Задача 1. Неорганическая химия 2

СОДЕРЖАНИЕ

Неорганическая химия 2

Органическая химия 11

Физическая химия 16

Химия и жизнь 18

Дорогие участники!

Во второй теоретический тур включены четыре блока задач: «Неорганическая химия», «Органическая химия», «Физическая химия» и «Химия и жизнь». Каждая задача оценивается в 25 баллов. В Ваш актив будут зачтены четыре (4) решённые Вами задачи с максимальным результатом. Обязательное условие: участники из 9 классов выбирают задачи не менее, чем из двух (2) различных блоков, из 10 классов – не менее, чем из трёх (3) блоков, из 11 классов – не менее, чем из четырёх (4) блоков.

Желаем удачи!

Неорганическая химия

Задача 1

Первые порции советского плутония в 6 и 17 мкг (микрограммов) были выделены Б. В. Курчатовым и Г. Н. Яковлевым в начале 1947 г из образцов урана, облучённого в реакторе Ф-1. Сердечник из металлического урана, покрытый заваренной оболочкой из алюминия, облучался нейтронами в реакторе Ф-1. Использовались блоки диаметром 32 и 35 мм и длиной 100 мм. Первых было в 9 раз меньше, чем вторых. Содержание плутония в облучённом уране составляло по оценкам 100 г на 1 т урана.

На каждую тонну облучённого урана надо было израсходовать 11, 6 т 65 %-ной азотной кислоты, 2, 75 т едкого натра, 11, 0 т ацетата натрия, 0, 46 т 40 %-ной фтористоводородной кислоты, 56 т чистой воды, 20 т водяного пара и 2000 т воды для охлаждения.

Алюминиевую оболочку растворяли в растворе щёлочи. Для предотвращения выделения водорода при растворении алюминия в раствор щёлочи добавляли нитрат натрия. Сердечники облучённого урана растворяли в концентрированной азотной кислоте. Уран и плутоний осаждали из полученного раствора при добавлении ацетата натрия в форме триацетатоуранилата натрия. Из полученного соединения после восстановления до Pu(IV) проводили осаждение фторид-ионами целевого продукта.

1. Запишите ядерную реакцию образования плутония из урана в реакторе.

2. Рассчитайте массу алюминиевой оболочки для 1 т урана, считая толщину оболочки 1 мм, плотность алюминия – 2698 кг/м³, а плотность урана 18950 кг/м³.

3. Рассчитайте минимальное количество (массу) гидроксида натрия, необходимое для растворения алюминиевой оболочки.

4. Запишите уравнение растворения алюминия в щёлочи в присутствии нитрата натрия.

5. Рассчитайте массу нитрата натрия, позволяющего растворить алюминий без газовыделения.

6. Определите массу раствора азотной кислоты, необходимую для растворения 1 т урана, если продуктом является нитрат уранила: UO₂(NO₃)₂.

7. Рассчитайте массу ацетата натрия (CH₃COONa), необходимую для осаждения урана в форме триацетатоуранилата натрия.

8. Запишите уравнения реакций для плутония (рассматривая металлическое состояние как стартовое) в процессе его выделения до тетрафторида.