Сборник методических материалов по курсу "Химия"

РОССИЙСКИЙ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
имени Н. И. Пирогова
Сборник методических материалов
по курсу "Химия"
для студентов медицинских вузов,
обучающихся по специальностям
060101 — Лечебное дело
060103 — Педиатрия
060201 — Стоматология
Подготовлено в соответствии с ФГОС-3
в рамках реализации
Программы развития РНИМУ
Кафедра химии
ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И.Пирогова
Минздравсоцразвития России
Москва 2012
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Министерства здравоохранения и социального развития
Сборник методических материалов по курсу
"химия"
для студентов медицинских вузов
Москва 2012
1
Сборник методических материалов по курсу "Химия" для студентов 1 курса дневного отделения лечебного, педиатрического и стоматологического
факультетов, студентов-лечебников 1 курса МБФ и 2-го курса вечернего отделения этих факультетов. РНИМУ. 2012. 84 c.
Сборник составлен в соответствии с ФГОС-3 по соответствующим специальностям.
Материалы сборника включают темы и задания для самостоятельной проработки, содержание занятий и домашние задания по каждой теме, примеры
ситуационных задач (заданий для самостоятельной аудиторной работы под
контролем преподавателя, САРС). Приведены примеры билетов текущих
контрольных работ и тестового контроля, содержание и примеры билетов
модульного контроля. Кроме того, в пособии представлены дополнительные
справочные материалы (таблицы, формулы для вычисления основных физико-химических характеристик процессов и др.), а также описание некоторых
лабораторных работ.
Методические указания подготовлены проф. Белавиным И. Ю. при участии проф. Баукова Ю. И., доц. Шаповаленко Е. П., ст. преподавателей
Дьяковой В. В., Негребецкой Е. А., Сергеевой В. П. и Тарасенко Н. А.
Общая редакция — зав. кафедрой, проф. Негребецкий В. В.
Оформление и техническое редактирование — ст. преп. Артамкин С. А.
Информацию о химии РНИМУ, расписание занятий и другую учебнометодическую информацию можно найти на сайте кафедры по адресу:
http://www.rsmu.ru/ → кафедры → лечебный факультет → кафедра химии
→ учебная и учебно-методическая работа.
Список литературы и ее условные обозначения
ББХ
Ленский А. С. , Белавин И. Ю. , Быликин С. Ю. Биофизическая
и бионеорганическая химия. Учебник для студентов медицинских ВУЗов. М.:
Медицинское информационное агентство. 2008.
ПОХ
Попков В. А., Пузаков С. А. Общая химия. М., ГЭОТАР-Медиа,
2010 (2007).
БОХ-1
Тюкавкина Н. А., Бауков Ю. И. Биоорганическая химия. М.:
Дрофа. 2010 (2004–2009).
БОХ-2
Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., Зурабян С.Э. Биоорганическая
химия. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2011 (2010, 2009).
РУК
Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической
химии под ред. Н.А Тюкавкиной. М. Дрофа 2010 (2006–2009).
СБ
Данное пособие.
2
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Программа курса включает введение и 2 крупных раздела — модуля.
Введение в курс химии (1-ая часть данного пособия, см. сайт кафедры) содержит материал, позволяющий восполнить углубить знания, касающиеся
школьного курса химии. Раздел изучается самостоятельно.
1 модуль — общая химия.
2 модуль — органическая химия.
На кафедре химии используется рейтинговая оценка знаний, умений и
навыков студентов, которая предполагает, что повседневная работа студента
над предметом находит свое отражение в конечной суммарной оценке. Цель
введения этой системы:
1) стимулировать регулярную систематическую работу;
2) повысить состязательность в учебе путем замены усредненных категорий студентов (отличники, хорошисты, троечники) точной оценкой того места, которое конкретный студент занимает среди своих сокурсников;
3) исключить возможность любой предвзятости к студентам.
По первому требованию студента преподаватель сообщает ему его текущий
рейтинг. Положения рейтинговой системы приведены на сайте кафедры.
На сайте кафедры также приведены программы 1-го и 2-го модулей
ИНСТРУКЦИЯ
По охране труда и пожарной безопасности для
студентов при работе в лабораториях кафедры химии
1. Общие положения
1.1. Настоящая инструкция устанавливает требования, обязательные для
исполнения всеми учащимися в помещениях кафедры.
1.2. Нарушения (невыполнение, ненадлежащее выполнение или уклонение от выполнения) требований данной инструкции, в зависимости от наступивших последствий, влечет уголовную, административную, дисциплинарную
или иную ответственность в соответствии с действующим законодательством
РФ.
1.3. Инструкция должна пересматриваться не реже чем один раз в пять лет
и досрочно пересматривается:
— при пересмотре законодательных актов, стандартов, нормативов;
— по указанию вышестоящих органов;
— при внедрении новой техники, технологии, новых материалов;
— при изменении условий труда, по результатам расследования аварии и
несчастных случаев.
1.4. Настоящая инструкция основывается на федеральном законе от
21.12.94 №69-ФЗ (редакция от 19.07.09) "О пожарной безопасности", приказе
МЧС РФ от 18.06.03 №313 "Об утверждении правил пожарной безопасности в
Российской Федерации (ППБ 01-03), правилах о мерах пожарной безопасности
при эксплуатации электрических сетей, электроустановок, приборов освещения
в РНИМУ №118 (редакция от 26.11.03), правилах пожарной безопасности в
специализированных помещениях РНИМУ № 122, правилах пожарной без3
опасности для территорий, зданий и помещений РНИМУ № 124 (редакция от
25.11.03), инструкции сотрудникам РНИМУ по действиям в чрезвычайных ситуациях (редакция от 22.05.09), инструкции РНИМУ №229 по оказанию первой
доврачебной помощи при несчастных случаях (редакция от 14.07.09), общих
требованиях при составлении инструкций по охране труда в РНИМУ (распоряжение ректора №21 от 07.09.09), действующей инструкции №167 по охране
труда и пожарной безопасности для студентов при работе в лабораториях кафедры Общей и биоорганической химии (редакция от 18.01.05), типовых правилах по охране труда и пожарной безопасности в химических лабораториях,
на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности и
других стандартах, нормах и правилах регулирующих вопросы охраны труда и
пожарной безопасности.
1.5. Настоящая инструкция включает в себя приложения (размещены на
сайте кафедры), которые предназначены для уточнения, детализации и дополнения некоторых ее положений. Приложения могут быть изменены или дополнены, при возникновении производственной необходимости. В случае таких
изменений должен проводиться внеплановый инструктаж.
Приложения включают:
— Приложение 1. Телефоны для обращения в экстренных случаях.
— Приложение 2. Меры первой (доврачебной) помощи при несчастных
случаях.
— Приложение 3. Краткие правила пользования первичными средствами
пожаротушения.
2. Общие требования безопасности
2.1. К работе в лабораториях кафедры допускаются студенты прошедшие
первичный инструктаж по технике безопасности.
2.2. Повторный инструктаж проводится не реже двух раз в год, а при изменении специфики работы, при введении в действие новых стандартов, правил, инструкций, а также изменений к ним проводится внеплановый инструктаж. После проведения инструктажа инструктор обязан сделать запись в соответствующем журнале и поставить свою подпись. Инструктируемые также ставят свои подписи.
2.3. Перед проведением каждой лабораторной работы преподаватель проводит инструктаж на рабочем месте с целью ознакомления учащихся с организацией рабочего места и безопасными методами работы.
2.4. Внеплановый инструктаж по технике безопасности для учащихся
преподаватель проводит в случае грубого нарушения правил техники безопасности.
2.5. Каждый студент обязан:
— знать и выполнять правила и инструкции по эксплуатации оборудования, охране труда, пожарной безопасности;
— соблюдать Правила внутреннего трудового распорядка и установленные режимы труда и отдыха;
— содержать в порядке свое рабочее место, а также соблюдать чистоту в
помещениях кафедры;
— выполнять только те виды работ, которые определены его преподавателем (распоряжение преподавателя может быть не выполнено, если оно про4
тиворечит требованиям правил безопасности, производственных инструкций и
может причинить вред здоровью);
— при обнаружении на рабочем месте нарушений правил безопасности,
могущих повлечь за собой несчастный случай или аварию, немедленно прекратить работу и сообщить об этом преподавателю или любому представителю
кафедры;
— знать опасные и вредные свойства, а также пожарную опасность применяемых химических веществ, с которыми приходится соприкасаться в процессе работы, соблюдать правила безопасной работы с ними;
— уметь пользоваться первичными средствами тушения пожара, знать
их назначение и принцип работы;
— уметь оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим.
2.6. Работать в лаборатории разрешается только в х/б халатах с длинными
рукавами. Длинные волосы должны быть аккуратно подобраны. Студенты,
присутствующие на практической работе без халата, непосредственно к проведению эксперимента не допускаются, но присутствуют на занятии.
2.7 При всех работах с химикатами необходимо соблюдать максимальную осторожность, помня, что неаккуратность, невнимательность, недостаточное знакомство с приборами и свойствами веществ могут повлечь за собой
несчастный случай.
2.8. Все процедуры при выполнении работы (отмеривание реактивов, их
переливание, нагревание и т. д.) должны производиться только на своем рабочем месте или под тягой.
2.9. В помещениях при работе должна соблюдаться чистота: как на рабочих местах, так и вокруг работающих не должно быть ничего лишнего. Не допускается загромождение столов склянками, реактивами и т. п. ненужными в
данный момент для работы, в особенности посудой с концентрированными
кислотами и щелочами или взрывчатыми и огнеопасными веществами.
2.10. Нельзя оставлять никаких веществ в посуде без этикеток или надписей. Набирая вещество, необходимо внимательно читать этикетку и при малейшем сомнении наводить справку у преподавателя.
2.11. При работе со спиртом и другими легко воспламеняющимися веществами возможно неожиданное воспламенение паров. Количество этих веществ
в практикуме ограничено.
2.12. При перебоях в электроснабжении и в случае аварии разрешается
применять только электрические фонари.
2.13. В каждой рабочей зоне в легкодоступном месте должна находиться
аптечка, содержащая средства по оказанию первой помощи.
2.14. Запрещено:
— принимать пищу и напитки в лаборатории;
— курить в помещениях РНИМУ;
— использовать в лаборатории во время занятия мобильный телефон и
другие средства связи;
— работать в лаборатории в отсутствие преподавателя или лаборанта, а
также выполнять в лаборатории экспериментальные работы, не связанные с
выполнением учебного практикума;
— использовать внутренние пожарные краны, для других целей, кроме,
тушения пожара;
5
— пользоваться неисправными или поврежденными электроприборами;
— подключать неизвестные приборы к лабораторным розеткам;
— оставлять без присмотра включенные в сеть электрические приборы;
— переносить включенные приборы.
2.15. Все вопросы по выполнению эксперимента, возникающие в процессе работы, следует немедленно выяснить у преподавателя.
3. Требования безопасности перед началом работы
3.1. Студент должен быть информирован о содержании предстоящей
работы и знать ее методические особенности по учебному практикуму.
3.2. Лабораторный журнал должен быть заранее оформлен.
3.3. Работа в лабораториях должна производиться с исправными приборами, оборудованием и посудой, известными реактивами и материалами.
3.4. Химическая посуда должна быть чистой, т. к. грязь может изменить
ход реакции.
3.5. Все работы, связанные с возможностью выделения токсичных или
пожаро- и взрывоопасных паров и газов, должны производиться только в вытяжных шкафах из негорючих материалов.
4. Требования безопасности во время работы
4.1. Запрещается проводить опыты, не назначенные преподавателем, вносить и выносить из лаборатории любые вещества и приборы без разрешения
преподавателя.
4.2. Химические реакции надлежит выполнять с такими количествами и
концентрациями веществ, в таких приборах и посуде, как указано в описаниях
работ. Необходимо внимательно прочесть надпись на этикетке, прежде чем
взять вещество для опыта.
4.3. Необходимо соблюдать большую осторожность при работе с кислотами, щелочами, солями тяжелых металлов, а также такими веществами, как
бромная вода, фенол и др. Следует остерегаться попадания указанных реактивов на кожу (ожоги), одежду (разъедание ткани) и внутрь организма (отравления).
4.4. Нельзя никакие вещества в лаборатории пробовать на вкус. Нюхать
какие бы то ни было вещества в лаборатории необходимо с осторожностью, не
вдыхая полной грудью, а направляя к себе пары или газ движением руки.
4.5. Сосуды с веществами или растворами необходимо брать одной рукой
за горлышко, а другой снизу поддерживать за дно. Большие химические стаканы с жидкостью поднимают только двумя руками так, чтобы отогнутые края
стакана опирались на указательные пальцы.
4.6. При переливании жидкостей необходимо пользоваться воронкой, поставленной в кольцо штатива над сосудом приемником.
4.7. Набирать в пипетку растворы химических веществ обязательно резиновой грушей.
4.8. Все пролитое, разбитое или просыпанное на столах, мебели или на
полу необходимо немедленно убрать.
4.9. Неиспользованные реактивы никогда не помещайте обратно в тот сосуд, из которого они были взяты. Нельзя опускать в сосуды с реактивами никаких других веществ или предметов, кроме чистого шпателя, который прилагается к банке и служит для набирания из нее сухого реагента.
6
4.10. Необходимо соблюдать крайнюю осторожность при работе с горючими, особенно с легко воспламеняющимися жидкостями:
— нельзя держать их вблизи огня;
— отработанные горючие жидкости нельзя выливать в раковину, их следует собирать в специальную герметично закрывающуюся тару для последующего уничтожения или переработки.
4.11. Нельзя наклоняться над сосудом, в котором кипит или наливается какая-нибудь жидкость (особенно едкая), так как брызги могут попасть в глаза.
4.12. Пробирку, в которой нагревается жидкость, надо держать отверстием
в сторону, а не к себе и не к соседу, так как жидкость, вследствие нагревания,
может быть выброшена из пробирки.
4.13. Во избежание ожогов нельзя брать голыми руками нагретые колбы,
стаканы, чашки. Следует предварительно выключить или отодвинуть источник
нагрева и пользоваться тигельными щипцами или полотенцем. Горячему стеклу
надо дать хорошенько остыть, прежде чем брать его руками. Помните, что горячее стекло по виду ничем не отличается от холодного.
4.14. Во время работы необходимо:
— постоянно содержать в чистоте и порядке рабочее место;
— все включения и выключения электроприборов производить только
сухими руками;
— избегать попадания воды или других жидкостей на электроприборы;
— использовать оборудование только по его прямому назначению.
4.15. Запрещается:
— отвлекаться и отвлекать от работы других;
— допускать на рабочее место посторонних лиц;
— находиться на рабочем месте в состоянии алкогольного и наркотического опьянения.
5. Требования безопасности в аварийных ситуациях
5.1. Обо всех неполадках в работе оборудования, водопровода, электросети и т. д. студенты обязаны сообщить преподавателю. Устранять неисправности
самостоятельно запрещается.
5.2. При получении травм (порезы, ожоги и т.п.), а также при плохом самочувствии необходимо немедленно сообщить преподавателю.
5.3. В случае возникновения любой чрезвычайной ситуации необходимо
предупредить окружающих об опасности и доложить о ней преподавателю для
принятия соответствующих мер. В том случае, если нет возможности известить
преподавателя, необходимо самостоятельно поставить в известность соответствующие службы (см. Приложение 1). В любой чрезвычайной ситуации следует извещать:
— городской район "Обручевский";
— оперативного дежурного городского защитного пункта Управления
префектуры ЮЗАО;
— оперативного дежурного центра управления в кризисных ситуациях
ЮЗАО.
5.4 При обнаружении пожара или признаков горения (задымление, запах
гари, повышение температуры и т. п.) необходимо:
7
— немедленно сообщить об этом по телефону "01" (при этом необходимо назвать адрес объекта, место возникновения пожара, что горит, а также сообщить свою фамилию и номер телефона);
— принять по возможности меры по эвакуации людей, тушению пожара
до прибытия пожарных и сохранности материальных ценностей, с учетом обеспечения безопасности своей жизни;
— в случае угрозы жизни людей немедленно организовать их спасение,
используя для этого имеющиеся силы и средства;
— продублировать сообщение о возникновении пожара в охрану университета, поставить в известность дежурного по университету и оперативного
дежурного УВД ЮЗАО.
5.5. Краткие правила пользования первичными средствами пожаротушения описаны в Приложении 4 настоящей инструкции.
5.6. В случае воспламенения горючей жидкости (например, при растрескивании колбы и т. п.):
— погасить горелку;
— отставить сосуды с огнеопасными веществами;
— прикрыть пламя одеялом, а затем, если нужно, засыпать песком;
— в случае необходимости — воспользоваться огнетушителем;
— все жидкости, смешивающиеся с водой, (метанол, изопропанол, бутанол, этанол, ацетон, уксусная кислота) можно тушить водой. Все жидкости не
смешивающиеся с водой, (бензол, толуол, все виды эфиров, высшие спирты и
др. подобные органические жидкости) заливать водой нельзя. Следует применять песок, углекислоту из огнетушителя, четыреххлористый углерод;
— если пламя не удается погасить сразу — немедленно вызвать пожарных.
5.7. Если загорится одежда:
— не бежать, т. к. при этом огонь разгорается еще сильнее;
— гасить пламя обертыванием одеялом, войлоком, пальто и т. п. или, катаясь по полу.
5.8. Если случайно прольется легко воспламеняющаяся жидкость, то надо
поступать следующим образом:
— немедленно погасить в помещении все горелки и выключить электрические нагреватели;
— закрыть двери, открыть форточки или окна;
— собрать пролитую жидкость полотенцем или тряпкой и выжимать над
широким сосудом, из которого перелить потом жидкость в склянку с пробкой;
— прекратить проветривание после полного исчезновения запаха пролитой жидкости в помещении.
5.9. В случае перерыва действия вентиляции все работы в вытяжных шкафах, связанные с выделением вредных веществ, газов и паров, немедленно прекратить.
5.10. Если ядовитая жидкость, кислота, щелочь случайно пролита из
бутылки, надо отставить бутыль, предварительно закрыв ее пробкой, а лужицу
засыпать песком или опилками. Поверхность стола после удаления песка обмывают жидкостью, нейтрализующей пролитое вещество, или, в крайнем случае, водой.
8
5.11. При ожогах, травмах, отравлениях, поражении электрическим током
и других опасных для жизни ситуациях необходимо немедленно вызвать Скорую помощь по телефону 03 и оказать пострадавшему доврачебную помощь.
Меры первой (доврачебной) помощи при несчастных случаях, а также особенности работы с некоторыми химическими веществами см. Приложения 2 и 3
настоящей инструкции.
6. Требования безопасности по окончании работы
6.1. Сосуды, в которых раньше находились горючие жидкости, еще довольно долгое время содержат взрывчатые смеси, поэтому их надо основательно промыть проточной водой из-под крана.
6.2. Отработанные кислоты и щелочи следует собирать раздельно в специальную посуду и после нейтрализации сливать в канализацию.
6.3. Не оставлять на рабочем месте без присмотра посуду с опасными веществами.
6.4. Если в процессе работы были выявлены какие-либо недостатки, влияющие на безопасность труда, необходимо поставить в известность преподавателя для их своевременного устранения или принятия решения о прекращении
работ.
6.5. По окончании эксперимента необходимо:
— вымыть грязную посуду, вытереть рабочий стол;
— все не использованные реактивы необходимо расставить в том же порядке, в каком они стояли перед началом эксперимента.
УКАЗАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТОВ
О ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Студент допускается к выполнению лабораторной работы только при
наличии подписи преподавателя в лабораторном журнале с указанием числа.
1. Для записи отчетов о выполнении лабораторных работ необходимо
завести отдельную тетрадь, на которой должны быть указаны фамилия учащегося и номер группы.
2. На отчете должны быть указаны дата выполнения работы, ее название
и цель. В конце следует сделать вывод, в котором, помимо прочего, отмечается
успешность выполнения поставленной задачи и достижения цели.
