МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАelc.baa.by/him/Общ хим с осн анал 10.doc · Web viewПримеры контрольных заданий

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра химии

ОБЩАЯ ХИМИЯ С ОСНОВАМИ АНАЛИТИЧЕСКОЙ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Для студентов-заочников специальностей 1-74 03 01 – зоотехния, 1-74 03 03 – промышленное рыбоводство

Горки 2007

Рекомендовано методической комиссией агробиологического факультета 07.05.2007 (протокол № 5).

Составили: О. В. ПОДДУБНАЯ, И. В. КОВАЛЕВА, Т. В. БУЛАК.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31. Общие методические указания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42. Задания для контрольной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1. Атомно-молекулярное учение. Основные классы неорганических соединений . . 73. Химическая связь и строение простых молекул . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104. Химическая термодинамика и биоэнергетика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135. Кинетические закономерности протекания химических реакций и химическое равновесие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176. Растворы и их коллигативные свойства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217. Растворы электролитов и ионные равновесия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258. Окислительно-восстановительные реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289. Комплексные соединения и их свойства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3410. Коллоидные растворы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3611. Основы аналитической химии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

УДК 547+547.19(072)Общая химия с основами аналитической: Методические

указания / Белорусская государственная сельскохозяйственная академия; Сост. О. В. П о д д у б н а я, И. В. К о в а л е в а, Т. В. Б у л а к. Горки, 2007. 52 с.

Приведены указания по изучению дисциплины «Общая химия с основами аналитической» и выполнению контрольной работы, варианты заданий, рекомендуемая литература. Для студентов-заочников специальностей 1-74 03 01 – зоотехния, 1-74 03 03 – промышленное рыбоводство.

Таблиц 7. Библиогр. 12.

Рецензенты: Д. С. ДОЛИНА, канд. биол. наук, доцент; Н. И. МАКСИМОВА, канд. с.-х. наук, доцент.

Составление. О. В. Поддубная, И. В. Ковалева, Т. В. Булак, 2007 Учреждение образования «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», 2007

2

ВВЕДЕНИЕ

Общая химия – наука, объясняющая химические явления и устанавливающая их закономерности на основании общих принципов развития природы и естествознания. Изучение химического состава неорганических веществ и живых организмов, а также закономерностей химических реакций, лежащих в основе биохимических превращений, дает возможность управлять процессами жизнедеятельности с целью повышения продуктивности животноводства, птицеводства и рыбоводства.

В данных методических указаниях, составленных в соответствии со стандартами и объёмом базовой учебной программы, студентам предлагается методика выполнения контрольных заданий по основным разделам дисциплины. Ответ на теоретические вопросы основывается на учебных пособиях и учебниках, приведенных в списке литературы, а также при необходимости на поиске дополнительной информации, использовании приемов творческого мышления. Построение контрольных заданий рассчитано на постепенное усвоение студентами всех тем курса общей химии с основами аналитической. В результате изучения дисциплины студент должен закрепить основные химические понятия и законы, усвоить наиболее важные термодинамические и кинетические закономерности химических процессов, изучить свойства истинных и коллоидных растворов, свойства биогенных элементов и их соединений, представляющих наибольший интерес для специалистов сельского хозяйства.

Будущий высококвалифицированный специалист также должен ознакомиться с применением химических и физико-химических методов анализа при зоотехнических и биохимических исследованиях, а также в исследованиях по контролю окружающей среды в зонах животноводства, птицеводства и рыбоводства.

3

1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Работа с книгой. Изучать курс рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них по программе. При этом следует учесть, что расположение материала курса в программе не всегда совпадает с расположением его в учебнике. При первом чтении рекомендуется не задерживаться на математических выводах, составлении уравнений реакций, а стараться получить общее представление об излагаемых вопросах и отмечать наиболее трудные или неясные места. При повторном изучении темы необходимо усвоить все теоретические положения, математические зависимости, их выводы, а также принципы составления уравнений реакций.

Для наиболее эффективного запоминания и усваивания изучаемого материала следует обязательно иметь рабочую тетрадь и заносить в неё формулировки законов и основных понятий химии, новые незнакомые термины и названия, формулы и уравнения реакций, математические зависимости, их выводы и т. п. Во всех случаях, когда материал поддаётся систематизации, желательно составлять графики, схемы, диаграммы, таблицы. Они очень облегчают запоминание и уменьшают объём конспектируемого материала. После изучения каждой темы необходимо ответить на вопросы для самоконтроля, написать уравнения реакций и решить типовые задачи. Только после этого следует приступать к выполнению контрольной работы.

Контрольные задания. Данный курс объединяет две дисциплины: общую химию и аналитическую. Каждый вариант контрольной работы включает 10 заданий: 9 по общей химии и одно задание включает вопросы программы аналитической химии, состоящее из трех пунктов: а) качественный анализ; б) количественный анализ, в) физико-химические методы анализа.

К выполнению контрольной работы можно приступать только тогда, когда будет усвоена определённая часть курса и тщательно разобраны решения примеров типовых задач по соответствующим темам. Решения задач и ответы на теоретические вопросы должны быть кратко, но чётко обоснованы за исключением тех случаев, когда по существу задания такая мотивировка не требуется, например, когда нужно составить электронную формулу атома, написать уравнение химической реакции и т. д. При решении задач необходимо приводить весь ход решения и математические

4

преобразования. Приводимые в ходе решения (или ответа на теоретический вопрос) значения каждого из используемых физико-химических параметров должны сопровождаться единицами измерения (за исключением безразмерных величин). Все задания должны иметь полные теоретические обоснования решений. В уравнениях привести условия их протекания. Для окислительно-восстановительных реакций нужно приводить уравнения электронного баланса. Ход расчетов и все приведенные формулы следует пояснять и указывать размерность величин.

При оформлении контрольной работы необходимо полностью переписать условие каждой задачи и привести краткое ее решение или теоретическое обоснование полученного результата. При этом должна использоваться тонкая тетрадь в клетку, листы которой должны быть пронумерованы. Писать следует чётко и ясно тёмно-фиолетовыми либо чёрными чернилами. Для замечаний рецензента в тетради необходимо оставлять поля шириной не менее пяти целых клеток. В конце работы привести список используемой литературы с указанием года издания, поставить свою подпись и дату выполнения работы. Можно также выполнить контрольную работу и в компьютерном варианте, соблюдая все требования.

Номера заданий из приведённого общего перечня определяются в соответствии с последовательностью букв фамилии студента по табл. 1.

Первое задание выбирается из табл.1 согласно первой букве фамилии, второе – по второй букве и т.д. Например, фамилия слушателя Иванов. В данном случае количество букв фамилии меньше десяти. Следовательно, первым выбирается задание №8, вторым – №23, третьим – №42, четвёртым – №72, пятым – №93, шестым – №103, седьмым – №128, восьмым – 143. Оставшиеся два задания определяются путём повторного использования букв фамилии с самого начала. В этом случае для слушателя по фамилии Иванов девятое задание – №162, десятое – №192.

задание 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10буква и в а н о в и в а нномер 8 23 42 72 93 103 128 143 162 192

Номера заданий для контрольной работы приведены ниже.

5

Т а б л и ц а 1. Номера заданий для контрольной работы

Буква алфа-вита

Номера заданий

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

б, 1 21 41 61 81 101 121 141 161 181а,ч 2 22 42 62 82 102 122 142 162 182в 3 23 43 63 83 103 123 143 163 183

г,ь 4 24 44 64 84 104 124 144 164 184д 5 25 45 65 85 105 125 145 165 185

ж,щ 6 26 46 66 86 106 126 146 166 186з 7 27 47 67 87 107 127 147 167 187

и,й 8 28 48 68 88 108 128 148 168 188к,э 9 29 49 69 89 109 129 149 169 189л,ю 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190м,я 11 31 51 71 91 111 131 151 171 191н,е 12 32 52 72 92 112 132 152 172 192о, ц 13 33 53 73 93 113 133 153 173 193п,ы 14 34 54 74 94 114 134 154 174 194р,ш 15 35 55 75 95 115 135 155 175 195ф 16 36 56 76 96 116 136 156 176 196

т,ъ 17 37 57 77 97 117 137 157 177 197у 18 38 58 78 98 118 138 158 178 198

с, ё 19 39 59 79 99 119 139 159 179 199х 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Особое внимание надо обратить на доработку контрольной работы после ее проверки преподавателем, так как это является неотъемлемой составной частью изучения материала. Если вам возвращена незачтенная контрольная работа, то при ее доработке нет необходимости переписывать заново условия и правильно решенные задачи. Необходимо выслать на повторную рецензию эту же работу, в конце которой будут сделаны дополнения в соответствии с замечаниями рецензента. Оформить это можно следующим образом: «Доработка к задаче №...». Далее излагается необходимый исправленный текст. При возникновении затруднений следует обратиться за консультацией (письменной или устной) к преподавателю.

6

2. ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

2.1. Атомно-молекулярное учение. Основные классы неорганических соединений

Стехиометрия – раздел химии, который рассматривает количественные соотношения между реагирующими веществами. Теоретической основой расчетов количественных соотношений между элементами в соединениях или между веществами в уравнениях химических реакций являются фундаментальные законы химии.

Задания (1–20)

1)Приведите формулировки основных стехиометрических законов химии: сохранения массы веществ; взаимосвязи массы и энергии; постоянства состава веществ; кратных отношений; объемных отношений; закон Авогадро и следствия, вытекающие из него; закон эквивалентов и расчет молярных масс эквивалента оксидов, кислот, оснований и солей.

Выполните задания из табл.2. 2) Составьте полные ионные уравнения реакций,

соответствующих схемам превращений. Дайте названия исходных и конечных продуктов. 3) Рассчитать факторы эквивалентности и молярные массы эквивалентов веществ.

Методика выполнения

Пример1) Ответ на теоретические вопросы подготовить по учебникам и

учебным пособиям 2) Составьте полные ионные уравнения реакций,

соответствующих схемам превращений. Дайте названия исходных и конечных продуктов.

1 2 3 4Са СаО Са(ОН)2 CaCl2 CaCO3

кальций кальций кальций кальций кальций

оксид гидроксид хлорид карбонат

7

1. 2Са + О2 = 2СаО.2. СаО + Н2О = Са(ОН)2.3. Са(ОН)2 + 2НCl = CaCl2 + 2Н2О. Са2+ + 2ОН- + 2Н+ + 2Cl- = Ca2+ + 2Cl- + 2Н2О.4. CaCl2 + К2СО3 = CaСО3 + 2КCl;

Ca2+ + 2Cl- + 2К+ + СО3 2-= CaСО3↓ + 2К+ + 2Cl- .

3) Рассчитать факторы эквивалентности и молярные массы эквивалентов веществ

а) в соединениях:CrO3: Мэкв(CrO3) = 1/6∙52+1/2∙16 = 16,7г/моль;Mn(OH)4 : Мэкв( 1/4Mn(OH)4 ) = 1/4∙123 = 30,7г/моль;HNO2: Мэкв(HNO2) = 1∙47 = 47г/моль;Ca3(PO4)2 : Мэкв(1/6 Ca3(PO4)2) = 1/6∙310 = 51,7г/моль.б) Молярная масса эквивалента сложного вещества зависит

от химической реакции, в которой принимает участие данное соединение. Например, для калий дигидрофосфата

КН2РО4 + КОН → К2НРО4 + Н2О; калий гидрофосфат

fэкв(КН2РО4)=1/1; Мэкв (КН2РО4) = М(КН2РО4)∙fэкв=136∙1/1 = 136г/моль;количество вещества эквивалента КН2РО4 равно 1.

fэкв (КОН) =1/1; Мэкв (КОН) = 56 ∙ 1/1 = 56 г/моль; количество вещества эквивалента КОН равно 1.

Т а б л и ц а 2. Примеры контрольных заданий 1-20

№ за-да-чи

2) Составьте ионные уравнения реакций, соответствующих схемам превращений. Дайте

названия исходных и конечных продуктов

3) Рассчитать факторы эквивалентности и молярные массы эквивалентов веществ

1 2 3

1 CuCuOCuSO4Cu(OH)2CuOCuCl2

SO2KHSO3K2SO3BaSO3Ba(NO3)2BaSO4

а) в соединениях:SO2, Al(NO3)3, Ba(OH)2 б) по реакции:SO3 + NaOH NaHSO4.

