ВсОШ 2025, РЭ, 10 класс, №1

Притягательный элемент

10-1: схема или рисунок к условию, фрагмент 1, страница 2

Металл достаточно редкий, по распространенности в земной коре (по Taylor). В соединениях для него характерна в основном одна степень окисления. Самым важным из его соединений является оксид (рис. : это диэлектрик с минимальным коэффициентом теплового расширения, материал для инфракрасных лазеров, а стеклам, содержащим этот оксид, свойствен «александритовый эффект». Названия Рис. . Элементарная ячейка стёкол и лазера происходят от названия элемента . кристаллической решетки оксида металла Элемент слабо радиоактивен за счет радионуклида *Х (содержание в природной смеси из семи изотопов ат. %) – самого легкого из известных α-излучателей, в котором числа нейтронов и протонов относятся как : = лет, энергия α-частиц Тα = МэВ). При α-распаде *Х образуется стабильный изотоп элемента , для которого характерны степени окисления и . В природе , и их многочисленные «одногруппники» встречаются вместе. Мощные постоянные магниты состава , получили свое название от элемента (индексы и – натуральные числа) получают спеканием металла с простыми веществами и в печи. В магните массовая доля составляет %. При растворении магнита массой г в горячей концентрированной азотной кислоте (р-ция получаются вещества , и . После упаривании азотнокислого раствора и аккуратного разложения твердого остатка, получается смесь твердых веществ , и , принадлежащих к одному классу неорганических соединений массой г (р-ции . Степени окисления элементов , и одинаковы. Эта смесь частично растворяется в водной щелочи (р-ция , а масса нерастворившегося остатка составляет г. При спекании может реагировать с и .

Вопрос . Определите соотношение элементов в оксиде элемента .

Соотношение :.

Обоснование и расчёты приведите в полном решении.

Войдите, чтобы проверять ответы

Вопрос . Определите металл и его радионуклид *Х. Свой ответ обоснуйте. Напишите уравнение радиоактивного распада *Х.

Металл .

Обоснование и расчёты приведите в полном решении.

Войдите, чтобы проверять ответы

Массовое число радионуклида .

Войдите, чтобы проверять ответы

Вопрос . Рассчитайте удельную активность (Бк/кг) природного изотопного состава и начальную скорость α-частиц (км/с).

Удельная активность, Бк/кг (до сотых).

Обоснование и расчёты приведите в полном решении.

Войдите, чтобы проверять ответы

Начальная скорость α-частиц, км/с (до сотен).

Войдите, чтобы проверять ответы

Вопрос . Определите качественный и количественный состав магнита . Свой ответ обоснуйте, приведите расчеты.

Формула магнита.

Обоснование и расчёты приведите в полном решении.

Войдите, чтобы проверять ответы

Вопрос 5. Напишите уравнения реакций – .

Ответ приведите в полном решении в конце задачи.

Вопрос 6. Что такое «александритовый эффект»?

Справочная информация: Период полураспада – время, за которое распадается половина ядер радионуклида. α-частица – ядро гелия-4. Активность А – количество распадов в секунду (единица измерения – беккерель, Бк = , = , где – количество радиоактивных атомов. эВ Дж. Средняя продолжительность года – дней. Число Авагадро .

Ответ приведите в полном решении в конце задачи.

Полное решение задачи.

Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.

Фото или PDF, до 20 МБ на файл, до 10 файлов. Ответ проверят вручную.
Войдите, чтобы проверять ответы
Ответ

Решение

. В элементарной ячейке атома кислорода и два атома . Формула оксида . Следовательно, характерная степень окисления .