3. Все наблюдения, сделанные в ходе лабораторной работы, сразу же записываются в рабочую тетрадь. Необходимо отмечать изменение всех наблюдаемых характеристик исследуемых систем (агрегатного состояния, температуры, цвета, прозрачности, вязкости и т. д.). Там, где это уместно, записывайте
результаты в виде таблицы. Если это возможно, лучше заготовить форму для
таблицы еще до начала лабораторной работы. Ошибочные записи не следует
замазывать корректором – их просто перечеркивают одной линией. Делайте все
записи разборчиво.
4. Уравнения химических реакций следует приводить в начале отчета,
если проводится исследование одной реакции в серии экспериментов. Если
изучается несколько реакций, то уравнения приводятся перед описанием каждого опыта (или серии опытов).
5. Указывайте, какие арифметические операции использованы при проведении расчетов, иллюстрируя их на одном подробно выписанном примере.
9
Не загромождайте расчетную часть отчета деталями вычислений. Указывайте, в
каких единицах определены данные измерений. Как правило, во время выполнения лабораторной работы вычислений не делают.
6. На включенные в лабораторную работу пронумерованные вопросы
следует дать письменный ответ в отчете. Отвечайте на вопросы кратко.
7. Не вносите в отчет ответов на вопросы, содержащиеся в вводной и
описательной частях инструкций к лабораторным работам. Некоторые из этих
вопросов предназначены для того, чтобы обратить внимание на проблемы, которые будут исследованы в работе. Другие – позволяют выяснить смысл некоторых особенностей выполнения работы или введены для самоконтроля и более
осмысленного выполнения лабораторной работы.
ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКОВ
Многие практические работы курса общей и биоорганической химии
предусматривают оформление графиков, отражающих зависимость измеряемых
величин от различных параметров, для чего студентам необходимо знать основные правила построения графиков.
1. Графики строятся карандашом на миллиметровой бумаге и вклеиваются в лабораторный журнал. Использовать для этих целей бумагу "в клеточку"
нежелательно, т. к. довольно часто клетка бывает неравномерной, что сказывается на точности измерения. Все надписи в графике делаются чернилами.
2. Начало осей координат должно совпадать с крупной клеткой миллиметровой бумаги.
3. На оси абсцисс откладываются значения независимой переменной, а
на оси ординат – зависимой переменной. На каждой оси указываются измеряемые величины или найденные величины и единицы, в которых они измеряются.
4. Масштаб графика выбирается таким образом, чтобы координаты любой точки можно было бы найти без дополнительных уточнений масштаба.
5. Нанесенные на график экспериментальные точки обводятся кружком
или помечаются крестиком. По экспериментальным точкам строится плавная
усредняющая кривая, при этом некоторые из точек могут выпадать. Недопустимо проводить ломаную кривую, охватывающую все точки. Линия графика
должна быть тонкой, но отчетливо видимой, занимать все поле чертежа. Для
этого оси X и Y должны начинаться не с нуля, а с ближайшего округленного
значения откладываемой величины, и оканчиваться ближайшим наибольшим
значением.
6. Масштабы следует выбирать так, чтобы кривая была наклонена к оси
абсцисс примерно под углом 45°.
7. В некоторых опытах получаются величины, имеющие значения не целых чисел, например, 4.3⋅10–3 и т. п., в таких случаях следует брать масштаб целых чисел или, в крайнем случае, учесть десятые доли.
10
1-Й МОДУЛЬ. ОБЩАЯ ХИМИЯ
В 1-м модуле излагаются основы современного учения о растворах, изучаются термодинамические закономерности протекания физико-химических
процессов, рассматриваются основы химического равновесия, вопросы формальной кинетики химических реакций. Изложение этих положений служит
научной основой для последующего изучения электролитного баланса организма человека и выяснения последствий его нарушения, необходимого для
дальнейшего понимания биохимических процессов. Они позволяют будущему
врачу получить ясное представление об энергетическом балансе живых систем,
установить специфические особенности преобразования одних видов энергии в
другие в процессе жизнедеятельности, получить объективные критерии, с помощью которых можно судить об осуществимости тех или иных реакций в человеческом организме.
Пример билета тестового контроля исходного уровня
(проводится на первом занятии):
1. Степень окисления хрома в соединении K2Cr2O7 равна:
а) –6;
б) –3;
в) +3;
г) +6.
2. Соединение, в котором имеются одновременно и ковалентные и ионные
связи является:
а) NO2;
б) NH4NO3;
в) KF;
г) MgBr2.
3. Окислительно-восстановительной является реакция:
а) CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O;
в) 2KI + Cl2 = 2KCl + I2;
б) Na2O + SO3 = Na2SO4;
г) Na2CO3 + HCl = 2NaCl + NaHCO3.
4. Как называется процесс, который соответствует схеме: S+6 → S– 2, и сколько
электронов в нем участвует:
а) окисление, 4е-;
в) восстановление, 4е-;
б) окисление, 8е-;
г) восстановление, 8е-.
5. Какая пара соединений не может реагировать между собой:
а) CO2 и H2O;
б) HCl и СО2;
в) NaOН и CO2; г) NaOН и NaHCO3.
6. Все вещества являются слабыми электролитами в ряду соединений:
а) NH3, HF, CH3COOH;
в) H2SO3, HNO2, KF;
б) NH4Cl, CH3COONa, CaCl2;
г) Zn(OH)2, CH3OH, AgNO3.
7. Нейтральную реакцию среды имеет раствор соли:
а) NH4NO3;
б) K3PO4;
в) CuSO4;
г) Ca(NO3)2.
8. Смещение равновесия: N2 (газ) + 3 H2 (газ)
2 NH3 (газ) + Q не вызовет:
а) увеличение давления;
в) понижение температуры;
б) введение катализатора;
г) добавление HCl.
9. 16 г кислорода при нормальных условиях занимают объем, равный:
а) 10 л;
б) 22.4 л;
в) 11.2 л;
г) 1 л.
10. В 150 г раствора NaOH с массовой долей 2% содержится щелочи:
а) 5 г;
б) 15 г;
в) 30 г;
г) 3 г.
11
Тема 1. Классификация растворов. Способы выражения содержания
растворенного вещества в растворе
Содержание темы. Классификация растворов. Способы выражения содержания вещества в растворе (массовая доля, молярная концентрация и другие). Растворимость газов (законы Генри и Сеченова) (ББХ, с. 218–223 или
ПОХ, с. 66–72, 251–255).
Новые и наиболее важные термины: массовая доля, молярная концентрация вещества, массовая концентрация, моляльность.
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку: молярная доля,
титр, эквивалент, фактор эквивалентности молярная концентрация эквивалента
(нормальность), парциальное давление. (ББХ, с. 210–215 или ПОХ, с. 116–122)
Письменное задание для подготовки по теме и к контрольной работе
1. 20 г NaOH (M = 40 г/моль) растворили в 80 мл воды и получили раствор
с плотностью 1.22 г/мл. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию
гидроксида натрия в полученном растворе.
(Ответ: 20%, 6.1 моль/л)
2. Раствор хлорида кальция (CaCl2, M = 111 г/моль) с массовой долей соли
10%, (ρ = 1.08 г/мл) используют в медицине в качестве кровоостанавливающего
и противоаллергического средства. Рассчитайте молярную концентрацию и
массу соли, которая содержится в 15 мл такого раствора.
(Ответ: 0.97 моль/л, 1.62 г)
3. В 1 л воды растворили 150 л хлороводорода (н.у.) (HCl, M = 36.5 г/моль).
Полученный раствор имеет плотность 1.1 г/мл. Рассчитайте массовую долю и
молярную концентрацию HCl в этом растворе.
(Ответ: 19.6%, 5.93 моль/л)
4. Растворимость хлорида натрия при 25 °C составляет 36 г на 100 г воды.
Определите массовую долю соли в насыщенном растворе.
(Ответ: 26.5%)
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. 18 г глюкозы (C6H12O6, M = 180 г/моль) растворили в 182 г воды и получили раствор с плотностью 1.04 г/мл. Рассчитайте массовую долю и молярную
концентрацию глюкозы в этом растворе.
(Ответ: 9%, 0.52 моль/л)
2. Массовая доля хлорида натрия (NaCl, M = 58.5 г/моль) в физиологическом растворе составляет 0.88 %. Рассчитайте молярную концентрацию NaCl
в этом растворе, если плотность раствора 1.005 г/мл.
(Ответ: 0.15 моль/л)
3. В плазме крови содержится 2.5 ммоль/л (1 ммоль = 1⋅10–3 моль) ионов
кальция. Считая, что ионы кальция находятся только в виде хлорида кальция,
рассчитайте массовую долю CaCl2 (M = 111 г/моль) в мг% в плазме крови.
Плотность плазмы крови составляет 1.03 г/мл.
(Ответ: 26.9 мг%)
4. Массовая доля железа в крови в расчете на элемент составляет 50 мг%.
Какая масса ионов железа содержится в 5 кг крови?
(Ответ: 2.5 г)
5. В желудочном соке молярная концентрация соляной кислоты составляет
около 0.04 моль/л. Рассчитайте массовую долю HCl в желудочном соке, приняв
его плотность за 1 г/мл.
(Ответ: 0.146 %)
6. Нашатырный спирт – это водный раствор аммиака (NH3, M = 17 г/моль).
Для получения нашатырного спирта в 300 мл воды растворили 56 л аммиака
(н.у.). Вычислите массовую долю и молярную концентрацию аммиака в полученном растворе, если его плотность 0.96 г/мл.
(Ответ: 12.4%, 7 моль/л)
12
Способы выражения состава растворов
13
7. Растворимость NaCl при 25 °C составляет 36 г соли на 100 г воды, плотность насыщенного раствора 1.2 г/мл. Какой объем насыщенного раствора NaCl
потребуется для приготовления 100 мл раствора хлорида натрия с массовой долей соли 5% и плотностью 1.034 г/мл?
(Ответ: 16.3 мл)
8. Растворимость CO2 в воде при 0 °C и давлении 1.0133⋅105 Па равна
1.713 м3 на 1 м3 воды. Какова масса и массовая доля CO2 в этом растворе?
(Ответ: 3.36 кг, 0.335%)
Пример билета контрольной работы
«Способы выражения состава растворов»
1. В 200 мл раствора (ρ = 1.01 г/мл) содержится 1.42 г Na2SO4
(M = 142 г/моль). Рассчитайте молярную концентрацию сульфата натрия в растворе.
(Ответ: 0.05 моль/л)
2. Какую массу KCl (M = 74.5 г/моль) надо взять для приготовления 500 г
раствора с массовой долей ионов K+ (в расчете на элемент) 20 мг%?
(Ответ: 0.191 г)
Лабораторная работа.
Приготовление раствора NaCl с заданной массовой долей
(выполняется на втором занятии)
Задание. Приготовить 100 мл раствора NaCl с определенной массовой долей из его насыщенного раствора.
Выполнение работы
1. Рассчитать объем насыщенного раствора NaCl, необходимый для приготовления 100 мл раствора NaCl с заданной массовой долей. Для расчета необходимо воспользоваться табличными данными по плотности приготовляемого
раствора, а также данными по насыщенному раствору NaCl при 20 °C:
ρ = 1.2 г/мл, S = 36.0 г/100 г H2O.
Плотность водных растворов NaCl при 20 ° C
ω NaCl, %
ρ, г/мл
ω NaCl, %
ρ, г/мл
ω NaCl, %
ρ, г/мл
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
1.000
1.003
1.005
1.009
1.013
1.017
1.020
1.024
1.027
1.031
1.034
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
8.00
8.50
9.00
9.50
10.00
10.50
1.038
1.041
1.045
1.049
1.053
1.056
1.060
1.063
1.067
1.071
1.074
11.00
11.50
12.00
12.50
13.00
13.50
14.00
14.50
15.00
15.50
16.00
1.078
1.082
1.086
1.089
1.093
1.097
1.101
1.105
1.109
1.113
1.116
2. Рассчитать молярную концентрацию NaCl для заданного раствора.
3. Рассчитанный объем насыщенного раствора с помощью бюретки перенести в пустую, промытую дистиллированной водой мерную колбу на 100 мл и
затем разбавить его до метки дистиллированной водой. Последние капли
14
воды добавить с особой осторожностью. Колбу закрыть пробкой, и раствор
тщательно перемешать.
4. Приготовленный таким образом раствор должен иметь рассчитанную
массовую долю, которую проверяют по его плотности с помощью ареометра.
Для этого пустой цилиндр ополаскивают 3–5 мл приготовленного раствора, затем налить в него достаточное (для свободного перемещения ареометра) количество раствора, и опустить в раствор чистый сухой ареометр. Проверку правильности выполнения работы производит преподаватель.
Тема 2. Коллигативные свойства растворов. Осмос
Содержание темы. Осмос и осмотическое давление. Расчет осмотического
давления в растворах неэлектролитов и электролитов. Закон Вант-Гоффа. Изотонический коэффициент. Изотонические растворы. (ББХ, с. 224–230 или
ПОХ, с. 277–285).
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку. Зависимость
температуры замерзания и температуры кипения раствора от концентрации
растворенного вещества. (ББХ, с. 230–234 или ПОХ, с. 269–276).
Письменное домашнее задание по теме 2
1) Выпишите определения следующих терминов: осмос, осмотическое
давление, изотонический коэффициент, осмолярность, гипо-, гипер- и изотонические растворы, гемолиз, плазмолиз.
2) Рассчитайте осмотическое давление 0.5 M раствора глюкозы при 25 °C и
раствора NaCl такой же концентрации.
(Ответ: 1238.2 кПа, 2476.4 кПа)
3) Расположите приведенные ниже вещества в порядке увеличения осмотического давления их водных растворов с одинаковой молярной концентрацией при одной температуре: NaCl, CH3COOH, CaCl2, C6H12O6, K3PO4.
4) Подготовьте лабораторный журнал, выполнив расчеты по п.п. 1 и 2 на с.
14 СБ для раствора с массовой долей, заданной преподавателем.
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Рассчитайте
осмотическое
давление
(кПа)
при
37 °C
(R = 8.31 Дж/моль⋅К): а) раствора, в 2 л которого содержится 90 г глюкозы
(M = 180 г/моль); б) 0.1 M раствора CaCl2; в) внутриклеточной жидкости,
–
если состав раствора (ммоль/л): [Na+] = 35, [K+] = 115, [Ca2+] = 5, [Cl ] = 25,
–
–
–
[HCO3 ] = 20, [H2PO4 ] = 100, [SO42 ] = 10.
(Ответ: а) 644 кПа; б) 772.8 кПа; в) 798.6 кПа)
2. Сравните (без расчета) осмотическое давление двух растворов: а) 0.1 M
раствора сахарозы и 0.1 М раствора NaCl; б) растворов NaCl и KCl с одинаковой массовой долей соли, равной 10% (плотности растворов равны).
3. Осмотическое давление плазмы крови человека при 37 °C находится в
интервале 740–780 кПа. Какую массу глюкозы следует взять для приготовления
0.5 л раствора изотоничного плазме крови с осмотическим давлением 760 кПа?
Каким по отношению к плазме крови является 0.5 М раствор NaCl (изотоническим, гипертоническим или гипотоническим)? Что будет происходить с эритроцитами в таком растворе?
(Ответ: 26.6 г)
15
Факультативно
1.Рассчитайте ионную силу и активность ионов Na+ в плазмозаменяющем
растворе Трисоль, если в 200 мл этого раствора содержится 1 г NaCl, 0.2 г KCl
и 0.8 г NaHCO3.
(Ответ: 0.147 моль/л; 0.097 моль/л)
Пример билета контрольной работы «Осмос»
1. Осмолярность 0.05 M раствора CaCl2 (моль/л) равна:
а) 0.05; б) 0.1;
в) 0.15;
г) 0.2.
2. Наибольшее осмотическое давление из перечисленных имеет раствор
(температура одинакова):
а) 0.15 M C6H12O6; б) 0.05 M NaCl; в) 0.05 M MgCl2; г) 0.1 M KCl.
3. При одинаковой температуре изотоническими являются два раствора:
а) 0.2 M KCl и 0.4 M C6H12O6;
в) 0.2 M NaCl и 0.2 M CaCl2;
б) 0.2 M KCl и 0.1 M MgSO4;
г) 0.2 M NaCl и 0.2 M C12H22O11.
4. Выберите неправильное утверждение:
а) значения осмотического давления 1%-ных растворов NaCl и KCl при
одинаковой температуре равны между собой;
б) осмотическое давление раствора увеличивается при увеличении температуры раствора;
в) плазмолиз — явление сморщивания (обезвоживания) клеток в
гипертоническом растворе.
5. Осмотическое давление плазмы крови при 37 ° C составляет 770 кПа.
Определите: а) осмолярность плазмы крови; б) молярную концентрацию CaCl2
в изотоническом плазме растворе (при одинаковой температуре).
(Ответ: а) 0.3 M, б) 0.1 M)
Тема 3. Элементы термодинамики
Содержание темы. Термодинамические функции. Первое начало термодинамики. Закон Гесса и следствия из него. Термохимические уравнения. Второе начало термодинамики. Критерии самопроизвольного протекания процесса.
Энтропия. Энергия Гиббса, Эндэргонические и экзэргонические реакции. Самопроизвольный и несамопроизвольный процесс. Термодинамическое сопряжение. Макроэргические соединения (ББХ, с. 119–148, или ПОХ, с. 150–178).
Письменное домашнее задание по теме 3
1) Выпишите определения следующих терминов: Термодинамическая система. Изолированная, закрытая, открытая, гомогенная, гетерогенная системы.
Внутренняя энергия. Энтальпия. Экзотермические и эндотермические реакции.
Термохимическое уравнение реакции. Стандартное состояние. Стандартные энтальпия образования и сгорания веществ, стандартная энтальпия реакции. Закон Гесса. Энтропия. Энергия Гиббса. Экзэргонические и эндэргонические
процессы. Термодинамическое сопряжение.
2) Выпишите формулы для расчета теплового эффекта реакции, исходя из
значений стандартных энтальпий образования и сгорания веществ, взаимосвязи
энтальпии, энтропии и энергии Гиббса.
3) Выполните задания по ББХ 4.14 и 4.24, с. 159–160.
4) Стандартные энтальпии образования хлорбензола (C6H5Cl(ж)) и сгорания
ацетона (С3Н6О(ж)) равны соответственно (кДж/моль): –10.7 и –1832. Напишите
16
термохимические уравнения реакций, к которым относятся эти тепловые эффекты.
5) При образовании 1.7 г аммиака из азота и водорода выделилось
4.62 кДж тепла. Рассчитайте стандартную энтальпию образования аммиака.
(Ответ: –46.2 кДж/моль).
6) При сгорании 2.24 л (н. у.) пропана выделилось 216 кДж в стандартных
условиях. Рассчитайте стандартную энтальпию сгорания пропана.
(Ответ: –2160 кДж/моль)
0
6) Установите путем расчета ∆G 298, протекание каких из нижеследующих
реакций возможно в стандартных условиях при 25 °C:
0
а) 2 N2 (газ) + O2 (газ)
2 N2O (газ); ∆G 298(N2O (газ)) = 103.6 кДж/моль.
б) 4 HCl (газ) + O2 (газ)
2 H2O (газ) + 2 Cl2 (газ).
0
(Ответ: а) ∆р G 298 = 207.2 кДж, невозможно; б) –114.4 кДж, возможно)
7. Оценив качественно знак изменения энтропии, укажите, какие из реакций образования оксидов азота и при каких температурах (высоких, низких или
любых) могут протекать самопроизвольно:
а) 2 N2 (газ) + O2 (газ)
2 N2O (газ),
∆H > 0;
б) N2 (газ) + O2 (газ)
2 NO (газ), ∆H > 0;
в) 2 NO (газ) + O2 (газ)
2 NO2 (газ),
∆H < 0;
г) 2 N2O5 (газ)
4 NO2(газ ) + O2 (газ),
∆H < 0.