2 MgMgOMg(OH)2MgCl2Mg(NO3)2O2

CCOCO2CaCO3CaCl2CaOHCl

а) в соединениях: Cr(NO3)3, Mg(OH)2, P2O5 б) по реакции: FeCl2+2NaOH2NaCl+Fe(OH)2

3 ZnZnSO4Zn(OH)2ZnOK2ZnO2ZnCl2

PP2O5H3PO4KH2PO4K2HPO4K3PO4

а) в соединениях: Cr2O3, AgOH, Na4P2O7 б) по реакции:Н2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2О

8

П р о д о л ж е н и е т а б л. 2

1 2 3

4 FeFeOFeCl2FeCl3Fe(OH)3Fe2O3

N2NONO2HNO3KNO3KNO2

а) в соединениях: Al(NO2)3, Ba(OH)2, Cr2O3

б) по реакции: CrO3+2NaOHNa2CrO4+Н2О

5 NaNaOHNaClNaNO3NaNO2HNO2

SSO2SO3KHSO4K2SO4BaSO4

а) в соединениях: SO3, H2SiO3, Fe2(SO4)3 б) по реакции:

H3PO4+2NaOHNa2HPO4+H2O

6 CaCaOCa(OH)2CaCO3Ca(HCO3)2CaO N2NH3NH4H2PO4(NH4)2HPO4NH3NH4Cl

а) в соединениях: Fe(OH)3, Na2CO3, Cl2O5

б) по реакции: P2O5 + 3Na2O 2Na3PO4

7 BaBaH2Ba(OH)2BaOHClBaCl2BaSO4

CCO2Mg(HCO3)2MgCO3CO2CO

а) в соединениях:H3PO4, Fe(NO3)3, Cr2O3

б) по реакции: CO2 + NaOH NaHCO3

8 ZnZnCl2Zn(OH)2K2ZnO2ZnSO4Zn SiO2K2SiO3H2SiO3SiO2SiMg2Si

а) в соединениях: Ca3(PO4)2, HClO4, B2O3

б) по реакции:N2O5+Ba(OH)2Ba(NO3)2+H2O

9 AlAl2O3Al2(SO4)3Al(OH)3KAlO2AlCl3

SO2SO3Na2SO4NaHSO4Na2SO4BaSO4

а) в соединениях:CrO3, Ba(NO2)2, H2SO3

б) по реакции: SO3 + LiOH LiHSO4

10 MgMgCl2Mg(OH)2MgOMgSO4Mg(HSO4)2

О2CO2Mg(HCO3)2CO2Ca(HCO3)2CaCO3

а) в соединениях: MnO3, HClO3, BaCl2

б) по реакции: Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O

11 FeOFe(NO3)2Fe(OH)2FeOHClFeCl2Fe NONO2HNO3Cu(NO3)2CuOCu

а) в соединениях: Zn(NO3)2, H4P2O7, Na2Oб) по реакции:H3PO4+NaOHNaH2PO4+H2O

12 CuSO4CuCuOCuSO4Cu(OH)2CuOHCl Cl2HClMgOHClMgCl2Mg(OH)2MgO

а) в соединениях:Cu(NO3)2, SO3, NH4OH б) по реакции:H3PO4+2KOHK2HPO4+2H2O

13 CaCaH2Ca(OH)2(CaOH)2SCaSH2S P2O5H3PO4Na3PO4Na2HPO4Mg3(PO4)2

а) в соединениях:K2CO3, NO2, Al(OH)3, б) по реакции: CO2 + LiOH LiHCO3

14 Cr2O3CrCl3Cr(OH)3KCrO2Cr2(SO4)3BaSO4

а) в соединениях:Ca3(PO4)2, Fe(OH)3, CrO3, б) по реакции:

9

NO2HNO3NH3NH4ClNH3NO Ba(OH)2+H2SBaS+2H2O.

О к о н ч а н и е т а б л . 2

1 2 3

15 FeFeCl2FeCl3Fe(OH)3NaFeO2FeSO4

SH2SKHSK2SH2SCuS

а) в соединениях: B2O3, NH4OH, Li3PO4

б) по реакции: CO2+2NaOHNa2CO3+H2O

16 BeBeOBeCl2Be(OH)2Na2BeO2NaCl SSO2NaHSO3Na2SO3BaSO3SO2

а) в соединениях:K2O, Mn(OH)4 , Al2(SO4)3 б) по реакции:H3PO4+KOHKH2PO4+H2O

17 FeSO4FeFeOFeCl2FeCl3Fe(OH)2Cl PP2O5Ca(H2PO4)2CaHPO4Ca3(PO4)2H3PO4

а) в соединениях:CrO3, Mn(OH)4,Ca3(PO4)2

б) по реакции:N2O5+2KOH2KNO3+H2O

18 MgMgOMg(NO3)2MgCO3Mg(HCO3)2MgO Na2SiO3H2SiO3SiO2K2SiO3CaSiO3SiO2

а) в соединениях: Al(NO3)3, NO2, H4P2O7;б) по реакции: SеO3+Na2ONa2SеO4

9 ZnZnSO4Zn(OH)2ZnONa2ZnO2ZnCl2

CO2KНCO3K2CO3CaCO3CO2CO

а) в соединениях: CuSO4 ,Cr 2 O3, HNO3; б) по реакции: SеO2 +NaOHNaНSеO3

20 CaCa(OH)2CaOHClCaCl2CaCO3Ca(HCO3)2

HNO3NO2HNO2NH4NO2N2NO

а) в соединениях:P2O5, Ca(ClO4)2, Cu(OH)2;б) по реакции: BaO + SO3BaSO4

3. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ ПРОСТЫХ МОЛЕКУЛ

Итогом изучения этой темы является умение составить электронную формулу любого атома, выявить его валентность и возможные степени окисления. Также необходимо иметь ясные представления о сущности химической связи, ее основных типах и их особенностях, зависимости характера химической связи от электроотрицательности соединяющих элементов. В процессе изучения темы студенты знакомятся с основными принципами метода валентных связей для описания структуры молекул и оценки энергии химической связи.

Задания по данной теме представлены в табл.3.

10



ПримерНа теоретические вопросы ответы подготовить по учебным

пособиям.Строение электронной оболочки атомов. Их возможные

валентные состояния. Написать электронные формулы стационарного и возбужденного

состояний атомов (возбужденное состояние показать графически). Указать все возможные валентные состояния. Хлор.

Порядковый номер у атома хлора 17, электронная формула которого 1s22s22p63s23p5.Так как последний электрон находится на р-подуровне, то хлор относится к электронному р-семейству. Распределение электронов по квантовым ячейкам у атома хлора в нормальном состоянии:

1s

2 2s2 2p6 3s2 3p5 3d

имеет один неспаренный электрон, валентность равна 1.Для атома хлора характерно три возбуждённых состояния, которым соответствуют следующие распределение электронов по квантовым ячейкам:Cl*…3s23p4 3d1 – имеет три неспаренных электрона и валентность равна 3.

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 3d1

Cl**…3s23p3 3d2 – имеет пять неспаренных электронов и валентность равна 5.

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d2

Cl***…3s13p3 3d3 – имеет семь неспаренных электронов; валентность равна 7.

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s2 2s2 2p6 3s1 3p3 3d3

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

11

Т а б л и ц а 3. Примеры контрольных заданий 21–40 №

задания Вопросы

Строение электронной оболочки атомов. Их возможные

валентные состояния1 2 321 Элементарные частицы атома и их основные

характеристики. Какова природа химической связи?Хлор, молибден

22 Сущность двойственной природы элементарных частиц. Механизм образования и характеристика ионной связи

Мышьяк, кадмий

23 Квантовые числа и их сущность. Механизм образования и характеристика ковалентной полярной связи

Алюминий, ниобий

24 Модели строения атома. Механизм образования и характеристика ковалентной неполярной связи

Сера, никель

25 Сформулируйте принцип Паули и правило Гунда. Механизм образования и характеристика водородной связи

Кислород, йод

26 Порядок заполнения атомных орбиталей и правило Клечковского. Гибридизация атомных орбиталей

Магний, бром

27 Форма атомных орбиталей и характеристика подуровней. Свойства ковалентной связи

Теллур, железо

28 Электронные семейства элементов. Изобразить строение молекул H2O, НF, N2 с указанием общих электронных пар

Фосфор, цинк

29 Периодический закон Д. И. Менделеева. Современная формулировка. Межмолекулярное взаимодействие

Фтор, олово

30 Структура периодической системы элементов. Механизм образования и характеристика металлической связи

Кальций, криптон

31 В чем заключается физический смысл периодической системы элементов? Донорно-акцепторная связь

Селен, технеций

32 Периодичность. В чем причина периодического изменения свойств элементов? Дипольный момент молекулы

Кремний, палладий

33 Как изменяются радиусы атомов в периодах, в группах? Способы перекрывания атомных орбиталей ( и -связи)

Углерод, никель

34 Изменение металлических и неметаллических свойств элементов. Водородная связь, ее природа и особенности

Сурьма, кобальт

35 Электроотрицательность: изменение в системе. Сформулировать основные положения метода валентных связей

Стронций, марганец

36 Изменение окислительно-восстановительных свойств элементов. Описать электронное строение молекулы BF3

Германий, серебро

37 Изменение характера гидроксидов элементов в периодах и группах периодической системы. Параметры связи

Калий, цирконий

38 Изменение энергии ионизации и энергии сродства к электрону элементов. Типы кристаллических решеток

Бериллий, ксенон

12

39 Вторичная периодичность элементов. Указать тип химической связи в молекулах NCl3, OF2, N2, CO2, CS2

Селен, свинец

40 Диагональное сходство элементов. Влияние типа химической связи в молекуле на физические свойства веществ

Мышьяк, цинк

4. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И БИОЭНЕРГЕТИКА

Общие законы биохимической термодинамики дают зоотехнику, врачу-ветеринару и экологу ключ к пониманию энергетической стороны биохимических реакций в организме, процессов эмбриогенеза, регенерации и старения тканей, аналогичных процессов, протекающих в биосфере, а также дают возможность регулировать эти процессы осуществлением профилактических или исправляющих мероприятий.

При изучении данной темы необходимо знать сущность экзо- и эндотермических реакций, иметь представление о теплотах образования и сгорания сложных веществ. Особое внимание следует обратить на понимание важнейших термодинамических функций химических процессов: энтальпии, энтропии, свободной энергии Гиббса, а также на экзэргонические и эндэргонические реакции. Знать особенности протекания биохимических процессов в организме.




пособиям.Задача. Определить стандартную теплоту образования (Нo) PbO2

по уравнению PbO2(к)+H2(г)PbO(к)+H2O(г), если Нoреакции= –182,8 кДж; Нo (PbO)= –218 кДж/моль; Нo (Н2Ог)= –242 кДж/моль.

Решение

Для данной реакции PbO2(к)+H2(г)PbO(к)+H2O(г) изменение энтальпии = –182,8 кДж;

PbO2(к)+H2(г)PbO(к)+H2O(г) Нoреак.=-182,8 кДж; Нoреакции=Нoпр.–Нoисх.

13

Н0реак.= (Нo(PbO) +Нo(H2O)) – ( Нo(PbO2)+Нo(H2))Подставим известные значения и определим стандартную теплоту

образования (Нo) PbO2

–182,8 = (–218 –242) – (Нo(PbO2) + 0)Нo(PbO2) = –277,2 кДж/моль.

Ответ. Нo(PbO2) = –277,2 кДж/моль.Задача. Определить изменение энтропии (S0) в стандартных условиях для химической реакции 2C(графит)+3Н2(г)С2Н6(г).

Энтропии веществ, участвующих в химической реакции:вещество S Дж/(мольК)С (графит) 5,74Н2 (г) 130,6С2Н6 (г) 229,5

Решение

Для данной реакции 2С(графит) + 3Н2(г) С2Н6(г) изменение энтропии = S0реакции =S0пр.–S0исх.=S0(C2H6)–(2S0(c)+3S0(H2)=

=229,5–25,74–3130,6= –173,78 Дж/мольК.

Примеры контрольных заданий 41–60

41. Что такое энергия? Перечислите ее виды, сформулируйте закон сохранения энергии.

Определите стандартную теплоту образования сероуглерода СS2, если известно, что

CS2(ж)+3O2(г)=CO2(г)+2SO2(г); Н0реакции=-1075кДж/мольН0(CO2)=-393 кДж/моль; Н0(SO2)=-296кДж/моль.42. Что понимается под внутренней энергией термодинамической

системы? Что такое энтальпия? Какая между ними связь?Вычислите Н0 хлорида аммония, если для реакции NH3(г)+HCl(г)NH4Cl(к); Н0реакции= –176,93 кДж/моль;Н0(NH3)= –46,19 кДж/моль; Н0(HCl)= –92,3 кДж/моль.43. Классификация термодинамических систем. Приведите

примеры.Тепловой эффект реакции SO2(г)+2H2S(г)3S(ромб.)+2H2O(ж)

равен –234,50 кДж. Определите стандартную теплоту образования H2S, если Н0(SO2)= –296 кДж/моль; Н0(Н2О)= –285 кДж/моль.

14

44. Сформулируйте первое начало термодинамики. Приведите его математическое выражение.

Вычислите стандартную теплоту образования сахарозы C12H22O11, если тепловой эффект реакции

C12H22O11(к)+12O212СО2(г)+11Н2О(ж)= –5694 кДж;Н0(СО2)=–393кДж/моль; Н0(Н2О)= –285 кДж/моль.

45. Сформулируйте закон Гесса. Укажите условия его применения. Как рассчитываются тепловые эффекты реакций?

