорода. При этом образуется 46,48 г продукта Б, при взаимодействии которого с водой получается вещество В. Раствор вещества В в присутствии раствора лакмуса приобретает красный цвет.
а) Установите элемент А. Ответ подтвердите расчетом.
б) Укажите формулы и названия веществ Б и В.
в) Приведите уравнения описанных реакций.
3. (8) Смесь хлоридов магния, железа (III) и меди (II) растворили в воде. К раствору добавили избыток раствора сульфида натрия. Масса образовавшегося осадка в 2,51 раз больше, чем его образовалось бы при пропускании через раствор избытка сероводорода. Если в растворе хлорид железа (III) заменить на хлорид железа (II), отношение масс осадков станет равно 3,36.
а) Определите состав исходной смеси хлоридов в массовых процентах.
б) Приведите уравнения реакций, взаимодействия хлоридов с сульфидом натрия и сероводородом.
4. (8) Ученик 8 класса нашел тетрадный листок со следующими записями:
1) х А + 4у БВГх = х А(ВГх)у + у ВГ + 2у БуГ.
2) у АБ + Вх + ГуВ = Бу + Ву + у АВГ.
3) х АБ + у ВГ2уД = х А + Ву + у ГД + х ГуБ.
Попробуйте восстановить запись, зашифрованных уравнений химических реакций. Буквенное обозначение элементов для разных уравнений неодинаково: буква, зашифровывающая в одном уравнении один химический элемент, в другом уравнении может обозначать совсем другой символ. Зато индексы и коэффициенты х и у во всех уравнениях несут одинаковый смысл. Все реакции — окислительно-восстановительные, все вещества — неорганические.
5. (8) Смешали 1,5 объема водяных паров и 1 объем угарного газа. Через некоторое время наступило состояние равновесия.
а) Напишите уравнение происходящей реакции.
б) Определите равновесные массовые и объемные доли компонентов в смеси, если известно, что 80% угарного газа превратилось в углекислый газ.
6. (8-9) Порошок вещества A красного цвета растворили в растворе B (реакция 1). Проведя перегонку, образовавшиеся продукты удалось разделить на две жидкости: C и D. На дне перегонной колбы остался порошок E черного цвета (реакция 2). Жидкость C может взаимодействовать с раствором B с образованием единственного продукта – раствора F (реакция 3). При добавлении к раствору F раствора серной кислоты выпадает белый осадок G и образуется раствор H (реакция 4), в котором порошок вещества A может растворяться, с выделением бесцветного газа I (реакция 5). О газе I дополнительно известно, что он нерастворим в D и имеет плотность по воздуху 1,034.
а) Определите вещества A – I.
б) Напишите уравнения упомянутых реакций.
в) Как называется продукт взаимодействия A и C?
7. (8-9) При гидролизе смеси гидрида и нитрида, с массовой долей нитрида, в 2,56 раза превышающей массовую долю гидрида, образовалась газовая смесь с относительной плотностью по водороду равной 4. Установите состав исходной смеси. Составьте уравнения описанных реакций.
8. (8-9) Лабораторные спиртовки заполняют этиловым спиртом (С2Н5ОН), который сгорает с выделением углекислого газа и воды. Какое суммарное количество теплоты выделиться в течении урока, если на каждом из 15 рабочих столов сгорает по 3,5 г спирта. Какой объем 96% этилового спирта потребуется для нагревания на спиртовке 5 мл воды в пробирке с 22ºС до кипения. Потерями на теплообмен с воздухом можно пренебречь. Дополнительные данные для решения задачи Вы можете найти в справочной литературе.
9. (9) Газ А (н. у.), вызывающий покраснение влажной лакмусовой бумаги, с плотностью по гелию равной 17 эквивалентно реагирует с газом В (н. у.), вызывающим окрашивание бумаги, смоченной раствором фенолфталеина, с плотностью по гелию равной 4,25. В результате взаимодействия образуется растворимое в воде кристаллическое вещество С. Дайте систематические названия веществам А, В и С и представьте их линейные формулы. Логически обоснуйте Ваше решение.
10. (9) Расшифруйте схему превращений:
а) Напишите уравнения соответствующих реакций.