В каких случаях энтальпийный фактор, а в каких энтропийный фактор
способствует самопроизвольному протеканию процесса? В каких случаях они
действуют согласованно?
8) Подготовьтесь к лабораторной работе «определение стандартной энтальпии нейтрализации» (см. ниже) .
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции сгорания ацетилена
(C2H2), исходя из стандартных энтальпий образования веществ. Какой объем
ацетилена сгорел, если в результате реакции выделилось 260 кДж теплоты?
(Ответ: –1300 кДж/моль, 4.48 л)
2. Для реакции C6H12O6 (тв) + 6 O2 (газ)
6 CO2 (газ) + 6 H2O (ж),
0
∆H 298= –2817 кДж, рассчитайте стандартную энтальпию образования глюкозы, используя стандартные энтальпии образования CO2 (газ) и H2O (ж).
(Ответ: –1260 кДж/моль)
3. Рассчитайте тепловой эффект реакции C2H2 (газ) + 2 H2 (газ)
C2H6 (газ)
двумя способами: а) с использованием стандартных энтальпий образования веществ (данные таблицы); б) с использованием стандартных энтальпий сгорания
веществ. Стандартные энтальпии сгорания C2H2 (газ), H2 (газ) и C2H6 (газ) равны соответственно (кДж/моль): –1300, –287 и –1563 . (Ответ (кДж): –312 и –314)
4. Энергетическую ценность топлива и пищевого продукта принято оценивать его теплотой сгорания (калорийностью) и выражать в кДж/г (ккал/г). Вычислите калорийность (в кДж/г): а) жира тристеарина (C57H110O6,
M = 890 г/моль), если энтальпия сгорания жира равна –37760 кДж/моль;
б) сахарозы (C12H22O11, M = 342 г/моль), если энтальпия сгорания сахарозы равна –5653 кДж/моль.
Ответ (кДж/г): 42.4 и 16.5)
17
5. Рассчитайте ∆S реакций, используя данные таблицы
а) CO (газ) + 3 H2 (газ)
CH4 (газ) + H2O (газ);
б) CO (газ) + H2O (ж)
CO2 (газ) + H2 (газ)
Способствует ли энтропийный фактор протеканию каждой реакции?
(Ответ (Дж/К): –216.3 и 76.6)
6. Распределите следующие соединения в порядке увеличения энтропии:
а) CH3–CH2–CH3; CH3–C≡CH; CH3–CH=CH2; СН3–CH2–CH2–CH3
б) С(графит); С(алмаз);
СО2(газ);
СО(газ)
7. Не производя вычислений, оцените знак изменения энтропии и определите без расчета возможность самопроизвольного протекания реакций:
а) 2 NO(газ) + O2(газ)
2 NO2(газ),
∆H < 0;
б) N2O4(газ)
2 NO2(газ),
∆H > 0.
Для какой из этих реакций вероятность самопроизвольного протекания ее
возрастает с увеличением температуры?
8. Используя приведенные ниже и табличные данные, рассчитайте стандартное изменение энергии Гиббса (∆G0298) реакций
а) фотосинтеза глюкозы 6 CO2(газ) + 6 H2O (ж)
C6H12O6(тв) + 6 O2(газ);
б) гликолиза: C6H12O6(р-р)
2 С3H6O3 (р-р).
Возможно ли самопроизвольное протекание каждой из реакций?
∆G0298(C6H12O6(р-р)) = –917 кДж/моль , ∆G0298 (C3H6O3(р-р)) = –539 кДж/моль.
(Ответ (кДж): 2871 и –161)
9. Рассчитайте стандартное значение энергии Гиббса при 25о С реакции
гидратации этилена: C2Н4 (газ) + H2O (ж)
C2H5OН (ж) , если для нее ∆H0298 = –
44 кДж и ∆S0298 = –127 Дж/К . Оцените роль энтальпийного и энтропийного
факторов для этого процесса.
(Ответ: –6.2 кДж)
10. При 37 °C и физиологическом значении pH величины ∆H0' и ∆G0' для
гидролиза АТФ равны –20.0; –29.3 кДж/моль, соответственно. Вычислите величину ∆S0' для тех же условий.
(Ответ: 30 Дж/моль⋅⋅ К)
0
11. Вычислите ∆G ' процесса:
АТФ + аланин + глицин
АДФ + фосфат + аланилглицин, если известно, что
0
для реакций: а)АТФ + H2O
АДФ + фосфат
∆G ' = –30.5 кДж/моль;
0
б) аланин + глицин
аланилглицин + H2O
∆G ' = 17.2 кДж/моль.
(Ответ: –13.3 кДж/моль)
Факультативно
1. Водород можно использовать как чистое топливо, не дающее загрязнений. Вычислите теплоту, выделяющуюся при сгорании 1 г Н2(г) до Н2О(ж) в
стандартных условиях, если для водорода ∆H0сгорания(Н2(газ)) = –286 кДж/моль.
(Ответ 143 кДж)
0
2. Для октана ∆H сгорания(С8Н18(ж)) = –5471 кДж/моль. Запишите термохимическое уравнение и вычислите теплоту, выделяющуюся при сгорании 1 г
С8Н18(ж) (М = 114 г/моль) до СО2(газ) и Н2О(ж) в стандартных условиях. Сравните
теплоту, выраженную в Дж/г для водорода и для октана.
(Ответ (кДж/г): а) 143; б) 48)
3. При сгорании 1 кг жира выделяется 32000 кДж теплоты. Допустив, что
избыточный вес человека обусловлен отложением жира, определите расстояние, которое нужно пробежать человеку, чтобы "сбросить" 1 кг веса, если при
умеренном беге затрачивается 400 кДж/км. Определите время такой пробежки
18
со скоростью 8 км/час и оцените, насколько реально уменьшение веса тела человека в результате подобных физических упражнений. (Ответ: 10 час, 80 км)
Лабораторная работа. Определение стандартной энтальпии реакции
–
нейтрализации ∆ H (H+ + OH
H2O)
Задание. Целью данной практической работы является определение стандартной энтальпии реакции нейтрализации растворов щелочей (NaOH, KOH и
др.) растворами сильных кислот (HCl, H2SO4 и др.). В этом случае тепловой
эффект относится к реакции нейтрализации, которая выражается уравнением:
–
H+ + OH
H2O, так как сильные кислоты и щелочи являются сильными электролитами, и затраты энергии на разрыв связей не происходит.
Измерение энтальпии реакции производится в калориметрах. В простейшем случае калориметр представляет собой сосуд, в котором протекает изучаемая реакция, имеющий стенки из плохо проводящего тепло материала. В нашей
работе калориметром является стеклянный стакан объемом ≈ 100 мл, покрытый
снаружи асбестом.
Выполнение работы
1. В стаканчик, покрытый асбестом, налейте 25 мл 2 M раствора щелочи
(KOH или NaOH). Раствор перемешайте термометром и зафиксируйте его температуру t1. В этот же стаканчик добавьте 25 мл раствора кислоты (HCl или
H2SO4) заданной концентрации, и полученный раствор продолжайте перемешивать тем же термометром (объемы растворов щелочи и кислоты отмеряем мерными цилиндрами).
2. В результате выделения тепла температура суммарного раствора повышается очень быстро. Зафиксируйте максимальное значение температуры t2
(когда температура перестает возрастать).
3. Суммарный раствор после нейтрализации можно условно рассматривать как чистый растворитель, то есть воду, поскольку количество растворенного вещества в нем незначительно. Масса воды (конечного раствора) численно
равна ее объему, так как можно считать ρ(H2O) = 1 г/мл = 1 кг/л, и составляет
0.05 кг.
4. По литературным данным удельная теплоемкость воды C(H2O) = 4.2
кДж/кг⋅град. Тогда количество теплоты, необходимое для нагревания воды конечного раствора Q = C(H2O) ⋅ m(H2O) ⋅ ∆t, где C(H2O) — удельная теплоемкость воды, m(H2O) — масса воды, ∆t = t2 – t1 — разность температур раствора
после и до реакции. Зная концентрации исходных растворов кислоты и щелочи,
рассчитайте количество вещества образовавшейся H2O. На основании полученных данных, рассчитайте стандартную энтальпию (25 °C) реакции нейтрализа0
ции, ∆H нейтр. = ∆H / n(H2O) (кДж/моль).
5. Используя табличные величины ∆H0298 образования соответствующих
ионов, рассчитайте теоретическое значение ∆H0298 реакции нейтрализации,
сравните с экспериментальной величиной и объясните причину полученного
расхождения.
Пример билета тестового контроля по теме «Химическая термодинамика»
1. Эндотермическую реакцию однозначно характеризует неравенство:
19
а) ∆Н > 0;
б) ∆H < 0;
в) ∆G < 0;
г) ∆G > 0.
2. Процесс, для которого ∆H > 0 и ∆S > 0, возможен в закрытой системе
а) при любых температурах;
в) только при высоких температурах;
б) только при низких температурах; г) невозможен.
3. Определите без расчета, при протекании какой реакции энтропия
системы возрастает:
а) CaO (тв) + CO2 (газ) → CaCO3 (тв); в) 2 CH4 (газ) → C2H2 (газ) + 3 H2 (газ);
б) N2 (газ) + 3 H2 (газ) → 2 NH3 (газ); г) NH3 (газ) + HCl (газ) → NH4Cl (тв).
4. Тепловой эффект какой из приведенных реакций соответствует
энтальпии образования ацетилена (С2Н2(газ)):
а) C2H2 (газ) + H2O(ж) = CH3COH(ж); в) 2 CH4 (газ) = C2H2 (газ) + 3 H2 (газ);
б) 2 C(кр) + H2 (газ) = C2H2 (газ);
г) СаС2(тв) + 2Н2О = С2Н2(газ) + Са(ОН)2
5. Выберите правильное утверждение:
а) стандартная энтальпия реакции нейтрализации положительна;
б) экзотермические реакции всегда могут протекать самопроизвольно;
в) молярная энтропия твердого вещества меньше, чем энтропия его в газообразном состоянии.
Пример билета контрольной работы «Химическая термодинамика»
1. При нейтрализации 200 мл 0.5 M раствора соляной кислоты щелочью
выделилось 5.6 кДж тепла. Определите стандартную энтальпию реакции
нейтрализации.
(Ответ: –56 кДж/моль)
2. Метаболизм глюкозы возможен в следующем направлении:
C6H12O6 (р-р)
CH3(CH2)2COOH(ж) + 2 CO2 (г) + 2 H2 (г)
0
∆G 298 (кДж/моль) –916
–400
–384
0
∆H 298 (кДж/моль) –1264
–532
–394
0
Используя данные задачи, рассчитайте ∆G 298, ∆H0298 и ∆S0298 для этого
процесса. При каких температурах (высоких, низких, любых) возможно самопроизвольное протекание этого процесса?
(Ответ: ∆G0 = –252 кДж, ∆H0 = –56 кДж; ∆S0 = 658 Дж/К)
3. Рассчитайте ∆G0' для следующего процесса:
креатинфосфат + АДФ
креатин + АТФ,
если известно, что для реакций:
креатинфосфат + H2O
креатин + фосфат, ∆G0' = –43 кДж/моль;
АТФ + H2O
АДФ +фосфат, ∆G0' = –30.5 кДж/моль.
(Ответ: –12.5 кДж/моль)
Тема 4. Химическое равновесие
Содержание темы. Константа химического равновесия. Принцип ЛеШателье. Определение направления обратимой реакции и равновесных концентраций. Связь константы равновесия с ∆G0 процесса. Изотерма химической реакции. (ББХ, с. 166–179, или ПОХ, с. 180–189).
Письменное домашнее задание по теме 4
1) Выпишите определения следующих терминов. Необратимые и обратимые реакции. Химическое равновесие. Константа химического равновесия.
20
Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье (принцип адаптивных перестроек).
2) Выпишите формулы: связи константы равновесия с ∆G0 прямой реакции, уравнение изотермы химической реакции (Вант-Гоффа).
3) Выполните задания по ББХ 5.4–5.8, с. 179 и 5.11 с. 180.
4) Ознакомьтесь с лабораторной работой на с 24 СБ. и оформите лабораторный журнал, записав уравнения соответствующих химических реакций.
5) Оформите лабораторный журнал по результатам, полученным на
предыдущем занятии., выполнив расчеты по п.3.
Последовательность действий (операций) студента при качественном определении преимущественного направления обратимого процесса
и расчете равновесных концентраций
1. Прежде всего для гомогенной обратимой реакции реакции в общем виде
aA + bB
cC + dD
для заданных исходных концентраций нужно рассчитать отношение произведения концентраций продуктов к произведению концентраций реагентов с учетом стехиометрии. Обозначим это число Пс:
c(C)c ⋅ c(D)d
Пс =
c (A)a ⋅ c (B)b
2. Затем сравним Пс с величиной константы равновесия Kс: а) если Пс > Kс, то
процесс идет в сторону образования реагентов; б) если Пс < Kс, то процесс идет
в сторону образования продуктов реакции; в) если Пс = Kc, то система находится в состоянии равновесия.
Нахождение равновесных концентраций
3. Если процесс идет в соответствии с (2а), следует записать выражение для Kс с
учетом стехиометрии и того, что концентрации реагентов будут увеличиваться,
а продуктов – уменьшаться. Решение уравнения относительно x позволит затем
найти равновесные концентрации.
aA
+
bB
cC
+
dD
c(A)
c(B)
c(C)
c(D)
∆c
+ax
+bx
–cx
–dx
cравн. c(A) + ax
c(B) + bx
c(C) – cx
c(D) – dx
[c (C) − cx ]c ⋅[ c(D) − dx ]d
Kс =
[c(A) + ax]a ⋅[ c(B) + bx ]b
4. Если процесс идет в соответствии с (2б), следует записать выражение для константы равновесия Kс с учетом того, что концентрации продуктов будут увеличиваться , а концентрации реагентов – уменьшаться в соответствии со стехиометрией. Решение уравнения относительно x позволит затем найти равновес ные концентрации.
aA
+
bB
cC
+
dD
c(A)
c(B)
c(C)
c(D)
–ax
–bx
+cx
+dx
∆c
c(B) – bx
c(C) + cx
c(D) + dx
cравн. c(A) – ax
[c(C) + cx ]c ⋅[ c(D) + dx ]d
Kс =
[c (A) − ax]a ⋅[ c(B) − bx ]b
21
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Для следующих обратимых реакций запишите выражения констант
химического равновесия (Kс) и определите, как повлияет на состояние равновесия этих систем 1) повышение давления и 2) понижение температуры.
а) 4 NH3 (газ) + 5 O2 (газ)
4 NO (газ) + 6 H2O (газ), ∆H = –900 кДж,
б) H2O (ж)
H+(р-р) + OH–(р-р),
∆H = +56 кДж,
в) CaO (тв) + CO2 (газ)
CaCO3 (тв), ∆H = –1200 кДж,
г) CH4 (газ)
C (тв) + 2 H2 (газ),
∆H = +75 кДж.
2. С ростом температуры приведенное ниже равновесие сдвигается в
сторону обратной реакции.
CO (газ) + 2 H2 (газ)
CH3OH (газ)
Сделайте вывод о знаке ∆H прямой и обратной реакции. Запишите выражение для константы равновесия. Как изменится константа равновесия реакции, если концентрацию CO увеличить в 4 раза?
3. При температуре 500 K для реакции CO(газ) + H2O (газ)
CO2 (газ) + H2 (газ),
Kс = 1. Исходные концентрации CO, H2O, CO2 и H2 равны, соответственно
(моль/л): 0.8; 0.8; 1.4 и 1. Определите направление процесса, протекающего в
системе при этих условиях, и концентрации всех веществ после достижения системой состояния равновесия (V = const).
(Ответ: влево; CO, H2O, CO2 и H2, соответственно, 0.99, 0.99, 1.21, 0.81 моль/л)
Влияние различных факторов на равновесие
(принцип Ле-Шателье) для реакции:
aA + bB
cC + dD
∆H < 0
(больший объем ) ( меньший объем ) экзотермическая реакция
Состав равновесной Константа
Скорости реакИзменение условий
смеси по сравнению
равновеций, υ
с исходной
сия, K
Повышение температуры
возрастают
больше A и B
изменяется
Понижение температуры уменьшаются
больше C и D
изменяется
возрастают для
не измеПовышение давления
газовых реакбольше C и D
няется
ций
уменьшаются
не измеПонижение давления
для газовых
больше A и B
няется
реакций
возрастает для
Увеличение концентрации
не измепрямой реакбольше C и D
AиB
няется
ции
возрастает для
Увеличение концентрации
не измеобратной ребольше A и B
CиD
няется
акции
не измеВнесение катализатора
возрастают
не изменяется
няется
–
4. Константа диссоциации муравьиной кислоты при 298 K равна 1.7⋅10 4.
Рассчитайте ∆G процесса диссоциации. Какой процесс (диссоциация или мо22
ляризация) протекает в системе самопроизвольно, если концентрация cHCOO–
–
= cH+ = cHCOOH = 10 2 моль/л? Ответ подтвердите расчетом ∆G.
(Ответ: ∆G0298 = 21.5 кДж; ∆G = 10.1 кДж; моляризация)
5. Рассчитайте константу равновесия (Кс): CO (газ) + 2 H2 (газ)
CH3OH (ж),
0
0
если ∆G 298(CO(газ)) = –137 кДж/моль; ∆G 298(CH3OH(ж)) = –167 кДж/моль.
(Ответ: 1.8⋅105)
6. Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления
обратимого процесса
N2 (газ) + 3 H2 (газ)
2 NH3 (газ),
если для него
0
0
–1
∆H 298 = –92.4 кДж, ∆S 298 = –199.5 Дж⋅K . Зависимостью от температуры ∆H0
и ∆S0 пренебречь.
(Ответ: 463 К)
7. Рассчитайте величину константы равновесия Kс для реакции (T = 298 K)
Глюкозо-1-фосфат
Фруктозо-6-фосфат,
которая является результатом двух последовательных процессов:
Глюкозо-1-фосфат
Глюкозо-6-фосфат, ∆G0' = –7.3 кДж/моль;
Глюкозо-6-фосфат
Фруктозо-6-фосфат, ∆G0' = +1.67 кДж/моль.
(Ответ: Kс ≈ 10)
Лабораторная работа. Химическое равновесие и его сдвиг
Задание. Изучить влияние pH среды на сдвиг равновесия в системах:
–
–
–
–
1) Cr2O72 + 2 OH
2 CrO42 + H2O; 2 CrO42– + 2 H+
Cr2O72 + H2O
+
–
2) Zn(OH)2 + 2 H
Zn2+ + 2 H2O; Zn(OH)2 + 2 OH–
[Zn(OH)4]2
Выполнение работы
1. Поместите в три пробирки по 4–5 капель раствора Na2Cr2O7. В первую
пробирку добавьте 1–2 капли раствора H2SO4, во вторую — сначала NaOH, а
затем H2SO4, в третью — CH3COONa (кр). Объясните наблюдаемые изменения
–
окраски, имея ввиду, что ион Cr2O72 в растворе дает оранжевую окраску и может обратимо превращаться без изменения степени окисления хрома в ион
–
CrO42 , который устойчив в щелочной среде и имеет желтую окраску. Качественно оцените реакцию среды в трех пробирках.
2. Поместите в пробирку 5–6 капель раствора ZnSO4. К этому раствору
медленно по каплям и при перемешивании прибавьте раствор NaOH до полного
растворения образовавшегося осадка. Затем в эту же пробирку аналогичным
образом осторожно по каплям прибавьте раствор HCl. Объясните наблюдаемые
явления, имея в виду, что Zn(OH)2 — амфотерный гидроксид, который может
растворяться как в растворах щелочей, так и в растворах кислот. Запишите
уравнения всех реакций в молекулярном и ионном виде.