Вычислите тепловой эффект реакции Al2O3(к)+3SO3(г)Al2(SO4)3(к),

если известны Н0(Al2O3)= –1675кДж/моль; H0(SO3)= –395кДж/моль; H0(Al2(SO4)3)= –3434 кДж/моль.

46. Укажите связь закона Гесса с первым законом термодинамики.Определите стандартную теплоту образования (Н0) PbO2 по

уравнению PbO2(к)+H2(г)PbO(к)+H2O(г), если Н0реакции= –182,8 кДж; Н0(PbO)= –218 кДж/моль; Н0(Н2Ог)= –242 кДж/моль.

47. Направленность химических процессов. Энтропия как мера неупорядоченности системы. Второе начало термодинамики.

Определите тепловой эффект реакции NaH(к)+Н2О(ж)NaOH(р)+H2(г),

если Н0(Н2Ож)= –285 кДж/моль.48. Что такое параметр состояния? Какие параметры состояния

термодинамической системы являются интенсивными, экстенсивными?

В каком направлении пойдет реакцияSiO2(к)+2NaOH(р)Na2SiO3(к)+H2O(ж),

если G0(SiO2)= –803,75 кДж/моль; G0(NaOH)= –419,5 кДж/моль; G0(Na2SiO3) = –1427,8 кДж/моль; G0(H2Oж)=–237,5 кДж/моль?

49. Перечислите термодинамические параметры, применяющиеся для описания систем, в которых протекает химическая реакция (в том числе и биологических).

Используя значения G соединений, участвующих в реакции C6H6(г)+NH3(г)C6H5NH2(ж)+Н2(г), определите, возможна ли эта реакция, если G0(C6H6)=124,5 кДж/моль; G0(NH3)=16,64 кДж/моль, G0(C6H5NH2) = –153,22 кДж/моль.

50. Какие процессы в термодинамике называются обратимыми, необратимыми? Приведите примеры.

15

Рассчитайте G0 реакции N2(г)+2H2O(ж)NH4NO3к и сделайте вывод о возможности ее протекания, если G0(NH4NO3)= –115,94 кДж/моль; G0(H2Oж)= –237,5 кДж/моль.

51. Понятие о гомеостазе.Определите S системы H2(г)+S(к)H2S(г),

если S0(H2) = 130,6 Дж/(мольк); S0(S) = 31,88 Дж/(мольк); S0(H2S)=205,64Дж/(мольк).

52. Экзэргонические и эндэргонические процессы.Рассчитайте S реакции разложения бертолетовой соли

2KClO3(к)2KCl(к)+3O2(г),если S0(KClO3)=142,97 Дж/(мольк); S0(KCl)=82,68 Дж/(мольк);

S0(O2)=205,03 Дж/(мольк).53. Дайте определение энтропии. Как могут изменяться энтропии

изолированной, закрытой и открытой систем?Рассчитайте значение G0реакции и определите возможность ее

самопроизвольного протекания Fe(к)+Al2O3(к)Al(к)+Fe2O3(к), если G0(Al2O3)= –1576,4 кДж/моль; G0(Fe2O3)= –740,99 кДж/моль.

54. Как изменяется энтропия в процессе жизнедеятельности и гибели живого организма как открытой системы?

Теплота плавления нафталина C10H8 равна 149600 Дж/кг, а температура плавления – 80,4оС. Найдите изменение энтропии при плавлении 3,1 моль нафталина.

55. Понятие: система; гомогенные и гетерогенные системы; открытые, закрытые и изолированные системы.

Вычислите изменение энтропии S для процесса С(графит)+2Н2(г)СН4(г),

если S0(графит)=5,74 Дж/(мольк); S0(H2)=130,6 Дж/(мольк);S0(CH4)=186,19 Дж/(мольк).

56. Что такое свободная энергия Гиббса? Какие значения G0

характерны для равновесного, обратного и прямого процессов.В каком направлении данная реакция

Fe2O3(к)+3H2(г)Fe(к)+3H2O(г)будет протекать самопроизвольно, если G0(Fe2O3)= –740,99кДж/моль; G0(H2O)= –228,8 кДж/моль?

57. Как связана энергия Гиббса химического процесса с константой его равновесия? Значение этого выражения.

16

Удельная теплота плавления свинца 23040 Дж/кг. Температура плавления – 327,4оС. Найдите изменение энтропии при плавлении 250г свинца.58. Макроэргические соединения.

Теплота испарения бромбензола (С6Н5Br) при 429,8оК = 241,0 Дж/г. Определите S при испарении 1,25 моль бромбензола.

59. Особенности протекания биохимических процессов в организме с точки зрения термодинамики. Понятие о гомеостазе.

Вычислите G0 системы С2Н4(г)+Н2О(ж)С2Н5ОН(ж), если G0(C2H4)=68,12 кДж/моль; G0(H2Oж)= –237,5 кДж/моль;

G0(C2H5OH)= –174,77 кДж/моль.60. Экзэргонические и эндэргонические реакции. Сопряженные

процессы.В каком направлении идет процесс

C2H5OH(ж)+3О2(г)2СО2(г)+3Н2О(ж),если G0(C2H5OH)= –174,77 кДж/моль; G0(CO2)= –394,38 кДж/моль; G0(H2O)= –237,5 кДж/моль?

5. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Химическая кинетика – это область химии, которая изучает механизм, скорость и закономерности протекания химических реакций во времени.

Кинетические исследования необходимы для понимания процессов, развивающихся во времени и происходящих в различных живых системах, а также – в окружающей среде. Эти исследования позволят найти причины и механизмы таких процессов, а в тех случаях, когда они вредны, изыскать методы их предупреждения.

При изучении этой темы необходимо обратить особое внимание на закон действующих масс, закономерности изменения условий реакции, на ее скорость и использование принципа Ле-Шателье в различных случаях смещения химического равновесия. Нужно также знать особенности протекания различных типов реакций: простых, сложных, гомогенных, гетерогенных, ферментативных, сопряженных.



17


пособиям.Задача. На сколько градусов следует повысить температуру

системы, чтобы скорость протекающей в ней реакции увеличилась в 50 раз? Температурный коэффициент равен 1,8.

Решение

Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10° скорость большинства реакций увеличивается в 2–4 раза. Математически эта зависимость выражается соотношением υ2 = υ1 γ∆t/10, где υ1 и υ2 – скорости реакции соответственно при начальной (t1) и конечной (t2) температурах; γ – температурный коэффициент скорости реакции, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции с повышением температуры реа-гирующих веществ на 10°С. Правило Вант-Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции.

Применив правило Вант-Гоффа, решим задачу.Скорость протекающей реакции увеличилась в 50 раз, значит

υ2/υ1=50, а γ (температурный коэффициент) равен 1,8.50 = 1,8х, где х =∆t/10 ; (∆t = t1 – t2). Получаем х = 6,6567.

Найдем разницу температур 6,6567 10 = 66,567оС.Ответ: Следует повысить температуру системы на 66,57оС.Задача. Как изменится скорость реакции 2Н2+О22Н2О, если

увеличить давление в 3 раза?Решение

По закону действующих масс для данной реакции скорость равна =k[H2]2[O2]. Пусть до изменения условий концентрация [H2] равна а, концентрация [O2] – в моль/л, тогда 1=kа2в.

После увеличения давления в 3 раза концентрация реагирующих веществ также увеличивается в 3 раза и составляет [H2]=3а; [O2]=3в.

Тогда 2=k(3а)23в; 2=27kа2в.

Сравним =27.

18

Находим, что скорость реакции увеличится в 27 раз.Задача. Равновесие реакции H2+I22HI установилось при следующих концентрациях [H2]=0,5 моль/л, [I2]=0,1 моль/л, [HI]=1,8 моль/л. Определить исходные концентрации йода и водорода и константу химического равновесия.

Решение

Из уравнения реакции следует, что к моменту равновесия израсходовано 0,9 моль/л Н2 и 0,9 моль/л I2:

.

Следовательно, исходная концентрация составляет:[H2]=0,5+0,9=1,4 моль/л; [I2]=0,1+0,9=1 моль/л.

Константа химического равновесия равна

К= = 64,8.


61. Что понимается под скоростью химической реакции в гомогенной и гетерогенной системах? Как изменяется скорость реакции во времени?

Для реакции H2(г)+Cl2(г)2HCl(г) определите изменение скорости реакции, если концентрацию водорода и хлора увеличить в 4 раза.

62. Закон действующих масс. Для приведенных ниже уравнений запишите выражения для скорости реакции по закону действующих масс.

2NO(г)+O2(г)2NO2(г);FeO(к)+CO(г)Fe(к)+CO2(г);

AgNO3(р)+HCl(р)AgCl(к)+HNO3(р).63. Что такое истинная скорость химической реакции? Как

изменится скорость реакции 2SO2(г)+O2(г)2SO3(г), если давление в системе увеличить в 2 раза?

64. Что такое молекулярность реакции? Приведите примеры.19

Для реакции 2NO(г)+O2(г)2NO2(г) определите изменение скорости реакции, если увеличить объем реакционной смеси в 3 раза.

65.Константа скорости реакции. Ее значение. От каких факторов она зависит?

Как надо изменить давление, чтобы скорость реакции CO(г)+H2O(г)СО2(г)+Н2(г)

увеличить в 36 раз?66. Что такое порядок реакции по реагенту? Приведите примеры.Как изменится скорость реакции

MnO2(к)+4HCl(г)MnCl2(р-р)+Cl2(г)+H2O(ж),если концентрацию соляной кислоты увеличить в 2 раза?67. Какие реакции являются реакциями 1-го порядка? Каким

уравнением они описываются?Реакция протекает по уравнению 4HCl(г)+О2(г)2Н2О(г)+Сl2(г).

Через некоторое время после начала реакции концентрации веществ (моль/л) стали равны: [HCl]=0,25; [CO2]=0,20; [Cl2]=0,1. Найдите исходные концентрации HCl и O2.

68. Реакции 2-го порядка и их уравнение.Определите соотношение скоростей реакции H2(г)+Cl2(г)2НCl(г)

в начальный момент времени и в момент, когда прореагирует половина Н2. Начальные концентрации Н2 и Cl2 (моль/л) соответственно равны 0,2 и 0,3.

69. Что такое энергия активации? Как и для чего ее определяют?Как увеличится скорость реакции при повышении температуры с

10оС до 70оС, если =2?70. Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-

Гоффа.Для некоторой реакции =3. На сколько градусов надо повысить

температуру, чтобы увеличить скорость реакции в 81 раз?71. Что такое катализатор и катализ? Приведите примеры

гомогенного катализа.Составьте выражение константы равновесия для следующих

процессов:а) PCl3+Cl2PCl5;б) 3Fe+4H2OFe3O4+4H2;в) CH4+I2CH3I+HI.

72. Сущность катализатора. В чем особенность гомогенного катализа?

В каком направлении будет смещаться равновесие реакцииCH4+H2OCO+3H2

20

при уменьшении объема в 3 раза? 73. Опишите основные особенности ферментативного катализа. Приведите примеры процессов, протекающих под действием ферментов.

Равновесные концентрации веществ, участвующих в реакции CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O, = (моль/л):

[CH3COOH]=0,02; [C2H5OH]=0,32; [CH3COOC2H5]=0,08.Найдите начальные концентрации CH3COOH и C2H5OH. Рассчитайте константу равновесия.

74. Какие вещества называются ингибиторами? Где они применяются? Исходные концентрации азота и водорода равны соответственно 5 и 6 моль/л. Найдите их равновесные концентрации в реакции синтеза аммиака, если равновесная концентрация аммиака равна 3 моль/л.

75. Что такое обратимые химические процессы и химическое равновесие?

При равновесии в системе 2NO(г)+O2(г)2NO2(г) равновесные концентрации равны (моль/л): [NO]=0,1; [O2]=0,2 и [NO2]=0,2. Найдите исходные концентрации NO и O2, а также рассчитайте константу равновесия.

76. Каков физический смысл константы равновесия? Какие факторы влияют на ее величину?

Укажите все факторы, смещающие равновесие влево:4Fe(к)+3O2(г)2Fe2O3(т)+470 кДж.

77. Что такое смещение равновесия? Для реакции CO(г)+2Н2(г)СН3ОН(ж)+127,8 кДж/моль

определите направление смещения равновесия при увеличении давления, понижении температуры, уменьшении концентрации СО.

78. Какие факторы влияют и какие не влияют на положение равновесия?

Для реакции 2NO22NO+O2 составьте выражение для константы равновесия и вычислите ее значение, если равновесные концентрации веществ равны: [NO2]=0,06; [NO]=0,24; [O2]=0,12 моль/л.

79. Сформулируйте принцип Ле-Шателье.Как нужно изменить условия (давление, температуру,

концентрацию веществ), чтобы увеличить выход аммиака в реакции 3Н2+N22NH3+98 кДж?

80. Опишите равновесие химического процесса в биологических системах.

21

Укажите, как смещается равновесие при увеличении давления, температуры, концентрации СО2 для реакции

6СО2(г)+6Н2О(г)С6Н12О6+6О2(г) –Q.

