Задачи с ответами и решениями

Содержание

Предисловие

В начале 1960-х годов в нашей стране была сформирована общегосударственная система предметных олимпиад школьников, которая продолжает успешно функционировать и в наши дни. Сложилась оправдавшая себя пятиэтапная схема проведения химических олимпиад: 1 этап - школьный, 2 - районный, 3 - областной (краевой), 4 - республиканский, 5 - всесоюзный, до 1991 г., сейчас Менделеевская олимпиада стран СНГ. В Российской Федерации республиканскому этапу предшествует окружной, на котором соревнуются старшеклассники, претендующие на участие в республиканском этапе.

Кроме государственных предметных олимпиад, в нашей стране получили широкое распространение олимпиады, которые проводят различные вузы. Цель этих олимпиад - привлечение абитуриентов и профессиональная ориентация старшеклассников. Необходимо упомянуть и о Соросовских олимпиадах по естественным наукам. Их в течение шести лет с большим успехом проводила финансируемая американским предпринимателем и меценатом Джорджем Соросом Международная программа образования в области точных наук.

Плодотворное проведение химических олимпиад на протяжении более сорока лет является несомненной заслугой химической общественности страны, органов народного образования, Менделеевского химического общества и отдельных энтузиастов педагогов и химиков. Некоторые из них внесли выдающийся вклад в олимпиадное движение и поэтому должны быть упомянуты.

Основоположником химических олимпиад в нашей стране стал чл.-корр. АН СССР профессор Александр Петрович Терентьев (1891-1970). Еще в довоенные годы он проводил на химическом факультете МГУ городские олимпиады школьников по химии.

Обращаясь к периоду становления предметных олимпиад учащихся в нашей стране, нельзя не вспомнить и о министре просвещения СССР профессоре химического факультета МГУ, чл.-корр. АН СССР Михаиле Алексеевиче Прокофьеве (1910-1999), который сумел отстоять и провести в жизнь идею общегосударственной системы предметных олимпиад школьников.

Первым руководителем Всесоюзной химической олимпиады в 1966-1976 гг. был профессор МГУ Альфред Феликсович Платэ (1906-1984), благодаря высокому профессионализму, энтузиазму и энергии которого олимпиада окрепла и завоевала высокий авторитет среди учащихся, преподавателей и работников системы народного образования.

Около 12 лет председателем методической комиссии химической олимпиады была профессор Евдокия Михайловна Соколовская, внесшая немалый вклад в олимпиадное движение. Впоследствии этот пост занимали последовательно академики Юрий Александрович Золотов и Анатолий Леонидович Бучаченко, сумевшие в трудный период развала СССР и сопутствующего кризиса сохранить систему химических олимпиад.

Сотни призеров и тысячи участников химических олимпиад прошлых лет в большинстве своем стали известными специалистами, учеными и инженерами, которые продуктивно работают в науке как в нашей стране, так и далеко за ее рубежами. Поэтому можно уверенно предположить, что нынешние старшеклассники, еще только заинтересовавшиеся химией, лет через 10-15 окажутся на ее переднем крае. Но чтобы удачно выступить на олимпиаде, чтобы прийти к финишу в числе первых, а олимпиада - это в значительной мере спортивное соревнование, - надо знать маршрут и препятствия, которые подстерегают каждого участника, надо знать типы задач, уровень их сложности, заготовленные организаторами состязания ловушки и подводные камни. Главное предназначение этого сборника как раз и состоит в том, чтобы познакомить будущих участников химических олимпиад и их наставников с заданиями, предлагавшимися ранее на различных этапах российской химической олимпиады школьников.

Хочется также надеяться на то, что проведение предметных, в том числе химических, олимпиад замедлит наметившийся в последнее десятилетие процесс снижения качества естественно-научного образования в отечественной средней общеобразовательной школе и этот сборник поможет учителям поддержать уровень преподавания химии на должной высоте.

Важнейшая отличительная особенность этого задачника состоит в том, что в нем имеется раздел "Рекомендации к решению задач". Если при попытке решить задачу вы испытываете затруднение, - а так будет довольно часто, - не спешить смотреть в решение в третьем разделе сборника. Ознакомьтесь сначала с советами, которые даны в "Рекомендациях". Почти для каждой задачи вы найдете маленькую подсказку, позволяющую сориентироваться в поиске правильного решения. Не стесняйтесь пользоваться этой подсказкой: многие задачи по-настоящему трудны и, чтобы их решить, необходимо освежить знания, заглянуть в учебники.

Условие каждой задачи заканчивается специальным шифром, приведенным в круглых скобках. Римская цифра означает класс, которому предлагалась задача, буквами обозначен этап олимпиады. Так, шифр (X - обл.) означает, что данная задача входила в комплект заданий для десятиклассников на областной химической олимпиаде.