3. Запишите выражение для константы одного из равновесий и рассчитайте ее значение. Для расчета используйте табличные данные (с. 81), а также
значения стандартных энергий Гиббса образования частиц:
–
–
∆G0298(Cr2O72 (р-р)) = –1257 кДж/моль, ∆G0298(CrO42 (р-р)) = –706 кДж/моль,
∆G0298(Zn2+ (р-р)) = –147 кДж/моль, ∆G0298(Zn(OH)2(тв)) = –555 кДж/моль,
–
∆G0298([Zn(OH)4]2 (р-р)) = –861.5 кДж/моль.
23
Пример билета тестового контроля по теме «Химическое равновесие»
1. Основным критерием химического равновесия в системе является
условие:
а) ∆S > 0;
б) ∆G < 0;
в) ∆G = 0;
г) ∆Н = 0.
2. Какое воздействие на систему 2H2O(газ) + 2Cl2 (газ)
4HCl(газ) + O2 (газ),
(∆H > 0) приведет к смещению равновесия вправо:
а) увеличение концентрации Cl2;
в) понижение температуры;
б) увеличение концентрации HCl;
г) введение катализатора.
3. Понижение давления вызовет смещение равновесия влево реакции:
а) N2 (газ) + 3H2 (газ)
CO (газ) + H2 (газ);
2NH3 (газ); в) C(тв) + H2O(газ)
+
–
б) HNO2(р-р)
H (р-р) + NO2 (р-р); г) CH4 (газ) + H2O(газ)
CO(газ) + 3H2 (газ).
4. Константа равновесия: H2 (газ) + I2 (газ)
2 HI (газ) (∆H > 0) при
повышении температуры
а) увеличится;
б) уменьшится;
в) не изменится.
5. Оцените истинность суждения:
В состоянии равновесия энергия Гиббса системы максимальна.
а) верно;
б) неверно
Пример билета контрольной работы «Химическое равновесие»
1. Запишите выражение константы равновесия для реакции
2 HI(газ) H2(газ) + I2(газ). Рассчитайте величину константы равновесия (Кс) при
298К, если значение ∆G0298 процесса равно –3.42 кДж.
В каком направлении протекает реакция при стандартных условиях?
При повышении температуры величина Кс уменьшается.
Каков знак изменения энтальпии (∆Н) прямой реакции?
(Ответ: Kc = 4, вправо, ∆Н < 0)
2. системе C(тв) + H2O(газ) CO(газ) + H2(газ) равновесные концентрации
Н2О, СО и Н2 соответственно равны (моль/л): 2.5, 0,02 и 0.02.
Рассчитайте Кс и исходную концентрацию Н2О, если исходные концентрация CO и Н2 были равны 0.
Как повлияют на состояние равновесия и на величину Кс
а) уменьшение концентрации СО, б) увеличение давления?
(Ответ: Kc = 1.6.10–4; с(Н2О)=2.52 моль/л; а) вправо, б) влево)
Тема 5. Химическая кинетика
Содержание темы. Скорость химических реакций. Влияние различных
факторов на величину скорости и константы скорости. Закон действующих
масс. Молекулярность и порядок реакции. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Катализ. Уравнение Михаэлиса–Ментен. (ББХ, с. 182–205, или ПОХ,
с. 200–229).
Письменное домашнее задание по теме 5
1) Выпишите определения следующих терминов: простые и сложные реакции, механизм реакции. Молекулярность реакции. Средняя и истинная скорость
реакции. Кинетическое уравнение реакции. Порядок реакции по веществу и
суммарный порядок реакции. Константа скорости реакции. Период полупревращения. Температурный коэффициент скорости реакции Вант-Гоффа, энергия активации, молярная активность (число оборотов) фермента
24
2) Выпишите формулы кинетических уравнений реакций нулевого, первого и второго порядков, связи периода полупревращения с константой скорости,
уравнение Вант-Гоффа температурной зависимости, уравнение Аррениуса,
уравнение Михаэлиса-Ментен.
3) Выполните задания по ББХ 6.9, 6.10, 6.11, 6.15 и 6.18 с.206.
4) Среди нижеприведенных реакций по формальным признакам выберите:
простую, сложную, гомогенную, гетерогенную, последовательную, параллельную
а) H
+
+ OH-(р-р)
H 2O (ж)
б) Zn (тв)+2HCl (р-р)
ZnCl 2(р-р) + H2(г)
O2 (г)
в)2 NO (г)
2 NO2 (г)
N 2O 2 (г)
кат.
Br
г)
CH3 (р-р) + Br2 (р-р)
и Br
CH3 (р-р) + HBr (г)
CH3 (р-р)
(р-р)
5) Определите молекулярность следующих простых реакций:
а) CO + Cl2
COCl2;
б) C4H10
C2H6 + C2H4
6) Запишите выражение закона действующих масс для прямой и обратной
реакции, считая их простыми:
C2H4(газ) + H2(газ)
C2H6(газ).
Во сколько раз изменится скорость прямой реакции, если
а) увеличить концентрацию этилена в 3 раза;
б) увеличить давление в 3 раза;
в) уменьшить температуру на 40 °C, если температурный коэффициент
реакции равен 2?
(Ответ: а) 3; б) 9; в) 16)
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Вещество Х в растворе с концентрацией 0.2 моль/л участвует в реакции
–
1-го порядка X
Y, с начальной скоростью 3⋅10 4моль/л⋅с. Вычислите константу скорости и определите ее размерность. Изобразите графическую зависимость c(x) = f(t) и lg(c) = f(t).
(Ответ: 0.0015 с –1)
2. Реакция: H2 (газ) + Br2 (газ)
2 HBr(газ) имеет первый порядок по водороду
и 0.5 порядок по брому. Запишите кинетическое уравнение реакции. Рассчитайте константу скорости этой реакции и определите ее размерность, если
начальная скорость реакции 5⋅10–4 моль/л⋅с и концентрации обоих реагентов по
0.25 моль/л.
(Ответ: 4⋅10–3 л0.5/моль0.5с)
3. Реакция между веществами A и B выражается уравнением 2 A + B
C
и имеет первый порядок по веществам A и B. Запишите кинетическое уравнение реакции. Найдите начальную скорость реакции, если смешали равные объемы растворов с концентрацией вещества A 0.03 моль/л и B 0.05 моль/л, константа скорости составляет 0.4 л/моль⋅с.
(Ответ: 1.5⋅10–4 моль/л⋅с)
4. Появление изотопа 131I имеет место при авариях на АЭС. Период полураспада радионуклида иода 131I составляет 8 суток. Сколько времени потребуется, чтобы активность радионуклида а) составила 25% от начальной;
б) уменьшилась на 87.5%?
(Ответ: а) 16 ; б) 24 суток.)
5. Константа скорости разложения лекарственного препарата при 20 °C со–
–
ставляет 3⋅10 6⋅час 1. Определите срок хранения в сутках (т. е. время разложения 10% препарата) при этой температуре.
(Ответ: 1462 суток.)
6. Во сколько раз изменится скорость и время протекания химической
реакции при повышении температуры на 60 °C, если температурный коэффициент ее равен 2?
(Ответ: в 64 раза.)
25
8. Энергия активации разложения H2O2 без катализатора составляет
75 кДж/моль, а в присутствии фермента каталазы составляет 23 кДж/моль. Во
сколько раз различаются скорости реакций при 310 K?
(Ответ: в 6⋅108 раз.)
9. Для уреазы, ускоряющей гидролиз мочевины, молярная активность или
число оборотов (т. е. количество молекул субстрата, превращаемых в продукт
реакции одной молекулой фермента при оптимальных условиях, составляет
–
3⋅104 с 1). Рассчитайте, при какой концентрации фермента достигается макси–
мальная скорость разложения мочевины равная 0.3 моль/л⋅с? (Ответ: 10 5 M)
10. Карбоангидраза является одним из самых активных ферментов. Ее молярная активность или число оборотов (т. е. количество молекул субстрата,
превращаемых в продукт реакции одной молекулой фермента) составляет
6⋅⋅ 105 с –1. При какой концентрации карбоангидразы достигается максимальная
скорость образования H2CO3 из CO2 и H2O равная 0.6 моль/л⋅⋅с? (Ответ: 10–6 M)
Кинетические параметры для реакций различных порядков
Порядок
Кинетическое
реакуравнение
ции
0
1
2
v=k
c0 – c = kt
v = kcA
c = c0e–kt
Линейная
зависимость
cA = f(t)
tg угла
наклона
k
–k
–
k / 2.3
03
lncA = f(t)
lgcA = f(t)
v = kcA2
c = c / (1 + kc 1 / cA = f(t)
0t)
k
Размерность
Время полуконстанпревращеты скорония
сти
моль⋅л–1с –1
τ½ = c0 / 2k
c –1
τ½ = 0.69 / k
л⋅моль–1с –1
τ½ = 1 / c0k
Пример билета тестового контроля по теме «Химическая кинетика»
1. Из нижеприведенных реакций выберите гомогенную реакцию:
а) NaOH (р-р) + CO2 (газ) → NaHCO3 (р-р); в) Zn(тв) + 2HCl(р-р) → ZnCl2 (р-р) + H2 (газ);
б) MgO(тв) + CO2 (газ) → MgCO3 (тв); г) FeCl2(р-р) + Na2S(р-р) → FeS(тв) + 2NaCl(р-р).
2. Как изменится скорость реакции 2 А + В → С, протекающей в растворе,
кинетическое уравнение которой, ν = k.с А.с В и γ = 2, при
1) увеличении концентрации А в 2 раза
а) уменьшится в 2 раза
2) уменьшении концентрации В в 2 раза
б) увеличится в 2 раза
о
3) повышении температуры на 20 С
в) увеличится в 4 раза
г) не изменится
3. Выберите правильное суждение:
а) константа скорости химической реакции не зависит от наличия катализатора;
б) константа скорости химической реакции зависит от концентрации реагентов;
в) численные значения порядка и молекулярности простой реакции совпадают.
26
Пример билета контрольной работы «Химическая кинетика»
1. Реакция между веществами A и B выражается уравнением A + 3 B
C + D и имеет первый порядок по веществам A и B. Запишите кинетическое
уравнение реакции и найдите ее начальную скорость, если смешали равные объемы растворов вещества A с концентрацией 0.2 моль/л и вещества B с концентра–
цией 0.04 моль/л. Константа скорости 0.4 л/моль⋅с.
(Ответ: 8⋅10 4 моль/л⋅⋅ с.)
2. Период полувыведения лекарственного препарата (реакция первого
порядка) из организма больного 4 часа. Определите время, за которое произойдет выведение препарата на 87.5%.
(Ответ: 12 часов)
3. Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 °C скорость реакции возрастает в 27 раз. (Ответ: 3)
Расчетная лабораторная работа
(I). Кинетика разложения H2O2
Задание. Определить константу скорости в кинетическом уравнении реакции разложения пероксида водорода.
Выполнение работы
1. Реакция 2 H2O2(р-р)
2 H2O(ж) + O2(газ) может идти без катализатора, но с
очень низкой скоростью в соответствии с величиной энергии активации
Ea = 71–75 кДж/моль. Под действием фермента каталазы, резко снижающей
энергию активации процесса (Ea кат = 7.9 кДж/моль), происходит чрезвычайно
сильное (в 1011 раз) ускорение этого процесса.
Реакция разложения пероксида водорода подчиняется кинетическому
уравнению I порядка: v = k⋅c(H2O2) и c(H2O2) = c0(H2O2)⋅e–kt.
По приведенным ниже экспериментальным данным постройте два графика
— зависимости концентрации H2O2 от времени и зависимости логарифма концентрации H2O2 от времени (lgc = lgc0 – 0.43kt).
Вариант 1
c(H2O2),
t, мин
моль/л
0.0
0.0300
1.0
0.0250
2.0
0.0170
3.0
0.0130
4.0
0.0097
5.0
0.0073
6.0
0.0055
7.0
0.0040
8.0
0.0030
9.0
0.0023
Вариант 2
c(H2O2),
t, мин
моль/л
0.0
0.0400
2.0
0.0290
4.0
0.0200
6.0
0.0140
8.0
0.0100
10.0 0.0072
12.0 0.0052
Вариант 3
c(H2O2),
t, с
моль/л
0.0
0.200
1.0
0.165
2.0
0.137
3.0
0.115
4.0
0.095
5.0
0.080
6.0
0.066
7.0
0.055
8.0
0.045
Вариант 4
c(H2O2),
t, с
моль/л
0.0
0.300
1.0
0.260
2.0
0.230
3.0
0.210
4.0
0.180
5.0
0.160
6.0
0.140
7.0
0.125
8.0
0.110
2. Как следует из логарифмического вида кинетического уравнения тангенс угла наклона tgα = –0.43k, откуда можно найти k.
3. Для нахождения tgα на графике выбираются две произвольные точки "a"
и "b" на прямой и на их основе строится прямоугольный треугольник. Тогда
tgα = (lgca – lgcb) / (ta – tb). Полученное значение используйте для расчета k.
4. Рассчитайте период полупревращения.
(II). Расчет константы скорости и определение порядка реакции по известным экспериментальным данным
27
Задание. Определить порядок и константу скорости реакции.
Выполнение работы
1. Определите порядок реакции. Для этого по приведенным ниже экспериментальным данным постройте два графика — зависимости lg(c) = f(t) и
1 / c = f(t). Установите, какая из зависимостей: для реакции первого порядка или
для реакции второго порядка является линейной.
2. Из наклона линейного графика рассчитайте численное значение константы скорости при данной температуре.
Вариант 1
Результаты изучения кинетики реакции при 25 °C2 H2O2
2 H2O + O2:
Время, мин
0
10
20
30
40
50
c H2O2, моль/л
2.50
0.90
0.32
0.12
0.04
0.03
Вариант 2
Результаты изучения кинетики кислотного гидролиза метилацетата при
постоянной температуре
CH3COOCH3 + H2O
CH3COOH + CH3OH:
Время, мин
c эфира, моль/л
0
0.500
20
0.375
40
0.278
60
0.216
80
0.152
100
0.117
120
0.082
Вариант 3
Результаты изучения кинетики изомеризации при 20 °C
транс-CHCl=CHCl
цис-CHCl=CHCl:
Время, мин
c транс-изомера, моль/л
0
1.0
10
0.9
15
0.85
20
0.81
25
0.77
30
0.73
Вариант 4
Результаты изучения кинетики изомеризации при 25 °C
глюкозо-6-фосфат
фруктозо-6-фосфат:
Время, мин
45
cглюкозо-6-фосфата, мкмоль/л 70
50
59
55
51
60
40
Тема 6. Сильные и слабые электролиты, протолитические равновесия, рН
Содержание темы. Электролитическая диссоциация и ионное произведение воды. Водородный показатель pH. Протолитическая теория кислот и оснований. Протолитические равновесия в растворах кислот, оснований и солей (электролитическая диссоциация и гидролиз солей). Константы равновесия Ka, Kb, KBH+.
Расчет pH растворов электролитов. (ББХ, 272–299, или ПОХ, с. 575–594).
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку
1. Ионная сила раствора, активность, коэффициент активности. (ББХ,
с. 249–253 или ПОХ, с. 265–269).
2. Электрическая проводимость растворов электролитов (ББХ, с. 258–264
или ПОХ, с. 257–264).
Письменное домашнее задание по теме 6
28
1) Выпишите в тетрадь определения следующих терминов: ионное произведение воды показатели рН и рОН, ионная сила раствора, активность иона, коэффициент активности, кислота Бренстеда, основание Бренстеда, сопряженные
кислоты и основания, амфолиты, Ка, рКа, Кв, рКв, КВН+, рКВН+.
2) Выпишите формулы: для расчета рН слабых кислот и слабых оснований,
гидролизующихся средних и кислых солей. Связи рКв и рКВН+.
3) Укажите, какие из перечисленных веществ являются неэлектролитами,
слабыми или сильными электролитами: HBr, Sr(OH)2, глюкоза, HNO3, HF, KBr,
мочевина, Ca(NO3)2, H2SO3, MgSO4. Для электролитов приведите схемы их диссоциации (ионизации) в водном растворе.
4) Выполните задания по ББХ 8.11 и 8.12 с. 26; 9.3, 9.5, 9.9. 9.11, 9.12 и
9.13 с. 322.
Электролиты
Сильные
Слабые
Диссоциируют необратимо, полноДиссоциируют обратимо,
стью, в одну ступень
неполностью, ступенчато
1. Кислоты: HCl, HBr, HI, HNO3,
1. Кислоты: HF, HCN, H2S, H2SO3, H2CO3,
H2SO4, HClO4, HMnO4, H2Cr2O7...
H3PO4, CH3COOH, HCOOH, HNO2...
2. Щелочи: LiOH, NaOH, KOH,
2. Основания и амфотерные гидроксиды:
CsOH,
Ca(OH)2,
Ba(OH)2,
NH3,
Fe(OH)2,
Cu(OH)2,
Zn(OH)2,
Sr(OH)2...
Al(OH)3, Fe(OH)3...
3. Соли: NaCl, Al2(SO4)3, Cu(NO3)2...
–
1. HF
H+ + F
–
–
1. HCl
H+ + Cl
2. H3PO4
H+ + H2PO4
α1
–
+
2–
+
2–
2. H2SO4
2 H + SO4
H2PO4
H + HPO4
α2
–
2+
2–
+
3–
3. Ca(OH)2
Ca + 2 OH
HPO4
H + PO4
α3
3+
2–
4. Al2(SO4)3
2 Al + 3 SO4
α 1 >> α 2 >> α 3
–
3. NH3 + H2O
NH4+ + OH
Неэлектролиты: глюкоза и фруктоза (C6H12O6), сахароза (C12H22O11), мочевина
(NH2CONH2), алифатические спирты (C2H5OH и т. д.) – не диссоциируют на
ионы.
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Качественно оцените реакцию среды водных растворов HCl и NaOH.
Рассчитайте значение рН их 0.01 М растворов, исходя из молярной концентрации ионов Н+.
(Ответ: 2 и 12)
2. Рассчитайте значения рН следующих растворов: 0,005М HCl; 0.02M
H2SO4; 0.0002 M NaOH; 0.001 M Ba(OH)2.
(Ответ: 2,3; 1,6; 10,3; 11,3)
3. Рассчитайте молярную концентрацию растворов: HCl c pH = 2 и 2,5:
КОН с рН = 11 и 12,7.
(Ответ: 0.01М; 0.032М; 0.001М; 0.02М)
4. Напишите формулы сопряженных кислот для частиц: CH3O–, H2S,
NH2CH3, H2PO4–, Cl–, SO42–, H2O.
5. Напишите формулы сопряженных оснований для частиц: H2CO3, HCO3–,
CH3NH3+, H2PO4–, H2O.
6. Напишите выражение константы диссоциации кислоты Ka, сопряженной
с основанием HCO3–.
29
7. Определите тип электролита и напишите протолитические равновесия в
водных растворах хлоруксусной кислоты, этиламина и нитрита натрия. Предложите формулы для расчета pH в каждом из этих растворов.
8. В каком из растворов с равными молярными концентрациями NH3
(pKb = 4.6) или C6H5NH2 (pKb = 9.4) значение pH выше? Какое из этих двух соединений представляет собой более сильное основание?
9. Как изменится pKa и pH в растворе NaH2PO4, если к нему добавить небольшое количество Na2HPO4?
10. Рассчитайте значение pH 0.02 M раствора муравьиной кислоты, если ее
pKa = 3.75.
(Ответ: 2.72)
11. Рассчитайте значение pH 0.02 M раствора анилина (C6H5NH2), если
pKBH+ = 4.6.
(Ответ: 8.45)
12 Рассчитайте значение pH 0.1 M раствора K2C2O4. Для H2C2O4 (щавелевая кислота) pKa1 = 1.19, pKa2 = 4.30.
(Ответ: 8.65)
10. Рассчитайте значение pH 0.01 M растворов гидрофосфата натрия и дигидрофосфата натрия, если для фосфорной кислоты pKa1 = 2.12, pKa2 = 7.20,
pKa3 = 12.44.