6. РАСТВОРЫ И ИХ КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА

При изучении общих свойств растворов необходимо обратить особое внимание на осмотическое давление, давление пара раствора, замерзание и кипение растворов, отметив значение этих закономерностей в природе и использование их биологическими системами.




пособиям.Задача. При 25°С осмотическое давление раствора, содержащего 2,80 г

высокомолекулярного соединения в 200 мл раствора, равно 0,7 кПа. Найти молекулярную массу растворенного вещества.

Решение

Из уравнения Росм=1000 RT найдем мольную массу вещества:

М= г/моль.

Относительная молекулярная масса высокомолекулярного вещества равна 4,95104 а. е. м.

Задача.Осмотическое давление почвенного раствора мокрого солончака достигает 15105 Па. Рассчитать суммарное содержание компонентов в растворе при 20°С (без учета электролитической диссоциации).

Решение

Осмотическое давление определяется следующей зависимостью (закон Вант-Гоффа):

22

Росм=СмRT,где См – молярная концентрация; R – газовая постоянная (8,31 дж/мольК); Т – температура, К; Росм – осмотическое давление, кПа.

Из этого уравнения находим концентрацию растворенных компонентов, обусловливающую заданное значение осмотического давления почвенного раствора:

См= моль/л.

Задача. Определить температуру кипения и замерзания 10%-ного раствора глюкозы.

Решение

М(С6Н12О6) =180 г/моль. В 10%-ном растворе на 10 г глюкозы приходится 90 г воды. К(Н2О) = 1,86°, Е(Н2О)= 52°. Используя эти данные, рассчитаем tзам. и tкип.

tзам=1,86 =1,15о,

tкип=0,52 =0,32о.


81. Коллигативные свойства растворов: диффузия. Раствор, содержащий 7,252 г глюкозы в 200 г воды, замерзает при

–0,374°С. Определить молярную массу глюкозы и осмотическое давление ее раствора при 20°С.

82. Коллигативные свойства растворов: осмос. Изотоничны ли растворы глюкозы и сахарозы, содержащие в 1 л по

34,2 г соответствующих веществ? 83. Осмотическое и онкотическое давление.

При какой примерно температуре будет замерзать 48%-ный водный раствор этилового спирта?

84. Коллигативные свойства растворов: давление насыщенного пара растворителя над раствором.

Осмотическое давление раствора глицерина при 18°С равно 3,039105 Па. Каково будет осмотическое давление, если раствор разбавить в три раза, а температуру повысить до 37°С?

23

85. Коллигативные свойства растворов: температура замерзания и кипения.

В каком массовом соотношении необходимо смешать воду и этиленгликоль, чтобы полученный антифриз не замерзал до –30°С?

86. Коллигативные свойства растворов: осмотическое давление.Какова концентрация (%) физиологического раствора NаС1,

применяемого для внутривенного вливания, если этот раствор изотоничен крови, осмотическое давление которой 8,104-Ю5 Па при температуре тела 37°С ((NaCl)=1)?

87. Изотонические, гипертонические, гипотонические растворы.Определить молярную массу спирта, если его водный раствор,

содержащий 0,874 г спирта в 100 г воды, замерзает при –0,354°С.88. Тургор, плазмолиз, гемолиз. Изотоничны ли растворы, содержащие каждый в 1л 18г сахарозы,

18 г глюкозы и 18г карбамида? Ответ обосновать расчетом.89. Роль осмоса в биологических системах.Раствор, содержащий 3 г карбамида в 25 мл Н2О, замерзает при

температуре -3,72°С. Рассчитать молярную массу карбамида. 90. Законы Рауля. Рассчитать осмотическое давление раствора сахарозы при 0°С, если

при 20°С осмотическое давление этого же раствора 1,066105 Па.91. Физико-химические механизмы движения растворителя и

растворимого вещества в биологических системах.Какова массовая доля сахарозы в %, если этот раствор замерзает

при–1,2°С?92. Осмотическое давление, закон Вант-Гоффа.Осмотическое давление раствора, содержащего в 1 л 3,1 г анилина

при 21оС, равно 8,104104 Па. Определить молярную массу анилина. 93. Экзосмос и эндосмос.На сколько градусов повысится температура кипения воды и

понизится температура ее замерзания, если растворить 4,5 г глюкозы в 50 мл воды?

94. Криоскопия и эбуллиоскопия. Раствор, в 100 мл которого находится 2,30 г неэлектролита при

25°С, имеет осмотическое давление 618,5 кПа. Определить молярную массу неэлектролита.

95. Биологическая роль онкотического давления.Вычислить осмотическое давление раствора, содержащего 8 г

сахарозы в 125г Н2О при 20°С. Плотность раствора считать равной 1г/см3.

24

96. Коллигативные свойства растворов: диффузия. Раствор, содержащий 2,76 г глицерина в 200 мл Н2О, замерзает при

– 0,279°С. Определить молярную массу глицерина.97. Тургор, плазмолиз, гемолиз. Изотоничны ли 1 М растворы глюкозы, мочевины, уксусной и

соляной кислот? Дать мотивированный ответ, расположив эти растворы в порядке возрастания осмотического давления.

98. Роль осмоса в биологических системах.Раствор, содержащий 8,8 г вещества в 125 г уксусной кислоты,

кипит на 1°С выше, чем чистая уксусная кислота. Вычислить молярную массу растворенного вещества (Е(СН3СООН)=3,07).

99. Изотонические, гипертонические, гипотонические растворы.Рассчитать массовую долю раствора глюкозы (в %), изотоничного с

кровью, осмотическое давление которой 739672 Па (=1 г/см3). 100. Законы Рауля. Для приготовления антифриза на 30 л воды взяли 9 л глицерина

(=1,26 г/см3). Определить температуру замерзания приготовленного антифриза.

7. РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ

В живом организме вследствие процессов дыхания и пищеварения происходит постоянное образование двух противоположностей: кислот и оснований, причем преимущественно слабых, что обеспечивает равновесный характер протолитическим процессам, протекающим в организме. В то же время из организма постоянно выводятся кислотно-основные продукты.

За счет сбалансированности процессов поступления и выведе-ния кислот и оснований, а также за счет равновесного характе ра протолитических процессов, определяющих взаимодействие этих двух противоположностей, в организме поддерживается состояние протолитического (кислотно-основного) гомеостаза.

Ввиду особой важности гидролиза солей в регулировании биологических процессов следует четко отработать навыки написания уравнений гидролиза.

Задания по данной теме представлены в табл. 4.


25


ПримерСоставьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей для

вашего варианта. Написать уравнения гидролиза солей в молекулярном и ионном виде: аммоний сульфата; калий силиката.

Соль сульфат аммония (NH4)2SO4 образована слабым основанием и сильной кислотой. Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, сводится к гидролизу катиона слабого основания. В результате этого концентрация ионов Н+

в растворе становится больше концентрации ионов ОН- и раствор при-обретает кислую реакцию (рН<7):

NH4+ + H2O ↔ NН4ОН + H+;

(NH4)2SO4 + 2Н2О ↔ 2NН4ОН+ H2SO4. Соль силикат калия K2S i O 3 образована сильным основанием

и слабой кислотой. Гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, сводится к гидролизу аниона слабой кислоты. Поэтому в растворе соли K2SiО3 концентрация ионов ОН-

становится больше концентрации ионов Н+, и реакция этого раствора щелочная (рН>7):

1) S i O 32 - + H 2 O ↔ HSiO 3

- + ОН -

K2S i O 3 + Н 2 О ↔ K Н S i O 3 + К О Н ; 2 ) HS i O 3

- + H 2 O ↔ H 2 SiO 3 + ОН -

KHSiO 3 + Н 2 О ↔ Н 2 S i O 3 + K О Н .Задача. Вычислить рН буферного раствора, состоящего из 80 мл

0,15 М раствора CH3COOH и 20 мл 0,1 М раствора CH3COONa. Константа электролитической диссоциации уксусной кислоты равна 1,8510-5.

Решение

По уравнению буферной смеси концентрация водородных ионов в

буферном растворе определяется, как [H+]=K или в других

обозначениях С(Н+)=К , где Скислоты – концентрация кислоты;

Ссоли– концентрация соли в приготовленной буферной смеси.Концентрация кислоты и соли в смеси может быть рассчитана по

данным задачи:26

Скислоты= =0,12; Ссоли= =0,02 моль/л,

где 80 и 20 – объемы кислоты и соли, взятые для приготовления буферного раствора, мл; 20+80 – общий объем раствора.

Полученные величины подставляются в уравнение буферной смеси:

С(Н+)=1,8510-5 =1.1110-4 моль/л.

Далее находим величину рН: рН= –lgC(H+),pH= –lg(1.1110-4),

pH= –(lg1.11–4lg10)=4 – 0,045 = 3,955; pH=3,955.Ответ: pH=3,955.

Т а б л и ц а 4. Примеры контрольных заданий 101–120

№ за-да-ния

Гидролиз солей Буферные растворыСоставьте ионные и молеку-лярные уравнения гидролиза солей для вашего варианта

Задача

1 2 3

101Хлорид магния, сульфат натрия

Вычислите рН смеси 0,03 н. раствора уксусной кислоты с 0,1 н. раствора ацетата натрия (Кк=1,8510-5).

102 Карбонат калия, нитрат меди (II)

Вычислите рН 1 л буферного раствора, содержа-щего 10,5 г NH4OH и 16,05 г NH4Cl (Ко=1,7910-5).

103Сульфат марганца (II), силикат натрия

К 150 мл 0,10 н. раствора HCOOH прилили 50 мл 0,20 н. раствора НСООК. Вычислите рН образо-вавшегося буферного раствора (Кк=1,7710-4).

104

Сульфид калия, сульфат алюминия

Рассчитайте, в каком соотношении необходимо смешать 0,4 н. раствор CH3COOH с 0,1 н. раствором CH3COONa, чтобы получить буферный раствор с рН=4,44 (Кк=1,8510-5).

105Хлорид железа (III), фторид натрия

Вычислите рН буферного раствора, содержащего 0,1 моль/л NH4OH и 0,1 моль/л NH4Cl (Ko=1,7910-5).

106Нитрит бария, иодид никеля (II)

Вычислите рН буферного раствора, содержащего в 2 л 3,6 NaH2PO4 (в качестве кислоты) и 2,84 г Na2HPO4 (в качестве соли) (Кд(NaH2PO4=6,3110-8).

107Нитрат цинка, карбонат натрия

Вычислите рН буферного раствора, содержащего 0,05 моль/л HCOOH и 0,05 моль/л HCOOK (Кк=1,7710-4).

108Цианид натрия, сульфат железа (III)

Навеска массой 4,1 г CH3COONa растворена в 250 мл 0,2 н. раствора CH3COOH. Вычислите рН полученного буферного раствора (Кк=1,8510-5).

109 Бромид меди (II), ортофосфат Смешали 200 мл 0,2 н. раствора NH4OH и 100 мл

27

калия 0,1 н. раствора NH4Cl. Определите рН полученного буферного раствора (Ко=1,7910-5).

110Ацетат натрия, нитрат алюминия

Вычислите рН буферного раствора, содержащего в 1 л 0,04 моль HCOOH и 0,01 моль HCOOK (Кк=1,7710-4).

О к о н ч а н и е т а б л. 4

1 2 3

111Сульфат железа (II), нитрит кальция

Вычислите рН буферного раствора, если в 4 л его содержится 30 г CH3COOH и 41 г CH3COONa (Кк=1,8510-5).

112Хлорид аммония, сульфид натрия

Определите рН буферного раствора, полученного смешиванием 250 мл 0,1 н. раствора NH4OH и 150 мл 0,1 н. раствора NH4NO3 (Ко=1,7910-5).

113Бромид алюминия, цианид калия

Вычислите рН буферного раствора, если в 2 л его растворено 11,5 г HCOOH и 21 г HCOOK (Кк=1,7710-4).

114Силикат калия, сульфат аммония

Вычислите рН буферного раствора, состоящего из 80 мл 0,15 н. CH3COOH и 20 мл 0,10 н. СH3COONa (Кк=1,8510-5).

115 Сульфат меди (II), ортофосфат натрия

Вычислите рН буферной смеси, содержащей в 1 л 0,04 моль NH4OH и 0,02 моль NH4Cl (Ко=1,7910-5).

116Карбонат натрия, хлорид висмута (III)

Навеска массой 2,1 г НСООК растворена в 200 мл 0,2 н. раствора НСООН. Вычислите рН полученного буферного раствора (Кк=1,7710-4).

117Сульфат железа (III), силикат рубидия

Вычислите рН буферного раствора, содержащего в 1 л 0,06 моль CH3COOH и 0,02 моль CH3COONa (Kк=1,8510-5).

118

Цианид калия, нитрат магния Вычислите рН буферного раствора, состоящего из NaH2PO4 (в качестве кислоты) и Na2HPO4 (в качестве соли), если отношение Ск-ты:Ссоли=0,5 (Кк=6,3110-8).