. Упоминание многочисленных «одногруппников», намек на неодимовые магниты, неодимовые стекла, неодимовый лазер, позволяют предположить, что – это неодим. Для определения элемента можно также использовать следующие соображения Соотношение нейтронов и протонов или массового числа (МЧ) и числа протонов : характерно для тяжелых элементов (хотя бывают исключения, например, . МЧ должно быть близким к средней молярной массе (изотоп содержится в природной смеси) или выше, так как – α-излучатель Порядковый номер должен быть кратным . Элементы с нечетным номером имеют максимум два природных изотопа, это облегчит поиски (тогда номер кратен «В основном единственная» степень окисления (СО) Итак, порядковый номер кратен (или , МЧ кратно , соотношение МЧ и номера : , СО . Исходя из соотношения МЧ и протонов «подозреваемыми» становятся: – ни СО (как самая характерная), ни МЧ не подходят; – ни СО, ни МЧ не подходят; – СО подходит, МЧ слишком большое (родий моноизотопный элемент); – МЧ подходит, но СО не характерна; – МЧ подходит, СО не подходит; – подходит и СО, и МЧ; – МЧ ниже средней молярной массы, СО подходит; – МЧ ниже средней молярной массы, СО подходит. Не подходят, т.к. при их α-распаде образуются и , для которых СО не характерна. Таким образом радионуклид – , а металл – неодим. Уравнение радиоактивного распада:

. Вычислим удельную активность:

Скорость α-частиц выразим из уравнения их кинетической энергии: Еα =

. При окислении азотной кислотой металлы дают нитраты, неметаллы – оксиды или гидроксиды. И те, и другие при прокаливании дают оксиды состава . Следовательно, количество вещества элемента кислорода в раза больше суммы количества вещества трех элементов (расчеты удобнее вести в ммоль и мг) = = (ммоль) + + = ммоль Один из оксидов растворяется в щелочи, его масса составляет:
= = мг
Судя по массе это оксид , а масса из которой он был получен по условию равна мг, таким образом: M(Z) = = г/моль Таким образом, – это бор. Тогда молярная масса будет равна: = = г/моль Это позволит нам составить систему уравнений: + M(Q) = = г/моль

Выразим из -го уравнения , из первого выразим и подставим полученные значения во второе уравнение:

Выразим M(Q): M(Q) = Вычислим M(Q) перебирая значения :

M(Q)

Подходящее значение M(Q) только при , таким образом формула магнита .

. Уравнения реакций:

. «Александритовый эффект» – изменение окраски камня в зависимости от типа освещения (солнечный свет, электрическое освещение)

1

Состав оксида

1
2

Указание на неодим с обоснованием – балл Верный радионуклид – балл без обоснования – баллов Уравнение радиоактивного распада – балл если не угадан, то верно записанные уравнения α-распада для «подозреваемых» в изотопов – балл

3
3

Верный расчет удельной активности – балла Верный расчет скорости – балла ответы без расчета – баллов

2
4

Определение состава магнита обоснование наличия бора в составе магнита – балл составление системы уравнений для оставшихся элементов – балл определение железа и стехиометрических коэфф. – балл

3
5

Уравнения реакций –

5
6

«Александритовый эффект»

1
Максимум: 15

Похожие задачи

ВсОШ 2025, РЭ, 10 класс, №2

Похожие, но разные Вещества A и mathrm{B} обладают схожими формулами и практически идентичными свойствами. Однако в одном из свойств они кардинально различаются, что и определяет область применения более лёгкого вещества A. Более того, при нагревании до 800{}circmathrm C оно реагирует с г

ВсОШ 2024, РЭ, 11 класс, №3

11-3: схема или рисунок к условию, фрагмент 1, страница 4 Рождение, жизнь и смерть квантовых точек Квантовыми точками называют кристаллы полупроводников нанометрового размера, обладающие способностью к люминесценции. Многие светоизлучающие квантовые точки имеют двухслойную структуру – они состоят из

ВсОШ 2025, РЭ, 9 класс, №1

Химические анаграммы Колба – бокал Уран –нуар Фтор –торф Бром – ромб Известный многим по задачам химик К имел солидную коллекцию простых веществ, которые хранились в полном беспорядке. Это были элементы из 3-6 периодов, и только один элемент из 7 периода. Однажды, химик К попросил своего знакомого «

ВсОШ 2024, РЭ, 9 класс, №4

Дальтониды и бертоллиды Совершенно ясно что в равновесных системах дискретность и непрерывность взаимно сочетаются и существуют друг рядом с другом. Н.С. Курнаков, «Соединение и химический индивид», 1914 г. В 1914 Николай Семенович Курнаков показал, что некоторые твердые растворы могут обладать всем