(Ответ: 9.82; 4.66)
Факультативно
1. Рассчитайте pH раствора, в 1 л которого содержится 0.05 моль H2SO4 и
0.02 моль K2SO4, двумя способами: а) исходя из молярной концентрации ионов
водорода; б) исходя из активности ионов водорода.
(Ответ: pH = 1 и 1.15)
2.Рассчитайте pH раствора, в 1 л которого содержится 0.05 моль Ba(OH)2 и
0.02
и моль BaCl2 двумя способами: а) исходя из молярной концентрации ионов
водорода; б) исходя из активности ионов водорода. (Ответ: pH = 13 и 12.85)
Образец билета контроля «Равновесие в водных растворах электролитов»
1. Укажите сопряженные основания для частиц:
1) НСООН; 2) Н3РО4; 3) Н2РО4–; 4) NH4+; 5) SO32–.
2. Укажите приблизительное значение рН (>7, =7, <7) в водных растворах
следующих электролитов:
1) NaCl;
2) K2CO3;
3) CH3COOH; 4) NiSO4; 5) NH4Cl.
3. Соотнесите значения рН с растворами, в которых находятся нижеприведенные вещества с равными молярными концентрациями.
Варианты ответа:
а) 3,4
б) 1,7
в) 12,3
г) 2,0
д) 12,0
1) NaOH
2) HCl
3) CH3COOH
4) H2SO4
5) Sr(OH)2
4. Определите тип электролита и напишите уравнения протолитических
равновесий в водных растворах Н2S и СH3NH2. Зассчитайте рН 0.125М растворов этих электролитов.
(Ответ: рН(Н2S) = 3.94; рН(СH3NH2) = 11.86)
5. Определите тип электролита и напишите уравнения протолитических
равновесий в водном растворе NaHS. Рассчитайте рН 0,015Ь раствора этого
электролита.
(Ответ: рН = 9.94)
30
Лабораторная работа. Идентификация растворов веществ по их кислотности
Задание. Определить, раствор, какого вещества находится в каждой из
трех выданных колб.
Выполнение работы.
1. Получите у преподавателя вариант задания (см. таблицу ниже) и
набор пронумерованных колб. Зная свойства каждого вещества и его концентрацию (0.1 M), рассчитайте pH каждого раствора.
2. При помощи растворов индикаторов или индикаторной бумаги определите значение pH растворов в каждой колбе.
3. Полученные расчетные и экспериментальные данные запишите, проанализируйте и сделайте соответствующие выводы.
Варианты заданий
№ варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
HCl
Na2CO3
NaNO3
Na2SO4
NH3⋅ H2O
NaNO3
NaCl
Na2SO4
H2SO4
Na2CO3
K2CO3
NaCl
Наборы веществ
NaCl
KBr
H2SO4
Na2CO3
HCl
K2CO3
NaOH
HCl
NH3⋅ H2O
NH4Cl
NaNO3
NaOH
K2CO3
CH3COOH
NaOH
H2SO4
KNO3
CH3COOH
CH3COOH
Na2CO3
NaCl
KBr
CH3COOH
CH3COOH
Характеристики некоторых кислотно-основных индикаторов
Индикаторы
Фенолфталеин
Метиловый красный
(метилрот)
Метиловый оранжевый
Окраска раствора с индикатором при pH
малиновобесцветная
область перехода
красная
< 8.3
8.3–10.0
> 10.0
красная
область перехода
желтая
< 4.2
4.2–6.3
> 6.3
красная
область перехода оранжево-желтая
< 3.1
3.1–4.4
> 4.4
31
Тема 7. Буферные системы
Содержание темы. Состав, механизм буферного действия, расчет pH буферных растворов (уравнение Гендерсона–Гассельбаха). Буферная емкость и
факторы ее определяющие. Главные буферные системы в организме человека.
(ББХ, 299–307, или ПОХ, с. 594–603).
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку:
кислотноосновное
состояние в организме (КОС) и основные показатели КОС (щелочной резерв
крови, дефицит и избыток оснований, буферные основания) (ББХ, с. 316–321
или ПОХ, с. 603–612).
Письменное домашнее задание по теме 7
1) Выпишите определения следующих терминов: буферные системы буферное действие, интервал буферного действия, буферная емкость, амфолит, диполярный ион, анионная и катионная формы аминокислот, изоэлектрическая точка.
2) Выпишите формулы для расчета рН ацетатного, гидрокарбонатного, гидрофосфатного, аммиачного и аминокислотного буферных растворов; расчета
буферной емкости.
3) Оформите лабораторный журнал по лабораторной работе, СБ с. 36.
4) Выполните задания по ББХ 9.18–9.20, 9.22 и 9.25, с. 323.
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Ацетатный буферный раствор получен при смешивании 40 мл 0.1 M
раствора CH3COOH и 20 мл 0.1 M CH3COONa.
а) Приведите уравнения реакций, иллюстрирующих схему буферного
действия.
б) Рассчитайте значение pH исходного раствора, если для уксусной кислоты Ka = 1.75⋅⋅ 10–5, pKa = 4.76.
в) Рассчитайте значение pH после добавления к этому раствору: 1) 2 мл
0.5 M раствора HCl; 2) 10 мл 0.3 M раствора NaOH.
г) Укажите интервал буферного действия этой системы.
(Ответ: pHисх. = 4.46; а) pH = 4.06; б) pH = 5.46)
2. Рассчитайте объемы 0.1 M растворов CH3COOH и CH3COONa, необходимых для приготовления 100 мл буферного раствора с pH = 5.36.
(Ответ: 20 и 80 мл)
3. Рассчитайте pH аммиачного буфера, образующегося при добавлении
10 мл 0.1 M раствора HCl к 40 мл 0.1 M раствора NH3 (pKBH+ = 9.25).
(Ответ: 9.73)
4. Покажите, какие буферные системы и в какой области pH образуются по
мере добавления раствора NaOH к раствору H3PO4, если для фосфорной кислоты pKa1 = 2.12, pKa2 = 7.20, pKa3 = 12.44.
5. Рассчитайте, как изменится значение pH 1 л фосфатного буферного раствора, содержащего 0.1 моль NaH2PO4 и 0.2 моль Na2HPO4 после добавления
0.15 моль HCl (pKa H3PO4 см. задание 4). Чему равна буферная емкость исходного раствора по отношению к кислоте?
(Ответ: pH1 = 7.50; pH2 = 6.50; Bк = 0.15 моль/л)
32
6. Гидрокарбонатный буфер, состоящий из NaHCO3 и растворенного CO2,
является важной буферной системой крови. Рассчитайте pH, если концентрация
HCO3– составляет 24 мМ, парциальное давление CO2 — 40 мм рт. ст., растворимость CO2 — 0.03 мМ/мм рт. ст., для угольной кислоты в данных условиях
pKa1 = 6.1. Как изменится pH, если парциальное давление CO2 уменьшится на
5 мм рт. ст.?
(Ответ: pH1 = 7.4; pH2 = 7.46)
7. Определите состав и соотношение компонентов фосфатной буферной
системы в условиях организма: pH = 7.4, pKa2 = 7.2. Рассчитайте, какое количество щелочи может поглотить 1 л такого раствора при изменении pH до 7.5, если его буферная емкость по щелочи составляет 0.5 ммоль/л.
(Ответ: c(Na2HPO4) : c(NaH2PO4) = 1.58 : 1; nщелочи = 5⋅10–5 моль)
Уравнение Гендерсона–Гассельбаха: pH = pKa + lg
Буферная система
Сопряженная
Основание
кислота
1. Ацетатная буферная система
СН3COONa
СН3COOH
2. Гидрокарбонатная буферная система
NaHCO3
CO2⋅ H2O
3. Карбонатная буферная система
Na2CO3
NaHCO3
4. Гидрофосфатная буферная система
Na2HPO4
NaH2PO4
5. Аммиачная буферная система
NH3
[основание]
[сопряженная кислота]
Расчет pH
pH = pKa + lg
[CH 3COONa]
[CH 3COOH]
pH = pKa1 + lg
[NaHCO3] *
s ⋅ p(CO2)
pH = pKa2 + lg
[Na2CO3]
[NaHCO3]
pH = pKa2 + lg
[Na2HPO4]
[NaH2PO4]
pH = pKBH+ + lg
NH4Cl
6. Глицин-кислота
+
NH3CH2COO –
NH3CH2COOH
диполярная форма
катионная форма
7. Глицин-основание
+
NH2CH2COO –
NH3CH2COO –
анионная форма
диполярная форма
+
pH = pKa1 + lg
[NH3]
[NH4Cl]
[ + NH 3CH 2 COO - ]
[+ NH 3 CH 2 COOH]
pH = p Ka2 + lg
[NH 2 CH 2COO - ]
[ + NH 3CH 2COO - ]
* s — растворимость CO 2 (ммоль/мм рт. ст.), p(CO 2) — парциальное давление
CO 2 (мм рт. ст.). Вместо произведения s · р(СО2) можно использовать [CO 2].
8. Определите, какого типа буферная система образуется при добавлении к 20 мл
+
0.1 M раствора глицина (NH2CH2COOH
NH3CH2COO –) 12 мл 0.1 M рас твора NaOH. Рассчитайте значение pH этого раствора, если
p Ka1 = 2.34, p Ka2 = 9.60.
(Ответ: 9.78)
9. Рассчитайте буферную емкость плазмы крови по кислоте, если для изменения
pH от 7.36 до 7.0 к 100 мл крови было добавлено 36 мл 0.05 M раствора HCl.
(Ответ: 0.05 моль/л)
33
Показатели кислотно-основного состояния (КОС) в крови
Показатель КОС
Название
Значение в
норме
Изменения при патологии
6.8–7.8
< 7.35 – ацидоз
pH
Водородный показатель
7.4 ± 0.05
> 7.45 – алкалоз
Показатель CO2 или пар10–130 мм рт. ст.
циальное давление CO2
> 45 мм рт. ст. (pH < 7.35)
40 ± 5 мм рт. ст.
– дыхательный ацидоз
pCO2 над кровью. Дыхательный
(5.3 ± 0.7 кПа)
компонент КОС (респира< 35 мм рт. ст. (pH > 7.45)
– дыхательный алкалоз
торный)
Значение [HCO3–] указыПоказатель свободного
вает на характер нарушения КОС. Дыхательный
гидрокарбоната крови или
–
[HCO3 ]
концентрации ионов
24 ммоль/л
– незначительные изме–
нения. Метаболический
HCO3
(щелочной резерв крови)
–
большие изменения
МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ КОС (НЕРЕСПИРАТОРНЫЕ)
Сумма буферных основаBB > 42
– метаболический алканий – определяется в осBB
–
лоз;
новном ионами HCO3
(buffer
42 ммоль/л
(24 ммоль/л) и анионами
BB < 42
base)
–
– метаболический ацибелка (Pt ) (18 ммоль/л).
–
–
доз
BB = [HCO3 ] + [Pt ] = 42
Избыток оснований – ко+30 ÷ –30 ммоль/л;
личество оснований, котоBE > 0 (pH > 7.4)
BE
рое необходимо удалить,
– метаболический алкалоз;
(base ex- чтобы довести pH крови 0 ± 2.3 ммоль/л
cess)
до нормального при
BE < 0 (pH < 7.4)
–
метаболический
ациpCO2 = 40 мм рт. ст.;
доз
BB = 42 + BE
BD > 0 (pH < 7.4)
Недостаток оснований –
– метаболический ациBD
величина, обратная по
доз;
(base defсмыслу BE
0 ± 2.3 ммоль/л
BD < 0 (pH > 7.4)
icit)
(см. выше);
– метаболический алкаBB = 42 – BD
лоз
Пример вопроса по этому материалу. Укажите, какие показатели КОС
характеризуют следующие состояния организма (состояние нормы, ацидоз или
алкалоз): 1) BE < 0; 2) p(CO2) = 40 мм рт. ст.; 3) BE = 0; 4) pH плазмы крови = 7.38;
5) BB < 42 ммоль/л;
6) [HCO3–] = 30 ммоль/л;
7) p(CO2) = 33 мм рт. ст.;
–
8) BB = 42 ммоль/л; 9) [HCO3 ] = 24 ммоль/л; 10) pH плазмы крови = 7.20.
34
Образец билета тестового контроля «Буферные системы»
1. Укажите, какая из приведенных смесей электролитов проявляет буферные свойства:
Варианты ответа: 1) NaHCO3 и NaCl; 2) NaHCO3 и Na2CO3; 3) NaCl и
NaH2PO4;
4) NH2CH2COO– и +NH3CH2COOH; 5) KCl и K2HPO4.
2. Из приведенных значений выберите интервал буферного действия карбонатной буферной системы (для угольной кислоты рКа1 = 6,36, рКа2 = 10,33).
Варианты ответа: 1) 9,33–11,33; 2) 8,25–10,25; 3) 6,20–8,20; 4) 5,36–7,36;
5) 3,76–5,76.
3. Какие свойства проявляет Na2HPO4 в гидрофосфатной буферной системе?
Варианты ответа: 1) кислотные; 2) основные; 3) окислительные; 4) восстановительные; 5) ни кислотные, ни основные.
4. Из каких компонентов состоит аминокислотный буфер при рН > pI?
Варианты ответа: 1) катионная форма и диполярный ион 2) анионнная
форма и диполярный ион; 3) катионная и анионная формы.
5. При каком соотношении концентраций компонентов буферной системы
Соснования/Скислоты буферная емкость будет максимальной?
Варианты ответа: 1) Соснования > Скислоты; 2) Соснования < Скислоты;
3) Соснования = Скислоты.
Пример билета контрольной работы «Буферные системы»
В расчетах используйте табличные значения рК.
1. Гидрофосфатный буферный раствор получен смешиванием 60 мл 0,2М
раствора Na2HPO4 и 30 мл 0.2М раствора NaH2PO4. Рассчитайте рН полученного буферного раствора. Каково будет значение рН после добавления к этому
раствору 10 мл 0.2М NaOH? Напишите уравнение реакции, отражающей механизм буферного действия этой системы при добавлении щелочи.
(Ответ: pH1 = 7.50; pH2 = 7.74)
2. Рассчитайте рН аминокислотного буферного раствора, в 1 л которого
содержится 0.08 моль катионной формы и 0.04 моль диполярной формы аланина.
(Ответ: рН = 2.04)
3. Рассчитайте буферную емкость (в ммоль/л) по кислоте гидрокарбонатного буферного раствора, если при добавлении к 200 мл этого раствора 48 мл
0.01М раствора кислоты его рН изменилось на 0.2. Напишите уравнение реакции, отражающей механизм буферного действия этой системы при добавлении
кислоты.
(Ответ: ВК = 12 ммоль/л)
Лабораторная работа
Колориметрическое определение буферной емкости растворов
Задание. Определить буферную емкость по кислоте ацетатного буфера визуальным методом.
Выполнение работы.
1. Для определения буферной емкости по кислоте налить в колбу емкостью
50 мл по 5 мл 0.1 M растворов CH3COOH и CH3COONa (исследуемый раствор).
35
2. В другой колбе приготовить контрольный раствор: смесь 1 мл 0.1 M
CH3COONa и 9 мл 0.1 M CH3COOH. В обе колбы внести по 3 капли индикатора
метилоранж (метиловый оранжевый).
3. Рассчитать pH исследуемого и контрольного растворов.
4. Исследуемый раствор оттитровать 0.2 M соляной кислотой до получения
одинаковой окраски с контрольным раствором. Окраску сравнивать на фоне белого экрана.
5. Рассчитать рН оттитрованного раствора, исходя из объема израсходованной кислоты, сравнить с рН контрольного и объяснить полученное расхождение.
VК cК
6. Рассчитать буферную емкость по формуле BК =
, где Vк —
Vб . р. ∆рН
объем HCl, пошедший на титрование исследуемого раствора, л; cк – молярная
концентрация раствора HCl; Vб.р. — объем буферного раствора, ∆рН — разность
рН исследуемого раствора до и после титрования.
Тема 8. Комплексные соединения и равновесия в их растворах
Содержание темы. Комплексные соединения, их строение и основные характеристики. Равновесия в растворах комплексных соединений. Устойчивость
комплексных ионов, константа устойчивости. Биологическая роль внутрикомплексных соединений. (ББХ, 328–348 или ПОХ, с. 649–656).
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку: типы химической связи в комплексных соединениях, гибридизация центрального атома,
пространственная конфигурация и типы изомерии комплексных молекул и
ионов. (ББХ с. 328–342, 348–355 или ПОХ с. 309–326).
Пример вопроса по этому материалу. Определите, какой из этих ком–
плексных ионов [Ag(NH3)2]+ и [Al(H2O)2(OH)4] может существовать в виде
изомеров. Предскажите гибридизацию центрального атома и пространственную
конфигурацию этих ионов.
Письменное домашнее задание по теме 8:
1) Выпишите определения следующих терминов: комплексное соединение,
центральный атом–комплексообразователь, координационное число, внутренняя и
внешняя сфера комплекса, лиганды, координирующие атомы в лигандах, дентатность лиганда, хелатные лиганды, константы устойчивости и нестойкости
комплексного соединения.
2) Выпишите формулы для расчета концентрации иона-комплексообразователя.
3) Выполните задания по ББХ 10.5, 10.6 и 10.10, с. 355.
4) Подготовьтесь к выполнению лабораторной работы на с. 39 СБ; напишите в лабораторном журнале уравнения соответствующих реакций.
36
Строение комплексных соединений
Внешняя сфера
Центральный атом
+
H
–
Cl
3–
H N H
H
2+
NH3
Внутренняя сфера
H 3N
+2
Cu
2–
SO4
NH3
NH3
Лиганды
Хлорид аммония
Сульфат тетраамминмеди(II)
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. В комплексах 8-гидроксихинолина и аспарагиновой кислоты укажите
ион-комплексообразователь, его степень окисления и координационное число.
Каков заряд комплексной частицы? Укажите лиганды, их заряд и дентатность,
координирующие атомы в лигандах.
O
O
C
C
OO
H
C
CH 2
2
O
N
3+
Fe
Na
Mg
CH
CH
N
O
NH 2
NH2
O O
C
C
O
O
Строение некоторых органических лигандов
Название исходного соединения
Формула лиганда Дентатность Заряд
–
Этиленгликоль
O–CH2–CH2–O –
2
–2
–
2-аминоэтанол (коламин)
:NH2–CH2–CH2–O
2
–1
Этилендиамин (en)
:NH2–CH2–CH2–NH2:
2
0
−
R CH COO
α -аминокислоты
2
–1
:NH2
–
щавелевая кислота (H2C2O4)
OOC–COO–
2
–2
−
CH3 CH COO
Молочная кислота (Lac)
2
–2
O−
8-гидроксихинолин
N
..
2
–1
O−
2.Напишите структурную формулу комплексного иона меди с этилендиамином, если координационное число Cu2+ равно 4. Какова дентатность этого
лиганда?
3.Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации комплекса
[Ag(NH3)2]NO 3. Рассчитайте концентрацию иона-комплексообразователя в его
0.352 M растворе, если Kуст([Ag(NH3)2]+ = 1.12⋅ 107. Как изменится его концен37
трация, если к 1 л этого раствора добавить 0.1 моль аммиака?
(Ответ: c1 = 2⋅10–3 M; c2 = 3.14⋅10–6 M)
4.Рассчитайте массу меди (II), находящейся в виде ионов в 1.5 л раствора
диглицината меди(II) (координационное число меди 4) с концентрацией
0.035 моль/л при избытке глицина, равном 0.05 моль/л, в щелочной среде, если
Kуст.([Cu(Gly)2]) = 3.5⋅1015.
(Ответ: 3.84⋅10–13 г)
Факультативно
5. В каком направлении сместится равновесие реакции, если смешать
реагенты в указанных концентрациях (Kуст комплексного иона = 2.1⋅1013):
[Cu(NH3)4]2+
Cu2+ + 4 NH3
0.1 моль/л
1⋅10–7 моль/л 2 моль/л
Ответ подтвердите расчетом ПС.