119 Сульфат никеля (II), ацетат кальция

Вычислите рН буферного раствора, содержащего в 1 л 1,4 г NH4OH и 3,2 г NH4NO3 (Ко=1,7910-5).

120Сульфит натрия, нитрат хрома (III)

К 200 мл 0,1 н. раствора CH3COOH прибавили 3,28 г безводного CH3COONa. Вычислите рН полученного буферного раствора (Кк=1,8510-5).

8. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе ме-таболизма любых организмов. В случае аэробного метаболизма основным окислителем является молекулярный кислород, поступающий в процессе дыхания, а восстановителем – органические

28

соединения, поступающие с продуктами питания. При анаэробном метаболизме в его основе лежат преимущественно окислительно-восстановительные реакции, в которых и окислителями, и восстановителями являются органические соединения.

Сильнокислая среда не характерна для биологических сред (за исключением желудочного содержимого), поэтому для характеристики процессов, протекающих в живых системах, чаще используют формальный потенциал (или «мидпойнт» потенциал) φ0/, т.е. потенциал, определяемый при условии а(Ох) = a(Red), pH 7,4 и 310 К (физиологический уровень).

Принимая, что а(Ох) = a(Red), а Т= 298 К, уравнение можно преобразовать:

0,0591φ = φ° – –––––– m(pH).

nУравнение показывает зависимость редокс-потенциала от рН.В соответствии с уравнением Нернста потенциал водородного

электрода при 310 К можно рассчитать следующим образом: φ(Н2) = - 0,0615рНПример. Стандартный редокс-потенциал системы хинон/гидрохинон

равен +0,7 В. Хинон + 2Н+ + 2е- → гидрохинон.

Для этой системы m = п = 2, поэтому уравнение принимает вид:φ = φ°– 0,059рН.

При рН=7,4 редокс-потенциал системы хинон/гидрохинон равен: φ = 0,7 – 0,059 ∙ 7,4 = 0,26 В.

Таким образом, при увеличении рН редокс-потенциал уменьшается.

Т а б л и ц а 5. Мид-пойнт потенциалы

Окислительно-восстановительная пара

φ°, В Окислительно-восстановительная пара

φ°, В

О2 + 4Н+ /2Н2О +0,82 Метиленовый синий +0,01Цитрохром α3 Fe3+/Fe2+ +0,55 Оксалоацетат + 2Н+ / малат -0,17Гемоцианин Cu2+/Cu+ +0,54 Пируват + 2Н+ / лактат -0,19NO3- + 3H+/ HNO2 + H2O +0,42 Ацетальдегид + 2Н+ /этанол -0,20Цитрохром f Fe3+/Fe2+ +0,37 ФАД + 2Н+ / ФАД-Н2 -0,22Цитрохром α Fe3+/Fe2+ +0,29 НАД+ + Н+ / НАД-Н -0,32Цитрохром c Fe3+/Fe2+ +0,254 НАДФ+ + Н+ / НАДФ-Н -0,324Цитрохром c1 Fe3+/Fe2+ +0,21 СО2 + 2Н+ /НСОО- -0,42Гемоглобин/ метгемоглобин +0,17 2Н+/Н2 -0,42Миоглобин +0,04 Ферредоксин -0,43

29

Фумара +/ сукцинат +0,03 Ацетат + СО2 + 2Н+ /пируват -0,70ФП1 /ФП1Н2 -0,06

При изучении этой темы необходимо ясно усвоить понятия «окисление», «восстановление», «степень окисленности элемента», иметь четкое представление об окислительной и восстановленной способности элементов и их ионов, уметь составлять уравнения реакций окисления-восстановления.

Задания по данной теме представлены в табл.6.



ПримерМетодом электронного баланса подберите коэффициенты в

схемах окислительно-восстановительных реакций. Укажите восстановитель и окислитель.

При составлении ОВР в настоящее время используются два метода подбора коэффициентов: метод электронного баланса и электронно-ионный метод или метод полуреакций. В обоих случаях исходят из того, что общее число электронов, отдаваемых восстановителем, равно общему числу электронов, принимаемых окислителем. Для подбора коэффициентов методом электронного баланса составляют схему реакции, определяют элементы, изменившие степень окисления, и составляют отдельные схемы электронного баланса для процессов окисления и восстановления. Те наименьшие числа, на которые необходимо умножить обе схемы, чтобы уравнять число отданных и присоединенных электронов, и будут коэффициентами при окислителе и восстановителе. Затем подбирают коэффициенты для других веществ, участвующих в реакции.

Метод электронного баланса

Электронные уравнения для реакции.Определим степени окисления элементов

+1 +6 -2 +1 -1 0 +3 -1 +1 -1 +1 -2

К2Сг2O7 + 14НС l → 3Cl2 + 2CrCl3 + 2КСl + 7Н2О. Составим уравнения электронного баланса по элементам,

которые изменили свою степень окисления.

30

2 Сl-1 – 2е- → Сl20 │3 восстановитель; процесс окисления.

2Сг+6 + 6е- → 2Сг+3 │1 окислитель; процесс восстановления. К2Сг2O7 – окислитель, восстанавливается. НСl – восстановитель, окисляется

Задача. Концентрация ацетат- и пируват-ионов в системе равны между собой; чему станет равным редокс-потенциал этой биологической редокс-системы при рН 6? Т = 298 К.

Решение

Полуреакция для редокс-системы ацетат-ион + СО2 + 2Н+ + 2е-→ пируват-ион

Ox Red. Имеет вид

φ (Ox) = φ°( ацетат-ион + СО2 + 2Н+ / пируват-ион) +

.

При 298 К значение множителя 2,303RT/F равно 0,0591 В. Число электронов, принимающих участие в полуреакции n=2, а число протоновН+ m=2.

Формальный редокс-потенциал найдём из табл. 5 и для этой системы равен -0,70 В.

Поскольку по условию задачи с(Ox) = с(Red), то предыдущее выражение можно упростить. Получим: φ = φ° + (0,0591/2) (– 2рН)

φ = φ°– 0,0591рН.Подставляя известные значения формального редокс-

потенциала этой системы и рН, вычислим её редокс-потенциал:φ = φ°– 0,0591рН = –0,70 – 0,05916 = –1,05 В.

Ответ. При рН=6 редокс-потенциал станет равным -1,05В.

Задача. Концентрация лактат- и пируват-ионов в буферном растворе равны между собой; рН7. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части лактат-ионов до пируват-ионов?

Решение

Полурекция для редокс-системы

31

пируват-ион + 2Н+ + 2е-→ лактат-ион Ox Red.Используем уравнение

где при 298 К значение множителя 2,303RT/F равно 0,0591 В; число электронов, принимающих участие в полуреакции n=2, а число протоновН+ m=2. Получим упрощённое выражение

φ = φ° + (0,0591/2) (– 2рН)φ = φ°– 0,0591рН.

Формальный редокс-потенциал этой системы равен –0,19 В. (см. прилож. 2)

Подставляя известные значения формального редокс-потенциа-ла этой системы и рН, вычислим её редокс-потенциал:

φ = φ°– 0,0591рН = –0,19 – 0,0591 7 = –0,6037 В.При окислении 1/10 части лактат-иона концентрация окисленной

формы увеличится на 1/10, а концентрация восстановленной формы уменьшится на 1/10. Тогда:

Определим, насколько изменится значение редокс-потенциала

после процесса окисления: |∆φ| = | –0,60370 – (–0,601)| = 0,0026 В.Ответ. Редокс-потенциал системы пируват/лактат увеличится

на 0,0026 В.


№ зада-ния

Методом электронного баланса подберите коэф-фициенты в схемах окисли-тельно-восстановительных реакций. Укажите восста-новитель и окислитель

Задача

1 2 3

121 KMnO4+NaNO2+H2OMnO2+NaNO3+KOH

Концентрация ацетат- и пируват-ионов в системе равны между собой; чему станет равным редокс-потенциал этой биологи-ческой редокс-системы при рН 4? Т = 298 К

32

122

Ca+HNO3(конц.)Сa(NO3)2+N2O+H2O

Концентрация лактат- и пируват-ионов в буферном растворе равны между собой; рН5. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части лактат-ионов до пируват-ионов?

123

KBr+Cl2+KOHKBrO3+KCl+H2O

Концентрация фумарат- и сукцинат-ионов в системе равны между собой; чему станет равным редокс-потенциал этой биологической редокс-системы при рН 6? Т = 298 К

П р о д о л ж е н и е т а б л. 6

1

2 3

124

K+H2SO4(конц.)K2SO4+S+H2O

Концентрация фумарат- и сукцинат-ионов в буферном растворе равны между собой; рН7. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части фумарат-ионов до сукцинат-ионов

125

NaI+K2Cr2O7+HClI2+CrCl3+NaCl+KCl+H2O

Концентрация оксалоацетат- и малат-ионов в системе равны между собой; чему станет равным редокс-потенциал этой биологической редокс-системы при рН 4? Т = 298 К

126

Ag+HNO3(конц.)AgNO3+NO2+H2O

Концентрация пируват- и лактат-ионов в системе равны между собой; чему станет равным редокс-потенциал этой биологической редокс-системы при рН 6? Т = 298 К

127

KI+H2SO4KHSO4+I2+H2S+H2O

Концентрация ацетат- и пируват-ионов в системе равны между собой; чему станет равным редокс-потенциал этой биологической редокс-системы при рН 8? Т = 298 К

128

Cu+H2SO4(конц.)CuSO4+SO2+H2O

Концентрация гемоглобина и метгемоглобина в буферном растворе равны между собой; рН7. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части гемоглобина до метгемоглобина?

129 KMnO4+HClKCl+MnCl2+Cl2+H2O. Концентрация ацетат - и пируват-ионов в

33

системе равны между собой; чему станет равным редокс-потенциал этой биологической редокс-системы при рН 7? Т = 298 К

130

Mg+HNO3(разб.)Mg(NO3)2+NH4NO3+H2O

Концентрация фумарат- и сукцинат-ионов в буферном растворе равны между собой; рН 9. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части фумарат-ионов до сукцинат-ионов?

131

AuCl3+NaOH+H2O2Au+NaCl+O2+H2O. Концентрация фумарат- и сукцинат-ионов в


132

Ca+HNO3(конц.)Сa(NO3)2+N2O+H2O

Концентрация гемоглобина и метгемоглобина в буферном растворе равны между собой; рН10. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части гемоглобина до метгемоглобина?

133

KBr+Cl2+KOHKBrO3+KCl+H2O


134

K+H2SO4(конц.)K2SO4+S+H2O

Концентрация оксалоацетат- и малат-ионов в буферном растворе равны между собой; рН7. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части оксалоацетат-ионов до малат-ионов?

О к о н ч а н и е т а б л. 6

12

3

135

Zn+HNO3(разб.)Zn(NO3)2+N2+H2O; Концентрация ацетат- и пируват-ионов в

системе равны между собой; чему станет равным редокс-потенциал этой биологической редокс-системы при рН 7 ? Т = 298 К

136

SO2+KMnO4+KOH

34

K2SO4+K2MnO4+H2O.

Концентрация лактат- и пируват-ионов в буферном растворе равны между собой; рН8. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части лактат-ионов до пируват-ионов?

137

Fe+H2SO4(конц.) Fe2(SO4)3+SO2+H2O


138

Сr(NO3)3+KOH+H2O2K2CrO4+KNO3+H2O Концентрация гемоглобина и метгемоглобина

в буферном растворе равны между собой; рН 4. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части гемоглобина до метгемоглобина?

139

Ag+HNO3(разб.)AgNO3+NO+H2O Концентрация фумарат- и сукцинат-ионов в


140

Zn+HNO3(разб.)Zn(NO3)2+N2+H2O Концентрация оксалоацетат- и малат-ионов в

буферном растворе равны между собой; рН 9. Как изменится потенциал при окислении 1/10 части оксалоацетат-ионов до малат-ионов?

9. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ИХ СВОЙСТВА

Наиболее обширный и разнообразный класс неорганических ве-ществ представляют комплексные, или координационные соединения (КС). В процессе изучения этой темы необходимо составить четкое представление о механизме донорно-акцепторной связи и особенностях координационных соединений, их пространственной структуре и устойчивости, типах лигандов, а также о той роли, которую играют минеральные, органические и органо-минеральные комплексные соединения в живых организмах.

Необходимо уметь рассчитывать координационное число иона-комплексообразователя и заряд комплексного иона, а также составлять уравнения реакций образования и диссоциации комплексных соединений.

Задания по данной теме представлены в табл.7.35

Вопросы для самоконтроля

1. Составьте уравнения электролитической диссоциации [Pt(NH3)6]Cl4; [Pt(NH3)3Cl2]Cl; K[Ag(CN)2].

2. Каким ионам свойственна роль комплексообразователя? 3. Какие молекулы и ионы часто являются лигандами?




