Текст для справки:
Алмаз – аллотропная модификация углерода. Его назвали "несокрушимый" за наивысшую твёрдость среди природных минералов (10 по шкале твёрдости Мооса), которую обеспечила ему кристаллическая решётка, образованная атомами.
Алмазы – самые популярные и самые желанные минералы, но и среди них есть "звёзды". Одной из самых ярких "звёзд" является драгоценный камень массой 88,7 карат (1 карат = 0,2 г) с богатой историей и именем "Шах", который хранится в Алмазном фонде Московского Кремля. Отличительной чертой этого камня являются три выгравированные надписи на его поверхности.
Ответьте на вопросы и выполните необходимые расчёты.
Часть 1: Выберите неверные утверждения:
Утверждения:
- В отличие от других алмазов "Шах" имеет атомную кристаллическую решётку.
- Алмаз "Шах" при температуре более 850 °C способен сгореть на воздухе.
- Масса алмаза "Шах" составляет 17,74 грамма.
- Гравировки на алмазе могли быть выполнены кварцевым резцом (твёрдость кварца по шкале Мооса равна 7).
Решение Части 1:
1. В отличие от других алмазов "Шах" имеет атомную кристаллическую решётку.
- Из текста известно, что алмаз – это аллотропная модификация углерода, и его твёрдость "обеспечила ему кристаллическая решётка, образованная атомами". Это означает, что все алмазы, включая "Шах", имеют атомную кристаллическую решётку.
- Утверждение "В отличие от других алмазов..." подразумевает, что "Шах" уникален в этом отношении, что неверно. Все алмазы имеют атомную кристаллическую решётку.
- Вывод: Это утверждение неверно.
2. Алмаз "Шах" при температуре более 850 °C способен сгореть на воздухе.
- Алмаз состоит из углерода. Углерод способен гореть на воздухе (реагировать с кислородом) при высоких температурах, образуя углекислый газ (\(C + O_2 \rightarrow CO_2\)).
- Температура горения алмаза на воздухе составляет около 850-1000 °C.
- Вывод: Это утверждение верно.
3. Масса алмаза "Шах" составляет 17,74 грамма.
- В тексте указано: "драгоценный камень массой 88,7 карат (1 карат = 0,2 г)".
- Рассчитаем массу в граммах: \(88,7 \text{ карат} \times 0,2 \text{ г/карат} = 17,74 \text{ г}\).
- Вывод: Это утверждение верно.
4. Гравировки на алмазе могли быть выполнены кварцевым резцом (твёрдость кварца по шкале Мооса равна 7).
- В тексте указано, что алмаз имеет "наивысшую твёрдость среди природных минералов (10 по шкале твёрдости Мооса)".
- Кварц имеет твёрдость 7 по шкале Мооса.
- Чтобы оставить гравировку на материале, инструмент должен быть твёрже самого материала.
- Поскольку твёрдость алмаза (10) значительно выше твёрдости кварца (7), кварцевый резец не смог бы оставить гравировку на алмазе.
- Вывод: Это утверждение неверно.
Неверные утверждения:
- 1. В отличие от других алмазов "Шах" имеет атомную кристаллическую решётку.
- 4. Гравировки на алмазе могли быть выполнены кварцевым резцом (твёрдость кварца по шкале Мооса равна 7).
Часть 2: Выберите свойства, характерные для алмаза:
Свойства:
- Высокая твёрдость
- Нерастворим в воде, но хорошо растворяется в спирте.
- Характерный запах
- Тугоплавкость
Решение Части 2:
1. Высокая твёрдость:
- В тексте прямо указано: "наивысшую твёрдость среди природных минералов (10 по шкале твёрдости Мооса)".
- Вывод: Это свойство характерно для алмаза.
2. Нерастворим в воде, но хорошо растворяется в спирте:
- Алмаз – это ковалентный кристалл, состоящий из атомов углерода. Он химически инертен и не растворяется ни в воде, ни в большинстве органических растворителей, включая спирт.
- Вывод: Это свойство не характерно для алмаза.
3. Характерный запах:
- Алмаз – это твёрдое вещество с атомной кристаллической решёткой. Он не имеет запаха. Запах обычно присущ летучим веществам.
- Вывод: Это свойство не характерно для алмаза.
4. Тугоплавкость:
- Алмаз имеет очень высокую температуру плавления (точнее, сублимации при атмосферном давлении) – около 3550 °C. Это делает его тугоплавким.
- Вывод: Это свойство характерно для алмаза.
Характерные свойства для алмаза:
- Высокая твёрдость
- Тугоплавкость
Часть 3: Определите число атомов углерода в алмазе "Шах":
Дано:
- Масса алмаза "Шах" = 17,74 г (из расчётов в Части 1).
- Алмаз состоит из углерода (C).
- Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль.
- Число Авогадро (\(N_A\)) = \(6,02 \times 10^{23}\) атомов/моль.
Расчёт:
1. Найдем количество вещества (моль) углерода в алмазе "Шах":
\[ n = \frac{m}{M} \] \[ n = \frac{17,74 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 1,4783 \text{ моль} \]2. Найдем число атомов углерода:
\[ N = n \times N_A \] \[ N = 1,4783 \text{ моль} \times 6,02 \times 10^{23} \text{ атомов/моль} \] \[ N \approx 8,900 \times 10^{23} \text{ атомов} \]Округлим до целых без пробелов и других лишних символов, как указано в задании, и запишем число перед \(10^{23}\).
Ответ: Число атомов углерода, образующих структуру алмаза "Шах", составляет 8,900 \( \times 10^{23} \).