(Ответ: Пс = 6.25⋅10–4, влево)
Типы гибридизации, основные геометрические формы молекул или ионов
Координаци- Гибри- Геометрионное число дизацияческая форма
линейная
2
sp
3
2
sp
тригональная
Пример
Структура
[Ag(NH3)2]+
H3N–Ag–NH3
I
I
–
Hg
[HgI3]
I
4
4
sp
3
dsp
тетраэдр
2
плоский
квадрат
Cl
Zn Cl
2–
[Zn(Cl)4]
Cl
Cl
2–
[PtCl4]
Cl
Cl
Pt
Cl
Cl
F
5
тригональdsp , d sp
ная
бипирамида
3
3
F
–
[SiF 5]
F
Si
F
F
Cl
5
d2sp2, d4s
квадратная
пирамида
Cl
[CuCl5]3–
Cl
Cu
Cl
Cl
NH 3
6
d2sp3
октаэдр
[Ni(NH3)6]2+
H3N
H3N
NH3
Ni
NH3
NH 3
38
Лабораторная работа. Комплексные соединения
Задание 1. Получить и исследовать тетраиодовисмутат калия.
1. В пробирку к 1–2 каплям 0.5 M раствора нитрата висмута Bi(NO3)3 прибавьте по каплям 0.5 M раствор KI до выпадения бурого осадка иодида висмута. Продолжайте прибавление раствора KI до полного растворения выпавшего
осадка.
2. Каков цвет полученного раствора? Может ли эта окраска объясняться
присутствием ионов K+, I– или Bi3+? Какой из этих ионов может быть комплексообразователем?
3. Напишите формулу полученного комплексного соединения, если его состав отвечает формуле KI⋅⋅ BiI3.
4. Напишите уравнения реакций: (а) образования иодида висмута; (б) взаимодействия иодида висмута с избытком иодида калия, (в) уравнения первичной и вторичной диссоциации полученного комплексного соединения тетраиодовисмутата калия, а также (г) выражение Куст. для этого комплекса.
Задание 2. Провести реакцию гексацианоферрата (II) калия с сульфатом
меди (реакция обмена).
1. В пробирку к 4–5 каплям 0.5 M раствора сульфата меди добавьте такой
же объем 0.5 M раствора комплексной соли K4[Fe(CN)6]. Отметьте цвет образовавшегося осадка гексацианоферрата(II) меди(II).
2. Напишите молекулярное и ионное уравнение реакции.
3. Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации комплекса
гексацианоферрат(II) калия и выражение Куст..
Тема 9. Гетерогенные равновесия в системе осадок – насыщенный раствор
Содержание темы. Растворимость и константа (произведение) растворимости. Условия образования осадка при сливании растворов. Растворимость
малорастворимых электролитов в воде и растворах, содержащих другие электролиты. Осаждение и растворение как процессы смещения гетерогенного равновесия. (ББХ, 253–258, или ПОХ, с. 624–638).
Письменное домашнее задание по теме 9
1) Выпишите определения следующих терминов: растворимость, константа
произведения растворимости.
2) Выпишите формулы для расчета растворимости малорастворимого бинарного электролита по КПР в чистой воде и в растворе, содержащем одноименный ион для бинарного электролита.
4) Выполнить задания по ББХ 8.15–8.17, с. 268.
Условия выпадения и растворения осадка малорастворимого электролита
Пс > KПР
Пс = KПР
Пс < KПР
осадок выпадает
осадок не выпадает
осадок не выпадает
осадок не растворяется
осадок не растворяется
осадок растворяется
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Какова растворимость (моль/л) оксалата кальция (KПР = 2.0⋅10–9) в воде и
растворимость этой соли в 0.01 M растворе CaCl2? (Ответ: 4,47⋅10–5 и 2,0⋅10–7)
39
2. Выпадет ли осадок MgCO3 при сливании равных объемов 0.02 M раствора Mg(NO3)2 и 0.004 M раствора K2CO3? KПР(MgCO3) = 7.0⋅10–6.
(Ответ: Пс = 2⋅10–5, выпадет)
3. Рассчитайте молярную концентрацию и массу Ca2+ в 10 л насыщенного
раствора CaHPO4. KПР(CaHPO4) = 2.7⋅10–7.
(Ответ: c = 5.2⋅10–4 M; m = 0.2 г)
4. Выпадет ли осадок CuCO3 при сливании равных объемов 0.224 M раствора диглицината меди(II) [Cu(Gly)2] и 0.2 M раствора K2CO3? Kуст. ([Cu(Gly)2])
= 3.5⋅1015, KПР(CuCO3) = 1.0⋅10–10. Ответ подтвердите расчетом Пс.
(Ответ: Пс = 1.26⋅10–7, выпадет)
Пример билета контрольной работы «Комплексы и ПР»
1. В комплексе [Pt(en)Cl2] (en=NH2CH2CH2NH2) укажите внутреннюю и
внешнюю сферы, ион-комплексообразователь, его координационное число и
заряд, а также заряд лигандов и их дентатность. Напишите уравнения диссоциации комплекса и выражение Kуст для комплексного соединения.
2. Рассчитайте концентрацию иона–комплексообразователя в растворе, 1 л
которого содержит 0.03 моль [Ag(NH3)2]NO3 и 1 моль аммиака, Kуст.
([Ag(NH3)2]+) = 1.12·107
(Ответ: 2.7⋅10–9 моль/л)
3. Используя ответ задачи №2, рассчитайте, какую массу NaCl нужно прибавить к 1 л этого раствора до начала выпадения осадка AgCl. KПР(AgCl) = 2.0⋅10–10.
Изменением объема раствора пренебречь.
(Ответ: 4.33 г)
Тема 10. Электродные, восстановительные (Red–Ox) и мембранные
потенциалы. Направление окислительно-восстановительного процесса
Содержание темы. Электродный потенциал, зависимость его от различных
факторов (уравнение Нернста). Водородный электрод. Окислительновосстановительные (ОВ) системы и окислительно-восстановительные реакции
(ОВР). Зависимость ОВ-потенциала от различных факторов (ББХ, 363–375, или
ПОХ, с. 687–717).
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку. Степень окисления, окислители и восстановители, составление уравнений ОВР (ББХ, 359–363,
или ПОХ, с. 92–99).
Письменное задание по самостоятельной проработке
1.
ББХ, задание 11.18 с. 377.
2.
Какие окислительно-восстановительные свойства могут проявлять
приведенные частицы: Br2, CO32–, NO3–, NH3, I– (не проявляют; только окислительные; только восстановительные; окислительные и восстановительные)?
Письменное домашнее задание по теме 10
1) Выпишите определения следующих терминов: стандартный электродный
потенциал, стандартный восстановительный (окислительно-восстановительный) потенциал, стандартный биологический потенциал, электродвижущая
сила химической реакции (ЭДС), мембранный потенциал.
2) Выпишите формулы: для расчета электродного потенциала (уравнение
Нернста), для расчета окислительно-восстановительного потенциала (уравнение Нернста–Петерса), мембранного потенциала, ЭДС химической реакции,
связи ЭДС и ∆G.
40
3) Выполните задания по ББХ 11.2, 11.6, 11.7, 11.13, 11.17–11.19, с. 376–377.
Важной особенностью биохимических реакций является их протекание
при постоянном значении pH в условиях кислотно-основного гомеостаза организма. Поэтому для биологических окислительно-восстановительных систем
вводится понятие стандартного биологического потенциала (Е0'), определяемого при pH = 7 и Т =310К.
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии (значения
Е0298 и Е0’310 см. в таблице СБ с 81).
1. Запишите уравнение Нернста–Петерса для систем, приведенных ниже:
а) H2O2 + 2
2 OH–; в) НАДФ+ + H+ + 2
НАДФH;
–
+
б) I2(тв.) + 2
2I;
г) CH3COOH + 2 H + 2
CH3C O
H + H2O
2. Потенциал каких систем, перечисленных в п. 1, будет зависеть от pH? В
каком направлении происходит сдвиг равновесия и изменяется потенциал при
увеличении pH; при уменьшении pH?
3. Что такое стандартный биологический потенциал (Е0’310)? Рассчитайте его
величину для системы 1 г, исходя из табличного значения Е0298. (Ответ: –0.532 В)
4. Рассчитайте потенциалы систем при 25 °C:
а) I2(тв.) / 2 I–; [I–] = 0.01 моль/л
O
б) CH3COOH / CH3C O
H ; [CH3COOH] = 0.01 M, [CH3C H ] = 0.5 M, pH = 3
в) MnO 4– / MnO 2, 4 OH–; [MnO 4–] = 1⋅ 10–3 M, [OH–] = 1⋅ 10–4 M
(Ответ: а) 0.656 В, б) –0.35 В, в) 0.848 В)
5. Рассчитав ЭДС и величину ∆G0' 310 реакции, определите возможность ее
самопроизвольного протекания в указанном направлении в стандартных биологических условиях:
+
CH3COO – + 2 H+ + НАДH
CH3C O
H + НАД + H2O
(Ответ: ЭДС = 0.21 В, ∆G0' 310 = –40.9 кДж)
6.Мембранный потенциал нервной клетки в состоянии покоя составил –
86 мВ при 310 K. Концентрация ионов K+ внутри клетки 150 ммоль/л. Определите концентрацию ионов K+ в межклеточной жидкости. (Ответ: c = 6 ммоль/л)
Примерные вопросы билетов контрольной работы «Потенциалы и ЭДС»
Для решения используйте данные табл. на стр. 83.
1. Запишите уравнение Нернста— Петерса для системы:
Mn04 + 2 H2O + 2
Mn02(тв.) + 4 OH–
Как зависит потенциал этой системы от рН раствора?
2. Запишите уравнение Нернста— Петерса для системы:
CH3C(O)COO – + 2 H+ + 2
CH3CH(OH)COO –
Как зависит потенциал этой системы от рН раствора?
3. Рассчитайте ЭДС и ∆G0 реакции определите возможность самопроизвольного протекания реакции в указанном направлении в стандартных условиях:
MnO 2(тв.) + 4 HCl
MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
(Ответ: –0.13 В)
4. Рассчитайте потенциал системы:
НАДФ+ + H+ + 2
НАДФH
41
при 298 К, рН = 2 и молярных концентрациях НАДФ+ и НАДФН, равных 0.01 и 0.001 моль/л соответственно.
(Ответ: –0.145 В)
0
5. Рассчитайте ЭДС и ∆G 298 реакции и определите возможность самопроизвольного протекания реакции в указанном направлении в стандартных
условиях:
2 Cl– + 2 Fe3+
2 Fe2+ + Cl2 (Ответ: ЭДС = –0.58 В, ∆G0298 = +114 кДж)
6. Мембранный потенциал нервной клетки составил –80 мВ при 310 K.
Концентрация ионов K+ внутри клетки 150 ммоль/л. Определите концентрацию
ионов K+ во внеклеточной жидкости.
(Ответ: 7.69 ммоль/л)
Образец билета тестового контроля
«Окислительно-восстановительные процессы»
1. Из нижеприведенных частиц выберите ту, которая проявляет восстановительные свойства:
1) SO42–; 2) Cl–; 3) Na+; 4) Cl2; 5) Ag+.
2. Выберите окислительно-восстановительную систему, потенциал которой не зависит от рН раствора:
1) CH3C(O)H + 2 H+ + 2е– ⇆ CH3CH2OH
2) SO42– + H2О + 2е– ⇆ SO32– + 2OH–
3) Br2 + 2е– ⇆ 2Br–
4) H2O2 + 2е– ⇆ 2 OH–
5) CH3COOH + 2 H+ + 2е– ⇆ CH3C(O)H + H2O
3. Как
изменится
величина
ОВ-потенциала
системы:
+
–
CH3COOH + 2 H + 2е ⇆ CH3C(O)H + H2O при добавлении CH3COOH?
Варианты ответа: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) изменится незначительно; 4) сначала увеличится, затем уменьшится; 5) сначала уменьшится, затем увеличится.
4. Как изменится величина ОВ-потенциала системы
CH3C(O)H + 2 H+ + 2е– ⇆ CH3CH2OH при добавлении CH3CH2OH?
Варианты ответа: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) изменится незначительно; 4) сначала увеличится, затем уменьшится; 5) сначала уменьшится, затем увеличится.
5. Как изменится величина ОВ-потенциала потенциала системы
MnO4– + 8 H+ + 5е- ⇆ Mn2+ + 4 H2O при уменьшении рН раствора?
Варианты ответа: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) изменится незначительно; 4) сначала увеличится, затем уменьшится; 5) сначала уменьшится, затем увеличится.
Модульная контрольная работа №1
Домашнее задание для подготовки к модульной контрольной работе
1. Ознакомиться с программой модульной контрольной работы
(сайт кафедры).
2. Разобрать примеры тестового контроля и основного билета.
42
Примеры заданий тестового контроля 1-го модуля
(билет включает 5 заданий)
В заданиях необходимо найти соответствие между пунктами левой и
правой колонок (ответы в правой колонке могут использоваться неоднократно
или не использоваться ни разу). При решении тестовых заданий не разрешается пользоваться таблицами и производить какие-либо расчеты.
Какой процесс в закрытой системе характеризуется следующими изменениями термодинамических параметров:
1) экзэргонический а) ∆H < 0, ∆S > 0
2) эндэргонический б) ∆G < 0
3) равновесный
в) ∆H > 0, ∆S < 0
4) эндотермический г) ∆H = T∆S
Соотнесите реакции и стандартные тепловые эффекты (Т = 298 К):
1)
S(кр) + O2 (газ) = SO2 (газ)
а)
∆H0(SO3 (газ))
2) 2 SO2 (газ) + O2 (газ) = 2 SO3 (газ)
б)
∆H0(SO2 (газ))
3)
S (кр) + 1.5 O2 (газ) = SO3 (газ)
в)
∆H0 сгорания S(кр)
4) H2SO3 (р-р) = SO2 (газ) + H2O (ж)
г)
другой тепловой эффект
Cоотнесите значения стандартной молярной энтропии S0298 (Дж/моль⋅К) с
химическими формулами веществ:
1) С (графит) а) 200
2) С2Н2 (газ) б) 220
3) С2Н6 (газ) в) 5.7
4) С2Н4 (газ) г) 230
Определите, как изменяется величина стандартной молярной энтропии в
каждом ряду веществ:
1) S(кр) – SO2 (газ) – SO3 (газ)
а) увеличивается
2) S(кр) – SO3 (газ) – SO2 (газ)
б) уменьшается
3) C6H12(газ) – C6H6(газ) – C6H6(ж) в) не изменяется
4) NO (газ) – NO2 (газ) – N2O4(газ) г) изменяется немонотонно
Оцените возможность самопроизвольного протекания каждого процесса,
если для него:
1) ∆H = 0, ∆S < 0 а) возможен только при низких Т
2) ∆H > 0, ∆S > 0 б) возможен только при высоких Т
3) ∆H < 0, ∆S > 0 в) возможен при любых Т
4) ∆H < 0, ∆S < 0 г) невозможен
Укажите, какие воздействия и как сместят равновесие в системе:
4 HCl (газ) + O2 (газ) 2 H2O (газ) + 2 Cl2 (газ),
1) увеличение концентрации O2 а)
2) понижение давления
б)
3) повышение температуры
в)
4) введение катализатора
43
(∆H < 0)
вправо
влево
нет
Укажите, для каких реакций понижение давления вызовет смещение
равновесия и в каком направлении:
1) 2 SO2 (газ) + O2 (газ) 2 SO3 (газ)
а)
вправо
2) 2 O3 (газ) 3 O2 (газ)
б)
влево
3) CH3OH (ж) + C2H5OH (ж) CH3OC2H5 (ж) + H2O (ж) в)
нет
4) H2 (газ) + I (газ) 2 HI (газ)
Укажите, как изменится константа равновесия каждой реакции при повышении температуры:
1) CO (газ) + 2 H2 (газ) CH3OH (газ) ,
а)
увеличится
∆H < 0
2) 3 O2 (газ) 2 O3 (газ) ,
уменьшится
∆H > 0 б)
3) CO (газ) + H2O (газ) CO2 (газ) + H2 (газ) , ∆H < 0 в)
не изменится
+
4) H2O (ж) OH (р-р) + H (р-р) ,
∆H > 0
Из нижеприведенных реакций выберите а) гомогенные и б) гетерогенные
реакции:
1) N2 (газ) + O2 (газ) → 2 NO(газ)
2) Zn (тв) + 2 HCl (р-р) → ZnCl2 (р-р) + H2 (газ)
3) MgO (тв) + CO2 (газ) → MgCO3 (тв)
4) Pb(NO3)2(р-р) + K2S(р-р) → PbS (тв) + 2 KNO3(р-р)
Реакция А → В является простой, температурный коэффициент ее равен 2.
Как будут изменяться при повышении температуры на 20о С:
1) скорость реакции
а)
не изменится
2) константа скорости реакции
б)
увеличится в 2 раза
3) время полупревращения реакции
в)
увеличится в 4 раза
4) энергия активации реакции
г)
уменьшится в 2 раза
д)
уменьшится в 4 раза
Как будет изменяться скорость реакции 2 А + В → С, протекающей в растворе, кинетическое уравнение которой v = k.с А.с В и γ = 2, при:
1) увеличении концентрации А в 2 раза
а)
не изменится
2) уменьшении концентрации В в 2 раза
б)
увеличится в 2 раза
3) разбавлении раствора в 2 раза
в)
увеличится в 4 раза
о
4) повышении температуры на 20 С
г)
уменьшится в 2 раза
д)
уменьшится в 4 раза
Соотнесите следующие простые реакции или процессы и их суммарный
порядок:
1) 2NO2 → N2O4
а)
0
2) 2СО + О2 → 2СО2
б)
1
81
3) радиоактивный распад изотопа Sr
в)
2
4) разложение лекарственного препарата
г)
3
Соотнесите вид кинетического уравнения и суммарный порядок реакции,
которой они соответствуют
1) v = k.с 1
а) 0
.
2) v = k с 1 с 2
б) 1
44
3) v = k.с 1.с 20.5
4) v = k.с 12.с 2
в) 2
г) 3
д) дробный
Последовательная реакция протекает в 2 стадии (обе являются простыми
реакциями) по схеме: 2 А → В; В → С и их энергии активации соотносятся:
Еа1 >> Еа2. Можно ли определить:
1) какая стадия определяет скорость всего процесса а) 1
2) каков порядок первой реакции
б) 2
3) каков порядок второй реакции
в) 3
4) каков будет порядок реакции в целом
г) нельзя определить
Правильно ли расположены 0.1 М растворы указанных ниже веществ в порядке увеличения осмотического давления?