пособиям.Получить и охарактеризовать координационное (комплексное)

соединение: название, структура, первичная и вторичная диссоциация, выражение константы нестойкости (табл.7):

К[Аg(СN)2].1. Получение. Смешиванием растворы КСN и АgNО3:

2КСN + АgNО3 = К [Аg(СN)2] + КNО3,или в ионной форме:

2К+ + 2СN- + Аg+ + NО3- = К+ + [Аg(СN)2]- +К+ + NО3

-.2. Название – дицианоаргентат(I) калия.3. Первичная диссоциация и структура (состав) комплексного

соединения.К [Аg(СN)2] → К+ + [Аg(СN)2]-,

внешняя внутренняя сфера сфера

где Аg+ – комплексообразователь; СN- – монодентатный лиганд.

Один лиганд CN- связывается с комплексообразователем (Ag+) только одной связью, поэтому дентатность этого лиганда равна I. Количество координационных связей, которыми комплексообразователь связан со всеми лигандами, равно 2, сле-довательно, координационное число серебра в данном комплексном соединении равно 2.

4. Вторичная диссоциация комплексного иона[Аg(СN)2]- ↔2СN-+Аg+.

36

5. Выражение константы нестойкости комплексного иона

.


№задания Вопрос

Получить и охарактеризовать координационное (комплексное) соединение: название, структура, первичная и вторичная диссоциация, выражение константы нестойкости)

1 2 3141 Понятие о координационных соединениях [Cu(NH3)4]SO4

142 Природа химической связи в координационных соединениях Na2[Pt(CN)4]

143 Основные положения координационной теории Na2[Zn(OH)4].144 Теория кристаллического поля [Cr(NH3)6]Cl3

145 Классификация координационных соединений K2[PtCl6]146 Изомерия координационных соединений Na3[Al(OH)6]147 Номенклатура координационных соединений K2[Cd(CN)4]148 Охарактеризовать комплексообразователи Na2[PdI4]149 Характеристика лигандов K2[Co(NH3)2(NO2)4]150 Магнитные свойства координационных соединений K3[Ag(S2O3)2]151 Геометрия координационных соединений Na3[Co(CN)6]152 Структура координационных соединений K3[Fe(CN)6]

153 Как определить заряд комплексного иона и заряд комплексообразователя? K4[Fe(CN)6]

154Вторичная диссоциация. Устойчивость комплексных соединений: константа нестойкости, константа устойчивости

[Cr(H2O)6]Cl3

155 Какие факторы влияют на устойчивость комплексных соединений в растворах? K2[CuCl4]

156 Хелатный эффект. Чем он обусловлен? K3[CoF6]157 Координационное число комплексообразователя K2[HgI4]158 Комплексоны. Их использование при отравлениях [Pt(NH3)2Cl2]

159 Охарактеризовать биологический комплекс гемоглобина [Ag(NH3)2]OH

160 Охарактеризовать биологический комплекс хлорофилла K[PtNH3Br5]

37

10. КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ

Знание строения мицеллы помогает найти знак заряда иона стабилизатора и всей коллоидной частицы. Зная знак заряда коллоидной частицы, можно предсказать влияние электролитов на коагуляцию (правило значности и валентности Шульце-Гарди), возможность взаимной коагуляции золей, условия пептизации.

Удобно сначала усвоить написание схемы строения мицеллы для золя, полученного по реакции обмена.



Задача. Написать формулу мицеллы гидрозоля хлорида серебра, полученного при взаимодействии сильноразбавленного раствора хлорида калия с избытком нитрата серебра. Определить направление движения гранулы при электрофорезе.

Решение

1. Записать уравнение реакции, приводящее к получению золя, например: AgNO3+KClAgCl+KNO3.

2. Установить состав ядра коллоидной частицы. Это вещество, образующее осадок – АgС1; хлористое серебро имеет ионную кристаллическую решетку, состоит из ионов Аg+ и С1-. Состав ядра – mАgС1 (m – несколько, некоторое число).

В избытке – АgNО3.4. Сравнить ионы вещества, находящиеся в растворе в избытке, с

ионами, входящими в состав ядра:ядро - Аg+С1-;

вещество в избытке – Аg+NO3–.

Одноименные или близкие по химической природе ионы могут быть ионами-стабилизаторами (потенциалопределяющими ионами), ионы стабилизаторы в данном случае Ag+.

5. Записать выделенные две части мицеллы – ядро и слой потенциалопределяющих ионов. В нашем случае это mAgClnAg+.

6. Обратить внимание на заряд образующейся системы, в данном случае – положительный.

38

7. Выбрать противоионы. Это тоже ионы вещества, находящиеся в избытке. В данном случае АgNO3 дает:

Аg+ NO3-

потенциалопределяющие противоионы ионы

8. Продолжить схему строения мицеллы, записав слой противоионов:

потенциалопределяющие ядро ионы противоионы

mАgС1 nАg+ (n-x) NO3-.

Противоионы взаимодействуют со слоем потенциалопределяющих ионов кулоновскими силами. Поэтому число этих ионов (n–х) несколько меньше количества потенциалопределяющих ионов (n).

9. Зафиксировать знак заряда записанной вами системы – коллоидной частицы:

mАgСl nAg+ (n-х) NO3-

ядро не заряжено положительно отрицательно заряженный заряженный слой слой

Поскольку n> (n–х), то вся система заряжена положительно.10. Завершить запись мицеллы, указав диффузный слой, который

состоит из остальных противоионов.

адсорбционный диффузный слой

{m[АgС1] nАg+ (n-х) NO3-}+х xNO3

-

ядро потенциал- противоионы определяющие ионы

коллоидная частица (гранула)

мицелла Гранула заряжена положительна, поэтому при электрофорезе будет

двигаться к катоду.

Задача. В растворе имеется смесь белков – казеин, глиадин и гло-булин – с ИЭТ, равными соответственно 4,6; 9,8; 5,4. К каким электродам будут двигаться молекулы аминокислот при элек-трофорезе в нейтральной среде? (рН=7).

39

Решение

При величинах рН больше, чем величина ИЭТ (изоэлектрической точки), молекула белка заряжена отрицательно, а при величинах рН меньше, чем ИЭТ – положительно. Значит в нейтральной среде (рН=7) будем иметь:

казеин ИЭТ=4,6<7 заряд -глобулин ИЭТ=5,4<7 заряд -глиадин ИЭТ=9,8>7 заряд +

Таким образом, при электрофорезе казеин и глобулин будут двигаться к аноду, а глиадин – к катоду.

Задания для контрольной работы (161–180)

161. а) Золь йодида серебра получен смешиванием 20 мл 0,005 н. раствора йодида калия и 15 мл 0,009 мл н. раствора нитрата серебра. Написать схему строения мицеллы, определить знак заряда гранулы и направление ее движения при электрофорезе.

б) Изоэлектрическая точка белка равна 7,6. Белок помещен в буферный раствор с рН=7,0. Какой заряд будет иметь белок? Показать это схематически.

162. а) Написать формулу мицеллы золя сульфата бария и определить знак заряда гранулы, если при получении золя смешали 1 л 0,0001 н. раствора хлорида бария с 1 л 0,001 н. раствора серной кислоты. Дать название ее слоям.

б) Изоэлектрическая точка белка 4,6. Белок помещен в буферный раствор с рН=7,2. Какой заряд имеет белок? Показать это схематически.

163. а) Какой объем 0,1 н. раствора гидроксида аммония не-обходимо прибавить к 10 мл 0,015 н. раствора хлорида железа (III), чтобы получить положительный золь. Написать формулу мицеллы и назвать все ее слои.


164. а) Для получения гидрозоля йодида серебра смешали 20 мл 0,005 н. раствора нитрата серебра с 50 мл 0,1 н. раствора йодида калия. Написать схему строения мицеллы этого золя. Определить заряд гранулы и направление ее движения при электрофорезе.

40

б) Получен золь желатина в буферном растворе с рН=3. Какой заряд будут иметь частицы желатина, если изоэлектрическая точка его находится при рН=4,7?

165. Золь гидроксида алюминия получен сливанием 150 мл 0,1 н. раствора хлорида алюминия и 100 мл 0,1 н. раствора гидроксида аммония. Написать схему строения мицеллы полученного золя и определить направление движения гранулы при электрофорезе. б) Альбумин яйца, изоэлектрическая точка которого находится при рН=4,8, помещен в раствор, в котором концентрация гидроксильных ионов в 10 раз меньше, чем в воде. Как заряжен альбумин в растворе?

166. а) Золь бромида серебра получен смешиванием 20 мл 0,005 н. раствора нитрата серебра и 30 мл 0,0025 н. раствора бромида калия.

Написать схему строения мицеллы полученного золя и определить направление движения гранулы бромида серебра при электрофорезе.

б) Желатин, изоэлектрическая точка которого находится при рН=4,7, помещен в раствор, где концентрация гидроксильных ионов в 10 раз больше, чем в воде. Как заряжен желатин в растворе?

167. а) Какой объем 0,05 н. раствора нитрата серебра необходимо прибавить к 15 мл 0,01 н. раствора хлорида калия, чтобы получить отрицательный золь АgС1? Написать формулу мицеллы и дать название всем ее частям.

б) Гемоглобин, изоэлектрическая точка которого находится при рН=6,7, помещен в раствор с рН=5,1. Как заряжен гемоглобин в растворе?

168. а) Золь бромида серебра получен реакцией обмена при смешивании 16 мл 0,005 н. раствора нитрата серебра и 40 мл 0,0025 н. раствора бромида калия. Написать схему строения мицеллы. В каком направлении будет двигаться гранула этого золя при электрофорезе?

б) Получен золь гемоглобина в буферном растворе с рН =3,5. Какой заряд будут иметь частицы гемоглобина, если его изоэлектрическая точка находится при рН=6,7?

169. а) Какой объем 0,2 н. раствора гидроксида аммония прибавить к 15 мл 0,1 н. раствора хлорида алюминия, чтобы получить положительный золь. Написать формулу мицеллы.

б) Альбумин яйца, изоэлектрическая точка которого находится при рН=-4,8, помещен в раствор, в котором концентрация ионов водорода в 10 раз больше, чем в воде. Как заряжен альбумин в растворе?

170. а) Какой объем 0,1 н. раствора нитрата серебра необходимо прибавить к 10 мл 0,2 н. раствора КВг, чтобы получить отрицательный

41

золь. Написать формулу мицеллы и определить направление движения гранулы при электрофорезе.

б) Казеин, изоэлектрическая точка которого находится при рН=4,6, поместили в раствор, в котором концентрация ионов водорода в 100 раз больше, чем в воде. Как заряжен казеин в растворе?

171. а) Золь кремниевой кислоты получен сливанием 400 мл 0,1 н. раствора силиката натрия и 400, мл 0,1 н. раствора соляной кислоты. Написать схему строения мицеллы полученного золя и дать название всем ее слоям.

б) Альбумин яйца, изоэлектрическая точка которого находится при рН=4,6, поместили в раствор, в котором концентрация гидроксильных ионов в 10 раз больше, чем в воде. Как заряжен альбумин в растворе? 172. а) Золь Fе(ОН)3 получен сливанием 100 мл 0,1 н. раствора гидроксида аммония и 25 мл 1,0 н. раствора хлорида железа (III). Написать схему строения мицеллы полученного золя и определить направление движения гранулы при электрофорезе.

б) Глобулин, изоэлектрическая точка которого находится при рН=5,4, поместили в раствор, в котором концентрация ионов водорода в 100 раз больше, чем в воде. Как заряжен глобулин в растворе?

173. а) Золь гидроксида железа (III) получен гидролизом соли хлорида железа (III). Написать схему строения мицеллы полученного золя и дать ее название.

б) Изоэлектрическая точка глиадина пшеницы равна 9,8. Он помещен в буферный раствор с рН=7,0. Какой заряд будет иметь глиадин? Показать это схематически.

174. а) При длительном стоянии сероводородной воды в результате окисления сероводорода кислородом воздуха образуется коллоидная сера. Написать формулу мицеллы золя серы и определить знак заряда гранулы.


175. а) Золь бромида серебра получен сливанием равных объемов 0,01 н. раствора РbВг и 0,0005 н. АgNO3. Написать формулу мицеллы и указать название всех ее слоев.

б) Казеин, изоэлектрическая точка которого находится при рН=4,9, поместили в раствор, в котором концентрация гидроксидных ионов в 10 раз больше, чем в воде. Как заряжен казеин в растворе?

42

176. а) Написать формулу мицеллы, полученной сливанием равных объемов 0,0004 н. раствора бромида рубидия и 0,01 н. раствора нитрата серебра. Назвать все слои мицеллы.

б) Получен золь глобулина в буферном растворе с рН=3,0. Какой заряд будут иметь частицы глобулина, если его изоэлектрическая точка находится при рН=6,8?

177. а) Написать схему строения мицеллы гидрозоля бромида серебра, полученного при взаимодействии разбавленного раствора нитрата серебра с избытком бромида калия. Назвать все слои мицеллы.

б) Изоэлектрическая точка казеина равна 4,6. Его поместили в буферный раствор с рН=6,8. Какой заряд будет иметь казеин? Показать это схематически.