Читатели этой книжки, как преподаватели, так и школьники, по-видимому, обращали внимание на то, что задачи внутри олимпиадного задания обычно довольно сильно различаются по сложности: наряду с весьма трудными задачами в комплекте имеются и совсем простые, так называемые "утешительные" задачи. Такой подход к формированию комплектов обусловлен тем, что методические комиссии руководствуются в своей работе правилом: часть задач комплекта должна быть обязательно доступна обычному старшекласснику, знакомому только со школьным учебником. Не должно быть участников олимпиады, не решивших ни одной задачи. Это позволяет предохранить от моральной травмы хорошо успевающих в школе учащихся, по не зависящим от них причинам не подготовленных к решению трудных заданий. А для выявления победителей, знающих предмет действительно глубоко, предназначены "дифференцирующие" задачи, решение которых требует знания дополнительной литературы. Поэтому не удивляйтесь, если обнаружите, что задача для IX класса окажется иногда труднее задачи X класса или задача областного этапа сложнее задачи следующего, зонального. При работе с этой книгой следует учитывать, что задачи в каждом параграфе расположены в порядке увеличения сложности. Первые задачи параграфа - "утешительные", а заключительные - "дифференцирующие". В особенности это касается заданий по органической химии.

Хотелось бы дать несколько советов школьникам, которые интересуются химией и задумываются о поступлении в химические вузы.

Успешное выступление на химической олимпиаде означает, скорее всего, что вы действительно достигли заметных успехов в изучении науки. Здесь речь идет, конечно, о довольно высоких этапах олимпиады - областных и выше.

Но не все так просто. Пусть вы попробовали участвовать в химической олимпиаде, даже добрались до областного этапа, но призового места не заняли - не успели решить и половины предложенных задач. Не отчаивайтесь. Дело в том, что олимпиады - это соревнования, в них весьма значителен элемент спорта: сложные задания надо выполнить за относительно короткое время. Здесь побеждает тот, кто обладает "быстрым умом" - быстрой реакцией, умением напрячься, интенсивно сосредоточиться. А как же быть тугодумам, тем, у кого психологический тип личности близок к флегматическому? Ведь скорость соображения еще не означает его правильности. Есть масса людей, в том числе и крупных ученых, которые генерируют интересные и плодотворные мысли и идеи, но делают это медленно. Они не могли бы стать победителями химических олимпиад.

Кроме того, следует помнить, что химия - наука главным образом экспериментальная. Хотя в ней есть несколько разделов, которые могут быть условно объединены под названием "теоретическая химия", не менее 95% всей химии - это прежде всего эксперимент, т. е. работа с основным объектом нашей науки - веществом. И даже чтобы стать химиком-теоретиком, надо сначала получить высшее химическое образование, а это значит среди прочего выполнить массу практических работ по органическому и неорганическому синтезу, химическому анализу, инструментальным методам исследования веществ и процессов. Итак, если вы заметили у себя интерес к химии, прежде всего следует выяснить, как вы относитесь к объекту труда химика - веществу. Если у вас вызывают отвращение запахи, если вам неприятно наблюдать и тем более готовить самому желеобразные скользкие осадки и тому подобные совсем неэстетичные объекты, если у вас не хватает терпения простоять несколько часов у лабораторного стола, чтобы перегнать некую вязкую и дурно пахнущую жижу, - химией вам заниматься не нужно. Помните: химический эксперимент - а без него нет науки - это нудный, тяжелый, иногда опасный и не очень производительный труд. Он действительно чем-то сродни труду повара, а химическая лаборатория и вправду напоминает кухню. А хотите ли вы стать кулинаром?

Значит, прежде чем принимать решение о выборе профессии химика, надо обязательно побывать в химической лаборатории и выполнить несколько экспериментальных работ. А умение решать олимпиадные задачи, даже очень трудные, - необходимое, но недостаточное условие овладения химией.

Задачник можно использовать и в качестве пособия для абитуриентов, планирующих поступать в ведущие химические вузы нашей страны, прежде всего на химические факультеты Московского, Санкт-Петербургского, Новосибирского университетов, Российского химико-технологического университета, в Московскую академию тонкой химической технологии, Высший химический колледж Российской академии наук, Факультет наук о материалах МГУ и др. Умение свободно решать задачи из этого сборника означает высокую вероятность высшей оценки на вступительном экзамене по химии в этих вузах.

Авторы надеются на то, что задачник будет полезен и преподавателям химических кафедр технических и технологических университетов как учебное пособие.

Основная часть собранных в этой книжке задач составлена членами методической комиссии по химии Центрального оргкомитета Российской олимпиады школьников, в которую авторы и редактор имели честь входить много лет. Считаем своим приятным долгом выразить признательность коллегам - членам этой комиссии: Е. В. Бабаеву, И. С. Бадалову, С. 3. Бернадюку, В. И. Бетанели, П. С. Дзюбенко, А. В. Кисину, В. В. Кисину, Г. Н. Кокуевой, Г. В. Кудрявцеву-Эрлиху, П. П. Мельникову, М. Д. Решетовой, А. В. Сапожникову, И. В. Свитанько, И. Ф. Уразовскому. Есть в сборнике и задачи, рекомендованные Российской комиссии методической комиссией бывшей Всесоюзной химической олимпиады. В составе этого коллектива находился ряд выдающихся химиков-педагогов, таких, как профессора В. Б. Голубев, М.Г. Голъдфелъд, П.А.Гуревич, Г.И.Денис, которым, равно как и другим его членам, выражаем искреннюю благодарность.

Г. В. Лисичкин