1) С6Н12О6 – HCOOH – NaCl – CaCl2
а) да
2) Ba(NO3)2 – KCl – CaCl2 – CO(NH2)2
б) нет
3) C6H12O6 – NaCl – CH3COOH – CaCl2
4) CO(NH2)2 – HCOOH – NaBr – Na2SO4
Оцените значение рН растворов следующих веществ:
1) KOH
а) рН < 7
2) H2SO4
б) рН = 7
3) NaCl
в) рН > 7
4) HBr
Cоотнесите значения осмотического давления (кПа) с растворами следующих веществ при равных молярных концентрациях (Т = 298 К):
1) KBr
а) 50
2) CH3COOH б) 150
3) MgCl2
в) 100
4) C6H12O6
г) 60
Определите, как изменяется осмотическое давление в каждом ряду
растворов при одинаковой температуре:
1) 0.15 М NaCl – 0.3 М С6Н12О6 – 0.1 М CaCl2
а) уменьшается
2) 0.1 М K2SO4 – 0.1 М KBr – 0.1 М С6Н12О6
б) увеличивается
3) 0.1 М CaCl2 – 0.1 М CH3COOH – 0.1 М KCl
в) не изменяется
4) 0.2 М С12Н22О11 – 0.2 М MgSO4 – 0.2 М Na2SO4 г) изменяется немонотонно
0.15 М раствор NaCl (физиологический раствор) является изотоническим
по отношению к плазме крови. Охарактеризуйте относительно плазмы крови
каждый из приведенных растворов
1) 0.3 M C12H22O11
а) изотонический
2) 0.15 M CaCl2
б) гипотонический
3) 0.15 M C6H12O6
в) гипертонический
4) 0.15 M MgSO4
45
Cоотнесите значения рН растворов равных молярных концентраций веществ с составом раствора:
1) KOH
а) 7.0
2) HNO3
б) 12.3
3) Ва(ОН)2
в) 12.0
4) K2SO4
г) 2.0
Оцените истинность суждений:
1)) все процессы, в результате которых упорядоченность а) верно
системы возрастает, сопровождаются уменьшением б) неверно
энтропии
2) в выражение константы равновесия гетерогенной реакции включают концентрации всех веществ
3) реакции радиоактивного распада являются реакциями
первого порядка
4) осмос – это коллигативное свойство раствора, которое
зависит от природы и размеров частиц в растворе
1)
2)
3)
4)
Оцените истинность суждений:
молярная энтропия газообразного вещества больше, чем а) верно
его энтропия в жидком состоянии
увеличение концентрации продуктов реакции приводит к б) неверно
смещению равновесия и увеличению константы равновесия
чем больше энергия активации, тем больше скорость реакции
изотонические растворы имеют одинаковую концентрацию
осмотически активных частиц
Оцените истинность суждений:
1) тепловой эффект химической реакции не зависит от агрегат- а) верно
ного состояния исходных и конечных веществ
б) неверно
2) при увеличении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции
3) константа скорости зависит от природы реагирующих веществ
4) при увеличении концентрации растворенного вещества осмотическое давление раствора увеличивается
Оцените истинность суждений:
1) самопроизвольный характер процесса в изолированной а) верно
системе определяется только изменением энтропии
б) неверно
2) константа равновесия не зависит от температуры
3) энергия активации реакции зависит от концентрации реагентов
4) плазмолиз – явление сморщивания (обезвоживания) эритроцитов в гипертоническом растворе
46
Являются ли приведенные ниже смеси электролитов буферными
системами:
1)
2)
3)
4)
а) да
б) нет
Na2CO3, NaHCO3
NH3CH2COO–, NH2CH2COO–
Na2CO3, NaOH
NaCl, NH3⋅H2O
+
Соотнесите частицы в левой и правой колонках так, чтобы они образовывали кислотно-основную сопряженную пару:
1) OH–
а) H2O
–
2) H2PO4
б) NH2CH2COOH
+
3) H3O
в) H3PO4
+
4) NH3 CH2COOH
г) H+
Укажите, какой интервал буферного действия соответствует каждой из
приведенных буферных систем:
1)
2)
3)
4)
Na2HPO4 / NaH2PO4; pKa1 = 2.12, pKa2 = 7.2, pKa3 = 11.9
Na2CO3 / NaHCO3; pKa1 = 6.35, pKa2 = 10.3
NH2CH2COO– / NH2CH2COOH; pKa1 = 2.3, pKa2 = 9.7
NH4Cl / NH3⋅H2O; pKBH+ = 9.25, pKb = 4.75
а)
б)
в)
г)
8.7–10.7
8.25–10.25
9.3–11.3
6.2–8.2
Какие свойства могут проявлять нижеприведенные ионы в составе буферного раствора:
1)
2)
3)
4)
SO42−
NH2–CH2–COO−
NH4+
CO32−
а)
б)
в)
г)
только кислоты
только основания
или кислоты, или основания
ни кислоты, ни основания
Соотнесите значения рН с растворами, в которых находятся нижеприведенные вещества с равными молярными концентрациями:
а) pH = 7.0
б) рН = 1.7
в) pH = 5.11
г) pH = 11.81
1) HF
2) K2SO4
3) [(CH3)2NH2]Cl
4) CH3NH2
Укажите, как изменится pH раствора HNO2 при добавлении:
1)
2)
3)
4)
а)
б)
в)
HNO2
KNO3
KNO2
H2O
увеличится
уменьшится
не изменится
Укажите, какая константа характеризует равновесие в водном растворе
следующих электролитов:
1)
2)
3)
4)
[Cu(NH3)4]SO4
Na2CO3
CaCO3
HF
47
а) Ka
б) KПР
в) Kуст
г) Kb
д) KBH+
Как повлияют на концентрацию иона-комплексообразователя в растворе
комплексного соединения [Ag(CN)2]NO3 следующие факторы:
1) уменьшение давления
2) добавление AgNO3
3) добавление KCN
4) добавление HNO3
а) увеличится
б) уменьшится
в) изменится незначительно
Как повлияют на концентрацию ионов серебра в насыщенном растворе малорастворимого соединения AgCl следующие факторы:
1) увеличение давления
2) добавление AgNO3
3) добавление HCl
4) добавление NaNO3
а) увеличится
б) уменьшится
в) изменится незначительно
Как изменится величина электродного потенциала системы
Cr2O72– + 14H+ + 6_e
2Cr3+ + 7H2O в следующих случаях:
1)
2)
3)
4)
добавление KNO3
добавление CrCl3
добавление K2Cr2O7
увеличение pH
а)
б)
в)
увеличится
уменьшится
изменится незначительно
Укажите, зависят ли величины потенциалов следующих окислительновосстановительных систем от pH среды:
1)
2)
3)
4)
Cl2 + 2 _e
2 Cl–
Hg2+ + 2 _e
Hg
_
C6H4(OH)2 – 2 e
NO3– + H2O + 2 _e
а) да
б) нет
C6H4O2 + 2 H+
NO2– + 2 OH–
В качестве чего можно использовать систему Cl2/2Cl– (E0 = + 1.36 В) в следующих процессах при стандартных условиях:
1)
2)
3)
4)
_
H2O2 + 2 H+ + 2 e
2 H2O E0 = + 1.77 В
O2 + 2 H+ + 2 _e
H2O2
E0 = + 0.68 В
_
MnO4– + 8 H+ + 5 e
Mn2+ + 4 H2O E0 = + 1.51 В
Fe3+ + _e
Fe2+
E0 = + 0.77 В
а) окислитель
б) восстановитель
Примеры заданий основного билета модульной контрольной работы № 1
(билет содержит 6 заданий, при их выполнении можно пользоваться
справочными таблицами и калькуляторами)
1. Качественно оцените реакцию среды 0.05 M растворов а) HCl и б)
NaOH. Рассчитайте значение pH каждого раствора исходя из молярной концентрации в них ионов H+.
(Ответ: а) pH = 1.3, б) pH = 12.7)
2. В 200 мл раствора, плотность которого 1.01 г/мл, содержится 1.11 г
CaCl2 (M = 111 г/моль) и 0.585 г NaCl (M = 58.5 г/моль). Рассчитайте:
а) массовую долю NaCl в этом растворе; б) осмолярность раствора;
в) осмотическое давление раствора при 37 °C.
(Ответ: ω(NaCl) = 0.29%, cосм. = 0.25 моль/л, π = 644 кПа)
3. а) Рассчитайте стандартное изменение энтальпии реакции гидролиза мочевины:
CO(NH2)2 (тв) + H2O (ж)
CO2 (р-р) + 2 NH3 (р-р),
48
если стандартные энтальпии образования CO(NH2)2 (тв), H2O (ж), CO2 (р-р), и NH3 (рр) равны, соответственно (кДж/моль): –333, –286, –413 и –80.8. Благоприятствует ли энтальпийный фактор протеканию этой реакции?
б) Сколько теплоты будет поглощаться или выделяться при гидролизе 3 г
мочевины, если ее молярная масса 60 г/моль.
(Ответ: ∆H0298 = 44.4 кДж; Q = –2.2 кДж)
4. Используя табличные данные, установите путем расчета ∆G возможность протекания в стандартных условиях реакции окисления этанола:
C2H5OH (ж) + H2O2 (ж)
CH3C(O)H (газ) + 2 H2O (ж)
Не производя вычислений, оцените роль энтропийного фактора для этой
реакции.
(Ответ: ∆G = –319 кДж, ∆S > 0)
5. Запишите выражение константы равновесия для реакции синтеза аммиака:
N2 (газ) + 3 H2 (газ)
2 NH3 (газ); ∆H < 0.
Как повлияет на состояние равновесия этой системы: а) повышение температуры; б) повышение давления?
Рассчитайте константу этого равновесия, если исходные концентрации N2,
Н2 и NH3 были 5, 14 и 0 моль/л, соответственно, а к моменту установления равновесия в реакцию вступило 40% азота.
(Ответ: Kс = 0.0104)
6. Константа скорости реакции гидролиза сахарозы (реакция первого порядка) при 25 °C равна 3.2⋅10–3 ч–1. Рассчитайте а) период полупревращения реакции; б) время, за которое гидролизу подвергнется 90% исходного количества
сахарозы.
(Ответ: τ½ = 216 час, t = 30 суток)
7. Качественно оцените реакцию среды 0.001 М раствора NaOH и рассчитайте значение pH исходя из молярной концентрации ионов H+.(Ответ: pH = 11)
8. В 1 л раствора, плотность которого 1 г/мл, содержится 0.1 моль глюкозы
(C6H12O6) и 0.1 моль KCl. Вычислите: а) массовую долю KCl в этом растворе;
б) осмолярность раствора; в) осмотическое давление раствора при 37 °C.
(Ответ: ω(KCl) = 0.75%, cосм. = 0.3 моль/л, π = 773 кПа)
9. Какое количество теплоты выделится при сжигании 4.48 л метана (CH4),
если его стандартная энтальпия сгорания равна –875 кДж/моль. Запишите термохимическое уравнение реакции.
(Ответ: Q = 175 кДж)
10.Не производя вычислений, установите знак изменения энтропии реакции: 2 Н2S (газ) + 3 О2 (газ)
2 SО2 (газ) + 2 H2O (ж).
Определите, при каких температурах (высоких, низких, любых) возможно
самопроизвольное протекание этой реакции, если ∆H < 0.
11. Запишите выражение для константы равновесия: 2NO2 (газ)
N2O4 (газ),
∆H = –57 кДж. Как повлияет на состояние равновесия этой системы:
а) повышение температуры; б) понижение давления.
12. Период полувыведения лекарственного препарата (реакция первого порядка) составляет 15 часов. Какая масса препарата останется в организме через
30 часов после приема 200 мг лекарства?
(Ответ: 50 мг)
13. Напишите уравнения протолитических равновесий, определяющих
кислотность в 0.01 M растворе молочной кислоты CH3CH(OH)COOH;
pKa = 3.85. Качественно оцените характер среды и рассчитайте значение pH
данного раствора.
(Ответ: 2.93)
14. Напишите уравнения протолитических равновесий, определяющих
кислотность в 0.01 M водном растворе NaHCO3, если для угольной кислоты
49
pKa1 = 6.36, pKa2 = 10.3. Качественно оцените характер среды и рассчитайте pH
данного раствора.
(Ответ: 8.33)
15. Рассчитайте pH раствора, в 1 л которого содержится 0.5 моль
CH3COOH и 0.2 моль CH3COONa, если для CH3COOH pKa = 4.76. Укажите сопряженные кислоту и основание, напишите реакции, выражающие механизм
буферного действия этого раствора по отношению к HCl и NaOH.(Ответ: 4.36)
16. Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации комплекса
[Cu(en)2]Cl2 (en = NH2CH2CH2NH2) в растворе и выражение для константы
устойчивости комплексного иона. Укажите заряд на внутренней сфере, степень
окисления, заряд и координационное число иона-комплексообразователя, а
также заряды лигандов и их дентатность.
17. Напишите уравнения гетерогенных равновесий и выражения KПР для
малорастворимых электролитов CaSO4 и BaSO4. Определите, образуется ли осадок если к 1 л раствора, содержащего 2⋅⋅ 10–3 моль CaCl2 и 1⋅⋅ 10–3 моль BaCl2, добавили равный объем 0.02 M раствора серной кислоты. (KПР CaSO4 = 3⋅⋅ 10–5,
KПР BaSO4 = 1⋅⋅ 10–10).
(Ответ: CaSO4 не выпадет (Пс = 1⋅10–5); BaSO4 выпадет (Пс = 5⋅10–6)).
18. Используя табличные данные, рассчитайте ЭДС и ∆G0' 310 реакции и
определите возможность ее самопроизвольного протекания в указанном
направлении в стандартных биологических условиях:
CH3CH2OH + НАД+
CH3C(O)H + НАДH + H+
Напишите уравнение Нернста–Петерса для системы, являющейся окислителем.
Как изменится ее ОВ-потенциал при увеличении pH?
(Ответ: –0.123 В, нет; ∆G0' 310 = +23.74 кДж/моль).
50
2-Й МОДУЛЬ. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Во 2-м модуле рассматриваются основы строения и реакционной способности наиболее биологически важных классов органических соединений.
Модуль начинается с изучения номенклатуры органических соединений,
знание которой необходимо будущему врачу для умения сопоставить химическое название со структурой биологически активного соединения или лекарственного препарата. На основании представлений об электронном строении
органических соединений рассматриваются схемы механизмов основных типов
органических реакций, проходящих в живом организме, или их модельных
аналогов.
Более подробно изучаются такие важные реакции, как пероксидное окисление, алкилирование, ацилирование, гидратация и дегидратация, реакции,
приводящие к образованию и разрыву связей углерод–углерод в процессах биосинтеза и катаболизма.
Тема 11. Классификация и номенклатура органических соединений
Содержание темы. Основные принципы классификации и номенклатуры
органических соединений. Функциональные группы. Органические радикалы.
Основные классы органических соединений. Тривиальные названия. Радикальнофукциональная и заместительная номенклатура. (БОХ-1, с. 11–24 или БОХ-2,
с. 13–27; РУК с. 14–24).
Раздел, выносимый на самостоятельную проработку
Классификация органических соединений (БОХ-1, с. 11–15 или БОХ-2, с. 13–18).
Домашнее задание по теме 11
1) Ознакомьтесь с таблицами на страницах 52–53 СБ.
2) Выпишите определения следующих терминов: функциональная группа,
органический радикал, тривиальное название, родоначальная структура, характеристическая группа, локант.
3) Выпишите общие формулы классов соединений: тиолов, сульфидов,
сульфокислот; формулы радикалов: изопропил, втор-бутил, изобутил, третбутил, аллил, бензил, этинил, формил, ацетил, ацетонил.
4).Напишите структурные формулы: а) любого циклического спирта;
б) простейшего кетона; в) любого сложного эфира; г) любого простого эфира;
д) простейшего альдегида; е) простейшего тиола; ж) простейшего органического
сульфида; з) простейшей сульфокислоты; е) любого амина.
5) К каким классам органических соединений относятся вещества, формулы которых приведены ниже:
O
б) H3CCH CH3 ; в)
OH; г)
C H ; д) H3CC O ;
OH
OH
O
CH
O
е) CH2=CH-S-CH3; ж)
;
C CH ; з) H3CN CH3 ; и) HC
CH2OH;
OC2H5 к)
3
3
O
л)CH3-S-S-CH3; м)
C OH ; о)
NH2; п) H3CCH CH3 .
SO3H; н)
OCH3
а) CH2=CH-O-CH3;
6). Выполните по РУК тестовые задания 1Т.02, 1Т.03, 1Т.07–1Т.09 с. 25–26.
51
Названия некоторых органических соединений и радикалов
Соединение
CH4
CH3–CH3
CH3–CH2–CH3
CH3-CH2-CH2-CH3
CH3-CH-CH3
CH3
Название
метан
этан
пропан
бутан
изобутан
Радикал
CH3–
CH3–CH2–
3C
CH 3 -CH 2 -CH 2 - H
H 3 C CH
CH3-CH2-CH2-CH2CH3-CH2-CHCH
CH3-CH-CH2- 3
CH3
CH3
H3C-CCH3
Название
метил
этил
пропил, изопропил
бутил,
втор-бутил,
изобутил,
трет-бутил
C5H12 пентан, C6H14 гексан, C7H16 гептан, C8H18 октан, C9H20 нонан, C10H22 декан
CH2=CH2
этилен
CH2=CH–
винил
CH3CH=CH2
пропилен
CH2=CH–CH2–
аллил
CH≡CH
ацетилен
CH≡C–
этинил
бензол
фенил
CH 3
CH2толуол
бензил
OH
фенол
NH2
анилин
O
C H
бензальдегид
O
C OH
бензойная кислота
формальдегид,
муравьиная HC O
кислота
ацетальдегид,
O
O
O H уксусная кислота H3CC
O
H3CC CH ацетон
2
O
HC O
H HC O H
O
H3 CC H H3 CC
O
H3CC CH
3
формил
ацетил
ацетонил
кислоты: C2H5COOH пропионовая, C3H7COOH масляная,
C4H9COOH валериановая, C5H11COOH капроновая
O
S
NH
N
фуран тиофен пиррол пиридин
Построение названия органического соединения
по заместительной номенклатуре
РОДОНАЧАЛЬНАЯ
СТАРШАЯ
СТРУКТУРА
ХАРАКТЕРИС- главная цепь,
ТИЧЕСКАЯ
основная циклическая
или гетероциклическая
ГРУППА
структура
АН
СУФФИКС
А
КОРЕНЬ
ЕН
Б
В
Г
И Т. Д.
ИН
ПРЕФИКСЫ
СУФФИКС,
- все заместители (кроме СТАРШЕЙ
обозначающий
насыщенность
ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ)
родоначальной структуры
по алфавиту
1. Выявить все имеющиеся в нем характеристические группы.
2. Установить, какая группа является старшей. Название этой группы отражается
в виде суффикса и ставится в конце названия соединения. Все остальные
группы войдут в название соединения в виде префиксов.
3. Выбрать родоночальную структуру.
52
4. Пронумеровать главную цепь, чтобы старшая характеристическая группа получила наименьший номер.
5. Перечислить префиксы в алфавитном порядке.
6. Составить полное название соединения.
Классы органических соединений и старшинство характеристических групп
В заместительной номенклатуре
префиксы суффиксы
1-й тип – характеристические группы и углеводородные радикалы,
указываемые только в префиксах
алкильная
Алканы
R–H
–R
алкил
–
группа
–F,
фтор,
фторо,
Галогено–Cl
хлор
хлоро
R–Hal
–
алканы
–Br,
бром,
бромо,
–I
иод
иодо
Нитро
R–NO2
–NO2
нитрогруппа
нитро
–
алканы
Простые эфиалкоксильная
R–O–R’ –O–R'
алкокси
–
ры
группа
Название
класса
Сульфиды
Формула
Функциональная группа
класса
R–S–R’
–S–R'
алкилтиогруппа алкилтио
–
2-й тип – характеристические группы,
указываемые и в префиксах и в суффиксах
(расположены а порядке убывания старшинства)
овая кислота
-C O
Карбоновые
карбоксильная
O
OH
RC O H
карбокси (карбоновая
кислоты
группа
-C O
OH
кислота)*
СульфоноO
O
сульфоновая
-S OH
вые кисло- RS OH
сульфогруппа сульфо
кислота
O
O
ты**
-C O
оксо
аль
O
H O карбонильная
RC
Альдегиды
H
-C H
группа
(формил) карбальдегид*
карбонильная
C
O
Кетоны
RC O
оксо
он
R'
группа
Спирты, фегидроксильная
R–OH
–OH
гидрокси
ол
нолы
группа
меркапто
тиольная
***
Тиолы
R–SH
–SH
(сульфатиол
группа
нил)
Амины
R–NH2
–NH2
аминогруппа
амино
амин
*
атом углерода функциональной группы не входит в родоначальную структуру,
**
сульфокислоты, *** тиоспирты, меркаптаны
53
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии.