178. а) Какой объем 0,005 н. раствора нитрата серебра надо прибавить к 25 мл 0,016 н. раствора йодида калия, чтобы получить отрицательный золь йодида серебра. Написать формулу мицеллы золя, указав названия всех ее слоев.

б) Глобулин, изоэлектрическая точка которого находится при рН=5,4, поместили в раствор, в котором концентрация ионов водорода в 100 раз меньше, чем в воде. Как заряжен глобулин в растворе?

179. а) Написать формулу мицеллы сульфата бария, полученного при смешивании 1 л 0,0001 н. раствора хлорида бария с таким же объемом 0,001 н. раствора серной кислоты. Указать название всех слоев мицеллы.

б) Альбумин яйца, изоэлектрическая точка которого находится при рН =4,8, помещен в раствор, в котором концентрация ионов водорода в 100 раз меньше, чем в воде. Как заряжен альбумин яйца в растворе?

180. Написать формулу мицеллы гидрозоля бромида серебра, полученного при взаимодействии сильноразбавленного раствора бромида калия с избытком нитрата серебра. Определить направление движения гранулы при электрофорезе.

б) Изоэлектрическая точка глиадина пшеницы равна 9,8. Его поместили в буферный раствор с рН=7,2. Какой заряд будет иметь глиадин пшеницы? Показать это схематически.

11. ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Аналитическая химия – это наука о методах качественного и количественного исследования состава веществ и смесей. Основной целью изучения ее является овладение теоретическими основами и навыками аналитических операций, необходимых для анализа

43

минеральных удобрений, пестицидов, почв, кормов и других объектов. В данном разделе авторы стремились подобрать задания, охватывающие все теоретические вопросы программы курса. Умение решать задачи позволит студентам более глубоко понять функции отдельных систем организма, а также их взаимодействие с окружающей средой.

Предлагаемые вопросы и задачи охватывают все основные темы курса в соответствии с программой и включают три раздела:

1) качественный анализ;2) количественный анализ;3) физико-химические методы анализа. В процессе выполнения заданий студенты могут получать

консультации у преподавателей кафедры. При изучении тем необходимо пользоваться учебником И. К. Цитовича «Курс аналитической химии».



На теоретические вопросы ответы подготовить по учебным пособиям.

Задача. Насыщенный раствор сульфата кальция смешали с вдвое большим объемом раствора оксалата натрия с концентрацией 0,1 моль/л. Образуется ли осадок?

Решение

Запишем уравнение реакции, при протекании которой образуется осадок оксалата кальция:

CaSO4 + С2О42- ↔СаС2О4 + SO4

2-.Осадок образуется, если выполняется термодинамическое условие:

Пс > Ks или c(Ca2+)c(C2O42-) > Ks (CaC2O4).

Концентрация оксалат-ионов известна по условию задачи. Свободные ионы кальция, которые при взаимодействии с оксалат-ионами могут образовывать осадок, дает насыщенный раствор сульфата кальция. Следовательно, концентрацию свободных ионов кальция находим из произведения растворимости(ПР), или константы растворимости Ks

С (Са2+) = √Ks(CaSO4).

44

Следует учесть объемные соотношения смешиваемых растворов, так как при смешении растворов концентрация ионов меняется. При смешении исходных растворов концентрация ионов кальция уменьшается в три раза, а концентрация оксалат-ионов – в 1,5 раза. Тогда выражение для Пс принимает вид:

√Ks(CaSO4)/3 ∙ c(C2O42-)/1,5.

Вычислим Пс, подставляя значение Ks(CaSO4) (ПР)= 2,5∙10-5 и концен-трацию оксалат-ионов, численно равную концентрации оксалата натрия:

√(2,510-5 )/3∙0,1/1,5 = 1,1∙10-4.Сравним полученное значение Пс с табличным значением

Ks (CaC2O4) = 2,3∙10-9; 1,1∙10-4 > 2,3∙10-9,т. е. соблюдается условие Пс > Ks, а это означает, что осадок должен образоваться.

Ответ: осадок образуется.Задача. Гидроксид натрия некоторое время хранился в открытой

склянке. Для проведения анализа на степень чистоты препарата образец массой 0,115 г растворили в дистиллированной воде и оттитровали раствором серной кислоты c(H2SO4) = 0,087 моль/л. На титрование в присутствии фенолфталеина было затрачено 14,80 мл, а в присутствии метилового оранжевого – 15,40 мл титранта. Найдите массовые доли основного вещества и примесей в образце.

Решение

В результате неправильного хранения гидроксида натрия в образце можно ожидать примеси карбоната натрия и воды. В основе анализа лежат следующие реакции:

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2Н2О;Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2↑ + H2O.

Из приведенных уравнений следует, что фактор эквивалентности для серной кислоты в этих реакциях равен 1/2. Следовательно, молярная концентрация эквивалента титранта будет равна

с(1/2 H2SO4) = 2c(H2SO4) = 2 ∙ 0,087 – 0,174 моль/л.Титрование с применением фенолфталеина заканчивают, когда в растворе устанавливается рН в диапазоне от 8,3 до 10,5. К этому моменту оттитровывается все количество гидроксида натрия и

45

половина количества карбоната натрия, который превращается в гидрокарбонат: CO3

2- + H+ = HCO3-.

При последующем титровании смеси кислотой в присутствии метилового оранжевого определяется вторая половина количества карбоната натрия:

НСО3- + Н+ = Н2О + СО2↑.

Таким образом, объем титранта, соответствующий количеству карбоната натрия V', равен удвоенной разнице между результатами титрования с метиловым оранжевым и фенолфталеином:

V' = 2(Vмо - Vфф) = 2(15,40 - 14,80) = 1,2 мл,где Vмо – объем кислоты, пошедшей на титрование в присутствии метилового оранжевого; Vфф – то же, в присутствии фенолфталеина. Массу карбоната натрия рассчитывают по формуле:

m(Na2CO3)=V'(H2SO4)c(1/2H2SO4)M(1/2Na2CO3)==1,2∙10-3л∙0,174 моль/л∙53 г/моль = 0,011 г.

Объем титранта, эквивалентный содержанию гидроксида натрия, V" = Vмо – V' = 15,40 - 1,2 = 14,20 мл.

Массу гидроксида натрия рассчитывают по формуле:m(NaOH) = V"(H2SO4)c(1/2 H2SO4)∙M(NaOH ) =

= 14,20 ∙ 10-3л ∙ 0,174 моль/л ∙ 40 г/моль = 0,099 г.Массовые доли веществ будут соответственно равны:ω(NaOH)=m(NaOH)/mобразца∙100% = 0,099 г /0,115 г ∙ 100% = 85,9%;

ω(Na2CO3)=m(Na2CO3)/mобразца∙100%=0,011 г/0,115 г =9,6%.На долю воды и нетитруемых примесей осталось

100%–85,9–9,6%=4,5%.Ответ: ω(NaOH) = 85,9%; ω (Na2CO3) = 9,6%; ω (H2O) = 4,5%.

Примеры контрольных заданий (181–200)

181. а) Какая реакция называется аналитической? Опишите главные особенности аналитических реакций (специфичность, чувствительность, селективность).

Произведение (константа) растворимости Ag3PO4 равно 1,3.10–20. Найдите растворимость Ag3PO4 в моль/л и мг/л.

б) Как классифицируются титриметрические методы анализа по способу титрования? Приведите примеры.

В растворе содержится по 5 ммоль гидроксида калия и карбоната калия. Вычислите, какой объем соляной кислоты с молярной

46

концентрацией хлороводорода, равной 0,105 моль/л, пойдет на титрование этого раствора в присутствии фенолфталеина?

в) Общая характеристика физико-химических методов анализа: достоинства, недостатки, области применения.

182. а) Что такое групповой реагент? Перечислите групповые реагенты на катионы II и III аналитических групп.

Растворимость Ag2CrO4 равна 2,2.10-2 г/л. Вычислите произведение (константу) растворимости Ag2CrO4 .

б) Йодометрическое определение окислителей. В 20,00 мл раствора FeCl3 железо восстановили до Fe+2 и

оттитровали 19,20 мл раствора KMnO4 с молярной концентрацией эквивалента 0,1045 моль/л. Какая масса Fe содержалась в 200,00 мл исходного раствора?

в) Основные приемы определения и расчета концентраций в физико-химических методах: прямые измерения – метод градуировочного графика.

183. а) Сульфидная классификация катионов. Произведение (константа) растворимости Fe(OH)3 равно 6,310 –38.

Найдите растворимость Fe(OH)3 в моль/л и мг/л.б) Как классифицируются титриметрические методы анализа по

используемой реакции? Приведите примеры.В растворе содержится по 10 мг гидроксида натрия и карбоната

натрия. Вычислите, какой объем раствора азотной кислоты с молярной концентрацией 0,095 моль/л пойдет на титрование этого раствора в присутствии метилового оранжевого.

в) Основные приемы определения и расчета концентраций в физико-химических методах: прямые измерения – метод сравнения со стандартом.

184. а) В чем сущность дробного и систематического анализа? Концентрация ионов серебра в насыщенном растворе селенита серебра Ag2SeO3 равна 6,26∙10-6 моль/л. Вычислите константу (произведение) растворимости этой соли.

б) Какие требования предъявляются к реакциям, используемым для прямого титрования?

В растворе содержится по 5 ммоль гидрокарбоната калия и карбоната калия. Вычислите, какой объем азотной кислоты с молярной концентрацией 0,115 моль/л, пойдет на титрование этого раствора в присутствии фенолфталеина?

в) Основные приемы определения и расчета концентраций в физико-химических методах: прямые измерения – метод добавок.

47

185. а) Охарактеризуйте различия между макроанализом, полумикроанализом и микроанализом.

Массовая концентрация молибдена в насыщенном растворе молибдата бария ВаМоО4 равна 19,2 мг/л. Вычислите константу (произведение) растворимости этой соли.

б) Какие титранты применяют в ацидиметрии и алкалиметрии?Вычислите массу карбоната натрия, содержащегося в 250 мл

раствора, если известно, что на титрование 10 мл раствора было затрачено раствора хлороводородной кислоты с(НС1) = 0,110 моль/л объемом 12,5 мл. Титрование проводилось в присутствии метилового оранжевого.

в) Сущность фотометрического анализа.186. а) Какие условия нужно соблюдать при отделении катионов

второй аналитической группы от первой и почему? Йод массой 1г находится в насыщенном растворе NaIO4 объемом

144мл. Вычислите константу (произведение) растворимости этой соли.б) Приведите примеры индикаторов, применяемых в кислотно-

основном и окислительно-восстановительном титровании.Гидроксид натрия некоторое время хранился в открытой склянке.

Для проведения анализа на степень чистоты препарата образец массой 0,230 г растворили в дистиллированной воде и оттитровали раствором серной кислоты C(l/2H2SO4) = 0,174 моль/л. На титрование в присутствии фенолфталеина было затрачено 29,60 мл, а в присутствии метилового оранжевого – 30,80 мл титранта. Найдите массовые доли основного вещества и примесей в образце.

в) Сущность фотоколориметрии.187. а) Охарактеризуйте свойства катионов первой аналитической

группы. Предельно допустимая концентрация ионов свинца в

промышленных сточных водах равна 0,1 мг/л. Установите, обеспечивается ли необходимая степень очистки сточных вод от свинца осаждением в виде сульфата ( ПР= Ks(PbSO4)= 1,610-8).

б) Общая характеристика и классификация методов окислительно-восстановительного титрования.

Проба муравьиной кислоты массой 2,32 г разбавлена водой в мерной колбе вместимостью 100 мл. На титрование 10,0 мл разбавленного раствора затрачено титранта с концентрацией с(КОН)=0,150 моль/л объемом 7,2 мл. Рассчитайте массовую долю муравьиной кислоты в исходном растворе.

48

в) Сущность спектрофотометрии.188. а) Какие катионы относятся к третьей аналитической группе?

Охарактеризуйте их свойства. Смешали два раствора: хлорид кальция и карбонат натрия,

концентрация каждого раствора была равна 0,001 моль/л. Объемы смешиваемых растворов были равны между собой. Образуется ли осадок? (ПР= Ks(СаСO3)=3,810-9).

б) Перманганатометрия. Сущность метода. Водный раствор аммиака массой 2,12 г разбавлен в мерной колбе

вместимостью 250 мл. На титрование 10,0 мл разбавленного раствора затрачено титранта с концентрацией с(НС1) = 0,107 моль/л объемом 8,4 мл. Рассчитайте массовую долю аммиака в исходном растворе.

в) Основной закон светопоглощения – закон Бугера-Ламберта-Бера. Оптическая плотность. Молярный коэффициент светопоглощения.

189. а) Какие катионы относятся ко второй аналитической группе? Охарактеризуйте их свойства.

Смешали равные объемы двух растворов: ацетат свинца(II) и хромат натрия. Концентрации обоих растворов равнялись по 0,001 моль/л. Образуется ли осадок? ( ПР= Ks(PbCrO4)= 1,810-14).