б) Известно, что вещества Х1–Х5 являются углеводородами, а вещества А1–А4 — галогенопроизводными углеводородов. Вещество Х1 содержит 80,00% углерода, а вещество Х2 — 82,76% углерода.
11. (9) Для проведения анализа предложена смесь трех сухих солей белого цвета. Пытаясь узнать состав смеси, члены школьного химического кружка провели несколько серий экспериментов и получили следующие результаты.
1. Анализируемое вещество полностью растворяется в воде; раствор не имеет окраски; его реакция слабощелочная.
2. К части полученного раствора прибавили немного щелочи и слегка нагрели — запаха не обнаружили.
3. При действии на другую часть этого же раствора разбавленной соляной кислотой выпал белый осадок, который отделили центрифугированием.
4. Центрифугат слили с осадка и отобрали из него 5 разных проб:
– к первой пробе добавили раствор карбоната натрия до щелочной реакции — осадка не образовалось;
– вторую пробу обработали разбавленным раствором серной кислоты — осадка не образовалось;
– к третьей пробе прибавили немного разбавленного раствора щелочи — осадка не образовалось;
– четвёртую пробу, предварительно нейтрализовав, обработали раствором гексанитро(III) кобальтата натрия — выпал желтый кристаллический осадок.
– пятую пробу (также предварительно нейтрализованную) обработали раствором гексагидроксостибата(V) калия — выпал белый кристаллический осадок.
5. К осадку добавили концентрированный раствор аммиака – он полностью растворился.
6. Из раствора, полученного при растворении анализируемой смеси, отобрали еще 3 пробы:
– в первую пробу, подкисленную серной кислотой, прибавили раствор иодида калия — крахмальная бумажка посинела;
– во вторую пробу внесли несколько кристалликов хлорида аммония и нагрели до прекращения выделения газа. Затем в раствор добавили щелочь (до сильнощелочной среды) и кусочек алюминия, нагрели — ощутили резкий запах;
– в третью пробу добавили раствор хлорида железа (III), разбавили водой и нагрели — видимых изменений не произошло.
а) Прокомментируйте каждый полученный школьниками результат.
б) Укажите, результаты каких опытов, на Ваш взгляд, не несут дополнительной информации (т.е. их при проведении данного анализа можно было бы не выполнять).
в) Напишите уравнения протекающих химических реакций.
г) Смесь каких веществ, могла быть предложена на анализ.
Примечания: 1) Известно, что количества солей в смеси одинаковы.
2) Следует иметь в виду, что на момент выполнения анализа школьники изучили реакции открытия наиболее распространенных в практике анализа катионов (NH4+, К+, Na+, Ag+, Pb2+, Ва2+, Са2+, Sr2+, Mg2+, Al3+, Cr3+, Fe2+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+, Cu2+) и анионов (SO42–, SO32–, PO43–, CO32–, Cl–, I–, Br–, NO2–, NO3–, CH3COO–).
12. (9-10) При электролизе расплава 6,5653 г вещества на аноде выделилось 0,56 л азота. Определите формулу исходного вещества.
13. (9-10) В каком объеме воды при 20ºС растворится кислород массой 0,5 г, парциальное давление которого равно 267 гПа? Коэффициент растворимости кислорода при 20ºС равен 0,0338.
14. (9-10) Почуяв опасность, божьи коровки выделяют из суставов ног окрашенную в оранжевый цвет ядовитую жидкость, имеющую горьковатый вкус. Действующее вещество данной гемолимфы — алкалоид кокцинеллин.
Синтез кокцинеллина был предложен в 1979 году, отправной точкой послужил диметиловый эфир малоновой кислоты (A). Наиболее важной стадией в данном синтезе является реакция Робинсона-Шёпфа.
а) В первых двух стадиях приведенного синтеза фигурирует метанол. Объясните роль метанола в каждой из этих реакций.
б) Что такое DMFA? Будет ли происходить растворение неорганических солей (например, хлоридов) в DMFA?
в) Превращения С–D, E–F, H–I являются реакциями декарбоксилирования. В чем необходимость прибегать к приведенному методу декарбоксилирования? Можно ли в данном синтезе декарбоксилировать в кислых условиях при нагревании?
г) Расшифруйте цепочку превращений, если G' — катион, а получение вещества Н из G — реакция Робинсона-Шёпфа.
|