б) Стандартизация титрантов в перманганатометрии.Какой объем раствора перманганата калия с C(l/5КМnО4)=0,05

моль/л пойдет на титрование смеси, состоящей из 1,0 г соли Мора (NH4)2SO4 ∙FeSO4∙6H2O и 1,0 г хлорида железа(II)?

в) Закон аддитивности светопоглощения. Спектры поглощения.190. а) Охарактеризуйте групповой реагент и условия осаждения

катионов третьей аналитической группы. Раствор ацетата кальция приготовили смешением соли массой 1 г с водой объемом 350 мл. Этот раствор смешали с раствором сульфата натрия с концентрацией 0,025 ммоль/л, причем объемы смешиваемых растворов были равны между собой. Образуется ли в этих условиях осадок? (ПР= Ks(СаSO4)= 2,510-5).

б) Йодометрия. Сущность метода. К 5,0 мл сероводородной воды добавлено 8,0 мл раствора иода с

концентрацией с(1/2I2) = 0,05 моль/л. На титрование непрореагировавшего иода затрачено 3,0 мл раствора тиосульфата натрия C(1/2Na2S2O3) = 0,008 моль/л. Вычислите массу сероводорода, содержащегося в 1 л такой воды.

в) Аппаратура фотометрического метода (основные узлы).

49

191. а) Охарактеризуйте групповой реагент и условия осаждения анионов первой аналитической группы.

Предельно допустимая концентрация ионов свинца в промышленных сточных водах равна 0,1 мг/л. Установите, обеспечивается ли необходимая степень очистки сточных вод от свинца осаждением в виде карбоната (ПР= Ks(PbСO3)=7,510-14).

б) Перечислить условия, соблюдение которых обязательно при йодометрическом титровании.

Для определения массы соли Мора (NH4)2SO4 ∙FeSO4∙6H2O в 1 л раствора взяли пробу объемом 5,0 мл. На титрование в кислой среде затрачено титранта с концентрацией C(l/5KMnO4) = 0,052 моль/л объемом 6,8 мл. Проведите расчет по результатам титрования.

в) Примеры практического применения оптических методов анализа.

192. а) Охарактеризуйте групповой реагент и условия осаждения анионов второй аналитической группы.

Раствор тиоцианата аммония приготовлен растворением 0,76 г в дистиллированной воде (объем раствора 500 мл). Образуется ли осадок при смешивании этого раствора с 1%-ным раствором нитрата серебра (=1г/мл) в равном соотношении по объему? (ПР= Ks(AgSCN)=1,110-12).

б) Стандартизация титрантов в иодометрии. Загрязненный примесями образец дигидрата щавелевой кислоты

массой 1,300 г растворили в колбе на 100 мл. На титрование 10,0 мл полученного раствора перманганатом калия в кислой среде было затрачено титранта с(l/5КМпО4) = 0,008 моль/л объемом 20,0 мл. Рассчитайте массовую долю основного вещества в образце.

в) Общая характеристика электрохимических методов. 193. а) Охарактеризуйте условия выполнения аналитических

реакций сухим и мокрым способами. Приведите примеры. Какой концентрации карбонат-иона следует достичь для

образования осадка из раствора нитрата кальция с концентрацией 0,5 моль/л (ПР= Ks(СаСO3)=3,810-9)?

б) Сущность дихроматометрического титрования. К подкисленному раствору оксалата натрия объемом 200 мл

добавили перманганат калия массой 0,1896 г. Для окисления избытка оксалата натрия к смеси понадобилось добавить 100 мл раствора с концентрацией с(l/5КМnO4) = 0,04 моль/л. Рассчитайте молярную кон-центрацию раствора оксалата натрия.

в) Классификация электрохимических методов.50

194. а) Какие аналитические реакции являются чувствительными? Какие показатели характеризуют чувствительность реакций?

Какой концентрации сульфат-иона следует достичь, чтобы из раствора нитрата стронция с концентрацией 0,2моль/л выпал осадок (ПР=Ks(SrSO4)=3,210-7)?

б) Что такое комплексоны? Какими свойствами обладают индикаторы, применяющиеся в комплексонометрии?

Образец нитрата аммония растворили в мерной колбе вместимостью 100 мл. К аликвотной доле полученного раствора объемом 10,0 мл добавили 20,00 мл раствора щелочи с концентрацией 0,095 моль/л. Перед титрованием раствор прокипятили до полного удаления аммиака. На титрование оставшейся щелочи израсходовали 8,55 мл раствора серной кислоты с концентрацией C(1/2H2SO4) = 0,05 моль/л. Вычислите исходную массу соли.

в) Электрохимические ячейки. Индикаторный электрод и электрод сравнения.

195. а) Опишите, как проводится систематический анализ катионов второй группы. Напишите уравнения реакций, соответствующие предварительным испытаниям.

Вычислите массу нитрата свинца, которую надо добавить к водному раствору карбоната натрия с концентрацией 0,01 моль/л объемом 200 мл для образования осадка. (ПР= Ks(PbСO3)= 7,510-14)

б) На чем основано йодометрическое определение восстановителей?

Образец хлорида аммония массой 0,15 г растворили в воде, к полученному раствору добавили раствора гидроксида калия объемом 30,0 мл с молярной концентрацией 0,115 моль/л и затем прокипятили до полного удаления аммиака. На титрование избытка щелочи израсходовали раствор серной кислоты объемом 6,30 мл с концентрацией c(1/2H2SO4) = 0,105 моль/л. Вычислите массовую долю примесей в исходном образце.

в) Хроматография, сущность метода.196. а) Охарактеризуйте влияние одноименного иона на

растворимость малорастворимого электролита. Смешали равные объемы двух растворов: ацетат свинца и сульфид

натрия. Концентрации обоих растворов равнялись по 0,001 моль/л. Образуется ли осадок (ПР= Ks(PbS)= 2,510-27)?

б) Описать приготовление стандартизированного раствора тиосульфата натрия.

51

Вычислите массу хромата калия К2СrO4 в колбе вместимостью 100 мл по результатам титрования: к аликвотной доле объемом 10,0 мл добавлено 15,0 мл раствора соли Мора с концентрацией 0,05 моль/л. На титрование затрачено 8,0 мл титранта с концентрацией с( l/5KMnO4) = 0,045 моль/л.

в) Классификация хроматографических методов по механизму разделения веществ.

197. а) Охарактеризуйте условия образования осадков. Приведите примеры.

Концентрация хлорид-ионов в цереброспинальной жидкости человека равна 124 ммоль/л. Выпадает ли осадок хлорид серебра, если к образцу объемом 1,5 мл добавить раствор нитрата серебра объемом 0,15 мл с концентрацией 0,001 моль/л ( ПР= Ks(AgCl)= 1,810-10)?

б) Йодометрическое определение окислителей. Бромную воду массой 85 г перенесли в колбу вместимостью 250

мл и разбавили водой до метки. К 10,0 мл полученного раствора добавили раствор соли Мора объемом 20,0 мл с концентрацией 0,065 моль/л. На титрование затрачено 10,5 мл раствора перманганата калия с концентрацией С(l/5KMnO4) = 0,05моль/л. Вычислите массовую долю брома в бромной воде.

в) Классификация хроматографических методов по агрегатному состоянию фаз.

198. а) Охарактеризуйте групповой реагент и условия осаждения анионов второй аналитической группы.

Смешали равные объемы двух растворов: нитрат кадмия и сульфид натрия. Концентрации обоих растворов равнялись по 0,001 моль/л. Образуется ли осадок (ПР= Ks(CdS)= 1,610-28)?

б) Определение содержания свободного хлора в воде. Хлорную воду массой 100 г перенесли в мерную колбу вме-

стимостью 250 мл, разбавили водой до метки. К аликвотной доле объ-ёмом 10,0 мл добавили 20,0 мл раствора сульфата железа(II) c(FeSO4) = 0,07 моль/л. На титрование было затрачено 11,0 мл титранта с кон-центрацией С(1/5КМnO4) = 0,045 моль/л. Вычислите массовую долю хлора в хлорной воде.

в) Распределительная хроматография. Бумажная хроматография (хроматография на бумаге).

199. а) Классификация анионов. Смешали 2%-ный раствор сульфида калия (плотность раствора

равна 1,02 г/мл) объемом 100 мл и 5%-ный раствор нитрата ртути(П)

52

(плотность раствора равна 1,04 г/мл) объемом 200 мл. Выпадает ли осадок (ПР= Ks(HgS)= 1,610-52)?

б) Определение окислителей перманганатометрическим методом (обратное титрование).

Для определения активного хлора в воде к пробе объемом 50 мл добавили избыток иодида калия и соляную кислоту. На титрование выделившегося иода израсходовали раствор тиосульфата натрия объемом 18,20 мл с молярной концентрацией, равной 0,01 моль/л. Вычислите массу активного хлора в 1 л воды.

в) Адсорбционная хроматография.200. а) Какие анионы относятся к третьей аналитической группе?

Охарактеризуйте их свойства. Смешали равные объёмы 0,1М раствора сульфида калия и 0,2М

раствора нитрата цинка. Выпадает ли осадок (ПР= Ks(ZnS)= 1,610-24)?б) Описать определение содержания нитрита в растворе. Образец технического тетрагидрата хромата натрия массой 0,5 г

растворили в мерной колбе на 100 мл. К 10,0 мл полученного раствора добавили раствор сульфата железа(II) объемом 20,0 мл с молярной концентрацией, равной 0,055 моль/л, на титрование было затрачено 11,0 мл раствора перманганата калия с концентрацией С( l/5KMnO4) = 0,05 моль/л. Вычислите массовую долю тетрагидрата хромата натрия в образце.

в) Тонкослойная хроматография. Сущность метода ТСХ.

ЛИТЕРАТУРА

О с н о в н а я

1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учебник для вузов/ Ю.А. Ершов, В.А. Попков [и др.] 6-ое изд.,стер. М.: Высш. шк., 2007. 559 с.

2. К н я з е в Д. А. Неорганическая химия: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Агрохимия и почвоведение" / Д. А. Князев, С. Н. Старыгин. М.: Высш. шк., 1990. 430 с.

3. Х о м ч е н к о Г. П. Неорганическая химия: учебник для сельскохозяйственных вузов / Г. П. Хомченко, И. К. Цитович. М.: Высш. шк., 1987. 447 с.

4. Ц и т о в и ч И. К. Курс аналитической химии / И. К. Цитович. М.; Высш. шк., 1985. 400 с.

5. Д о р о х о в а Е. Н. Аналитическая химия. Фзико-химические методы анализа: учеб. для ун-тов и вузов / Е. Н. Дорохова, Г. В. Прохорова. М.: Высш.шк., 1991. 256 с.

Д о п о л н и т е л ь н а я

53

6. У г а й Я. А. Общая и неорганическая химия: учебник для вузов / Я. А. Угай. 4-е изд. М.: Высш. шк., 2004. 440 с.

7. С у в о р о в А. В. Общая химия: учеб. пособие для вузов / А. В. Суворов, А. Б. Никольский. СПб.: Химия, 1995. 624 с.

8. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ: учеб. пособие / Е. В. Барковский, С. В. Ткачев, Г. Э. Атрахимович [и др.]: М.: Высш. шк., 1997. 176 с.

9. С л е с а р е в В. И. Химия: Основы химии живого: учебник для вузов / В. И. Слесарев. СПб.: Химиздат, 2001. 784 с.

10. Б а р к о в с к и й Е. В. Аналитическая химия: учеб. пособие / Е. В. Барковский. Минск: Вышэйш. шк. 2004. 351 с.

11. Ж а р с к и й И. М.Теоретические основы химии: сборник задач: учеб. пособие / И. М. Жарский. Минск: Аверсев, 2004. 397 с.

12. З а й ц е в О. С. Исследовательский практикум по общей химии: учеб. пособие / О. С. Зайцев. М.: Изд-во МГУ, 1994. 480 с.

54

Ольга Владимировна ПоддубнаяИрина Владимировна Ковалева

Татьяна Васильевна Булак

ОБЩАЯ ХИМИЯ С ОСНОВАМИ АНАЛИТИЧЕСКОЙ

Методические указания и задания по выполнению контрольной работы

Редактор Т. П. РябцеваТехн. редактор Н. К. Шапрунова

Корректор Л. А. Малеванкина

ЛИ № 384 от 09.06. 2004. Подписано в печать 06.07.2007. Формат 60х84 1/16. Бумага для множительных аппаратов.

Печать ризографическая. Гарнитура «Таймс».Усл. печ. л. 3,02. Уч.-изд. л. 2,86.

55

Тираж 150 экз. Заказ Цена 3980 руб.________________________________________________________________________

_

Редакционно-издательский отдел БГСХА213407, г. Горки Могилевской обл., ул. Студенческая, 2

Отпечатано в отделе издания учебно-методической литературы и ризографии БГСХА, г. Горки, ул. Мичурина, 5

56

Documents

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАelc.baa.by/him/Общ хим с осн анал 10.doc · Web viewПримеры контрольных заданий