1. Напишите структурные формулы соединений, названия которых приведены по заместительной номенклатуре: а) метилпропан; б) метилпропен;
в) 2-метилпентандиовая кислота; г) 2-метилбутен-2-ол-1; д) 2-гидрокси-3метилбутандиовая кислота.
2. Назовите по заместительной номенклатуре следующие вещества:
а) CH3CH2CH2NH2; б) CH3CH2CH2CH2OH; в) CH3CH2CH2C(O)H;
г) HO–CH2CH2–NH2; д) HO–CH2CH2CH2C(O)OH; е) HC(O)CH2CH(OH)CH2NH2.
3. Напишите структурные формулы соединений, названия которых приведены ниже по радикально-функциональной номенклатуре:
1) метилбромид; 2) этиловый спирт; 3) метилэтиловый эфир; 4) гидроксиацетон; 5) мета-аминобензальдегид; 6) α-аминопиррол; 7) дибензилсульфид;
8) изобутиламин; 9) изопропилфенилкетон; 10) β-гидроксимасляная кислота;
11) γ-метилпиридин; 12) α-нитрофуран; 13) пара-нитроанилин; 14) винилэтилкетон; 15) фенилаллиловый эфир; 16) α-метилтиофен; 17) дивинил.
4. Назовите соединения по радикально-функциональной номенклатуре,
используя названия радикалов, классов соединений и функциональных групп:
1) CH3CH2CH(NH2)CH3;
2) CH3CH(Cl)CH3;
3) CH2=CHCH2OCH2C6H5;
4) CH3CH(SH)CH3;
5) CH2=CHCH=CH2;
6) ClCH2CH2COOH;
7) H2NCH2CH2CH2COOH;
8) CH3CH(OH)COOH;
9) CH3CH2CH2CH2OH;
10) орто-NH2–C6H4–COOH;
11) CH3CH(NH2)COOH;
12) CH3C(O)CH2OH;
13) CH2=CHC(O)CH=CH2; 14) CH3CH2CH2Br; 15) CH2=CHCH2OC6H5.
Пример билета контрольной работы «Номенклатура»
1. Напишите структурные формулы: а) анилина (фениламина);
б) этантиола ; в) дивинила (бутадиена-1,3); г) диизопропилового эфира;
д) 2-аминоэтанола-1.
2. Назовите по заместительной номенклатуре:
O
а) H3CC CH (ацетон); б) H3CC O
COOH ; в) HOOCCH CHCOOH
3
3.
Назовите по радикально-функциональной номенклатуре:
а) СН 3СН 2СНСН3;
б) NH 2
COOH
ОН
Тема 12. Пространственное строение органических соединений
Содержание темы. Стереоизомерия органических соединений, способы
изображения стереоизомеров на плоскости, номенклатура пространственных
изомеров (БОХ-1, с. 48–85 или БОХ-2 с. 125–136, РУК с. 41–54).
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку
1. Конформации органических молекул (БОХ-1, с. 53–64 или БОХ-2,
с. 136–141, РУК с. 41–45).
2. Правила R,S- и Z,E-номенклатуры (БОХ-1, с. 72–74, 76–77 или БОХ-2,
с. 131–133, РУК с. 51–54).
54
Письменное домашнее задание по теме 12
1) Выпишите определения следующих терминов: конформация, конфигурация, хиральность, энантиомеры, асимметрический атом углерода, оптическая
активность, π-диастереомеры, σ-диастереомеры, стереохимическая формула,
формула Фишера, D- и L-ряды.
2) Выпишите правила обращения с формулами Фишера.
3) Письменно выполнить задания по РУК п.п. 3.3.2, 3.3.3, 3.3.6 с. 46; 3.4.1,
3.4.2 с. 48; 3.7.2, 3.7.4 с.54; 3Т.04, 3Т.05, 3Т13 с.56–57.
Различные виды изомерии
Изомеры
Пространственные стереоизомеры
Структурные
(изомеры строения)
*
Конформации*
Конфигурационные
углеродного скелета
положения кратной связи
положения функциональной группы
межклассовые (функциональных групп)
заслоненная
гош
заторможенная
анти
D
Энантиомеры
L
π-диастереомеры
(цис-транс относительно
плоскости π-связи)
цис-транс относительДиастереомеры
но плоскости цикла
σ-диастереосоединения, имеющие
меры
более 1-го асимметрического атома
Конформации можно считать изомерами, только если они достаточно медленно
превращаются друг в друга и могут быть разделены
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Напишите структурные формулы цис- и транс-изомеров 1-бром-2хлорэтена и 1,3-диметилциклобутана. К какому типу пространственных изомеров они относятся?
2. Напишите структурную формулу 2-аминопропановой кислоты
(α-аланина). Укажите звездочкой асимметрический атом углерода (центр
хиральности) и обведите кружочками четыре разных заместителя у этого атома.
3. Используя модель, определите какие (D или L) изомеры изображены ниже:
CH3
а) H2N
C COOH б)
H3C
H
COOH
C
H
в)
H2N
NH2
H
COOH
C
CH3
NH2
г)
HOOC
C
H
CH3
4. Используя правила обращения с формулами Фишера, определите каким
изомерам (D или L) соответствуют изображенные ниже структуры. Учтите, что
поворот формулы на 90° или перестановка местами двух любых заместителей
55
меняет формулу вещества на формулу его зеркального изомера.
CH2COOH
O
OH
б) C
H
COOH
а) H
H
в) H
CH2OH
OH
COOH
CH2SH
NH2
г) H
NH2
CH2OH
COOH
5. Напишите формулу 2,3-дигидроксибутановой кислоты. Укажите
асимметрические атомы углерода. Изобразите формулы Фишера всех возможных пространственных изомеров этого соединения. Для каждого изомера укажите принадлежность к D- или L-ряду каждого хирального центра. Покажите,
какие из изображенных Вами изомеров по отношению друг к другу являются
энантиомерами, а какие диастереомерами.
Пример билета контрольной работы «Стереоизомерия»
1. Какие из приведенных ниже соединений могут существовать в виде
диастереомеров? Изобразите формулы этих диастереомеров.
а) CH3–CH2–NH2; б) 1,2-дибромциклогексан; в) (CH3)2C=C(CH3)2;
г) C2H5–CCl=CHCl.
2. а) Напишите структурную формулу 2-аминопропановой кислоты. Укажите асимметрический атом углерода. Изобразите формулу Фишера ее D и Lизомеров; б) Определите, какой изомер изображен справа
H2N
CH3
COOH
H
Пример теста по теме «Стереоизомерия»
1. Название нижеприведенного вещества по заместительной номенклатуре
CH 3
а) 1-метилэтанол-1;
б) 2-метилэтанол-1;
в) изопропиловый спирт; г) 2-пропанол
2. Изомерами являются:
а) циклопропан и циклогексан;
в) бутен-1 и бутен-2;
б) бутанол-2 и пропанол-2;
г) метан и пропан
3. В виде пары энантиомеров может существовать:
CH3
а)
CH
OH
СН 2 СН 2
ОН ОН
б)
CH3 СН COOH
NH2
CH 2 CH CH 2
CH 2 COOH
в) NH2 OH NH2
г) NH2
4. Число асимметрических атомов углерода в молекуле 2-дезоксирибозы
O
CH 2 CH CH CH2 C
H
OH OH OH
а) 0;
б) 1;
в) 2;
г) 5
5. В виде -диастереомеров способны существовать:
а) 1,2-диметилциклобутан; б) бутен-2; в) пропен; г) бутен-3-овая кислота.
56
Тема 13. Электронное строение органических соединений
Содержание темы. Сопряжение, ароматичность, электронные эффекты
заместителей (БОХ-1, с. 24–47 или БОХ-2 с. 29–46, РУК с. 27–38).
Письменное домашнее задание по теме 13
1) Выпишите определения следующих терминов: гибридизация, σ-связь, πсвязь, водородная связь делокализованная химическая связь, p,π- и π,πсопряжение, ароматичность (правило Хюккеля), индуктивный эффект,
мезомерный эффект, электронодонорный заместитель, электроноакцепторный
заместитель.
2) Письменно выполните задания РУК п.п. 2.1.1 с.28, 2.2.1 с.30, 2.2.5, 2.2.6
с. 31, 2.3.7 с.33, 2.4.5 с. 35; 2Т.01, 2Т.02, 2Т.04, 2Т.06, 2Т.13 с. 38–41.
Шкала электроотрицательности элементов Полинга
Li < H < S = Csp3 < I < Br = Csp2 < Cl = N < Csp < O < F
1 2.2 2.5
2.6
2.8
3.0
3.2 3.5 4
Электронные эффекты заместителей
заместители
I
соотношение М и I
эффектов в сопряженной
системе
M
алкилы (Alk)
+I
-
ЭД
(+I)
-O-
+I
+M
ЭД
(+I, +M)
-NH2,-NHR,
-NR2
-I
+M
ЭД
-ОН, -OAlk
-I
+M
ЭД
ГАЛОГЕНЫ
-I
+M
ЭА или ЭД
-CH2=CH2
-I
-I
+- M
+-
(-I << +M)
(-I < +M)
ЭА или ЭД
ЭА или ЭД
M
-COOH
-I
-M
ЭА
С=О
-I
-M
ЭА
-SO3H
-I
-M
ЭА
-NO2
-I
-M
ЭА
ЭД - электронодонор, ЭА - электроноакцептор
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. В нижеприведенных частицах
а) CH2 CH CH CH2 б)CH3 CH2 CH3 в) CH2 CH O CH3
.
NH
ж)
г)
д)
CH CH3 з)
CH CH3
NH2 е)
57
1) Укажите тип гибридизации каждого атома углерода;
2) Выделите систему сопряжения (если она имеется);
3) Укажите число атомов и число электронов в сопряженной системе.
Укажите тип сопряжения (π ,π или p,π ).
4) Какие структуры являются ароматическими?
5) В каких частицах все атомы углерода лежат в одной плоскости?
2. Используя шкалу электроотрицательности, стрелками укажите направление поляризации обозначенных одинарных связей в следующих соединениях:
CH3–Cl; CH3–O–H; CH3–CH=CH2; CH2=CH–C≡CH; CH3–S–H.
3. Укажите электронные эффекты (I, M) выделенных кружками заместителей, обозначьте их соответствующими стрелками (прямыми вдоль связи —
индуктивный, изогнутыми — мезомерный):
CH3CH2 NH2 ; CH3 CH CH2 ; CH2 CH OC 2H5 ;
O
;
NH2 ; ClCH2C O
H CH2=CHC OH
4. Расположите приведенные ниже соединения в порядке возрастания
полярности связи O–H. Поясните ответ, указав при помощи стрелок распределение электронной плотности в молекуле.
O
а)CH3 C O H ; CH3 O H ;
O
O
O H . б) CH3 C O H; ClCH2 C O
O H; H C O H
5. Сравните устойчивость следующих анионов, пояснив ответ указанием
стрелками и символами электронных эффектов.
O
O
O
а)CH3 C O− CH3 O −
O− ; б) CH3 C O− ClCH2 C O
O− H C O −
Факультативно
1. Определите гибридизацию атома азота в следующих соединениях. На
какой орбитали (s, p или гибридной) находится свободная электронная пара?
а) CH3–NH2; б) CH3–C ≡N; в)
NH; г)
N
Тема 14. Кислотно-основные свойства органических соединений
Содержание темы. Кислоты и основания Бренстеда, зависимость кислотных и основных свойств органических соединений от природы кислотного и
основного
центра
и
электронных
эффектов
заместителей.
(БОХ-1, с. 100–115 или БОХ-2 с. 80–85, 108–109, 319–324; РУК с. 58–65).
Раздел, выносимый на самостоятельную проработку: кислоты и основания Льюиса (БОХ-1, с. 111–114, РУК с. 65–66).
Письменное домашнее задание по теме 14
1) Выписать определения следующих терминов: кислота Бренстеда, основание Бренстеда, ОН-кислоты, NH-кислоты, SH-кислоты, СН-кислоты,
π-основания, n-основания, центр кислотности, центр основности, кислота Льюиса, основание Льюиса.
2) Письменно выполнить задания по РУК п.п. 4.1.1 с. 59, 4.2.1 с.61, 4.3.1,
4.3.2 и 4.3.5 с. 64; 4Т.01, 4Т.05, 4Т.08, 4Т.10, 4Т.11. 4Т.13 с. 66–69.
58
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии.
1. Напишите формулы сопряженных оснований для следующих кислот и
расположите их в порядке возрастания основности: C2H5OH; C2H5SH; C2H5NH2;
HCl.
2. Напишите формулы сопряженных кислот для следующих оснований и
расположите их в порядке возрастания кислотности: СН3О-, СН3SСН3, СН3ОН,
СН3S-, CH3NH2, F-.
3. Сравните кислотные свойства нижеприведенных веществ, основываясь
на их электронном строении.
O
а) CH3 C O H ; CH3 O H;
O
O
O H . б) CH3 C O H; ClCH2 C O
O H; H C O H
4. Сравните основные свойства следующих анионов, основываясь на их
относительной устойчивости.
O
O
O
а)CH3 C O− CH3 O −
O− ; б) CH3 C O− ClCH2 C O
− H C
O−
O
5. Сравните кислотность следующих соединений: уксусная, хлоруксусная
кислота, этиловый спирт, фенол. Не прибегая к таблицам, определите, какое из
нижеприведенных значений рKа соответствует каждому из этих соединений:
9.9, 2.8, 18.0, 4.8. Ответ поясните, показав распределение электронной плотности в молекулах.
6. Сравните основность следующих соединений: анилин, паранитроанилин, этиламин, припишите им соответствующее значение рKа (р KBH+):
10.8; 4.6; 1.1. Ответ поясните, указав распределение электронной плотности.
7. Рассчитайте pH 0.01 M растворов хлоруксусной кислоты, этиламина и
ацетата натрия. Значения рKа возьмите из п.п. 5 и 6.
(Ответ: 2.4; 10.4; 8.4)
Факультативно
1. Сравните основность следующих соединений:
а) NH3, CH3–NH–CH3, CH3–C ≡N; б)
NH ,
N,
NH
2. Определите, в каком порядке возрастает основность атома азота в сле2
дующем соединении:
Cl
3
..
.. C H
NH CH (CH2)3 N C22H55
1
CH3
..
N
Пример билета контрольной работы «Кислотность и основность»
1. Какое соединение обладает более сильными кислотными свойствами:
уксусная или хлоруксусная кислота? Объясните Ваше предположение, обозначив электронные эффекты. Напишите формулы сопряженных оснований. Какое
из двух значений р Ka (4.76 или 2.86) относится к уксусной, а какое к хлоруксусной кислоте? Рассчитайте pH 0.1 M водного раствора уксусной кислоты.
(Ответ: 2.88)
2. Какое соединение обладает более основными кислотными свойствами:
аммиак или метиламин? Объясните Ваше предположение, обозначив электронные эффекты. Напишите формулы сопряженных кислот. Какое из двух значений р KBH+ (9.2 или 10.62) относится к аммиаку, а какое к метиламину? Рассчитайте pH 0.1 M водного раствора метиламина.
(Ответ: 11.81)
59
Пример теста «Электронное строение органических соединений,
кислотно-основные свойства»
1. Укажите соединение в котором все атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации.
а) СН 2 СН СН 2 СН СН 3 б)
С
О
ОСН 3
в)
СН 3 г)
СООН
2. В каком соединении реализуется p,ߨ-сопряжение?
а) СН2 СН СН СН2
СН СН2
б)
в) СН3 С
О
г) СН2 С СН2
NH2
3. Только +I эффект проявляет заместитель в соединении
а)
NH 2
б) Cl CH 2 C
O
в)
OH
СН 3
г) СН 2 СН ОСН 3
4. В каком ряду соединения расположены в порядке убывания их кислотности?
а) CCl3COOH, CH3COOH, HCOOH;
в) СF3COOH, ClCH 2COOH, FCH 2COOH; г)
б) С 6H5OH, O2N
O
C
H
OH, C 2H5OH;
OH CH3
OH,
OH;
5. Выберите правильное утверждение:
а) чем сильнее основание, тем меньше значение рКВН+; б) рКа = lgКа;
в) электроноакцепторные заместители повышают основность и понижают кислотность; г) чем сильнее кислота, тем ниже значение рКа.
Тема 15 (для самостоятельной проработки).
Общие характеристики реакций органических соединений
Содержание темы. Основные принципы классификации органических
реакций и реагентов, факторы, определяющие реакционную способность.
(БОХ-1, с. 85–99, БОХ-2, с. 47–53)
Новые и наиболее важные термины: субстрат, реагент, гомолитический
и гетеролитический разрыв ковалентной связи, электрофил, нуклеофил, свободный радикал, региоселективность, стереоселективность, хемоселективность,
статический и динамический факторы, карбокатионы, карбоанионы.
Письменное задание по самостоятельной проработке
1. Из приведенных ниже реагентов выберите те, которые могут проявлять:
а) электрофильные, б) нуклеофильные, в) основные и г) кислотные свойства
NH3, H+, Cl–, Cl+, OH–, NO2+, BF3 Н3О+.
2. Какие свойства (нуклеофильные, электрофильные, основные или
кислотные) проявляет органический субстрат в следующих элементарных
стадиях реакций?
+
+
Br
+ Br
а) CH3COOH + H2O
CH3COO– + H3O+; в)
;
+
–
+
+
CH3NH3 + Cl ; г) CH3CH=CH2 + H
CH3– CH–CH3
б) CH3Cl + NH3
3. Расположите приведенные промежуточные частицы в ряды по увеличению их устойчивости:
60
а)
CH2 , CH3, CH2=CHCH2, (CH3)3C;
+
+
+
+
+
O ,
O
б) CH3CH2CH2, CH2=CHCH2, CH3CHCH3, CH2CH2C OH
CH3CHC OH
Тема 16. Свободнорадикальные процессы (SR)
Содержание темы. Реакции радикального галогенирования и пероксидного окисления. Региоселективность этих реакций. (БОХ-1, с. 116–123 или БОХ-2
с. 54–57, РУК с. 73–78).
Письменное домашнее задание по теме 6
1) Выпишите определения следующих терминов: гомолитический разрыв
ковалентной связи, гетеролитический разрыв ковалентной связи, свободный
радикал, электрофил, нуклеофил, региоселективность, статический фактор, динамический фактор протекания реакции, делокализация электронной плотности, гидропероксид, пероксид, пероксидное окисление.
2) Выполните задание по самостоятельной проработке п.п. 1–3 СБ с. 60;
РУК п.п. 5.1.1. 5.1.8. с. 75, 5.2.5 с. 78; 5Т.03, 5Т.04, 5Т.06, 5Т.12, с. 79–80.
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Расположите приведенные ниже свободные радикалы в порядке увеличения их устойчивости:
СН3СН2•, СН2=СН•, СН3•, С6Н5СН2•, (СН3)2СН•, СН2=СНСН2•, (СН3)3С•,
С6Н5СН•СН=СН2.
2. Допишите уравнения реакций. Назовите продукты или классы, к которым они относятся.
hν
а) СН3 СН2 СН3 + Br2
, приведите схему механизма процесса
hν
б) CH3 CH CH2 CH3 + Br 2
в)
CH3
г)
е)
CH2 CH 3 + Br2
CH2 CH3
O 2/X
ж) CH3 CH2 CH CH2
hν
CH3 + Cl2
д) СН2=СН–СН3 + Cl2
hν
t0
, приведите схему механизма этого процесса
O2/X
и) СН2 СН СН2 СН CH2
O2/X
л) СH3 CH2 O CH2 CH3
O2/X
O2/X
з)
CH2 CH CH2
к)
СН2 СН СН СН 3
O 2/X
Факультативно
1. Какие четыре разных гидропероксида получаются при пероксидном
окислении олеиновой кислоты. Объясните их образование.
61
Тема 17. Электрофильные реакции (AE, SE)
Содержание темы. Реакции электрофильного присоединения по двойной
связи и электрофильного замещения в ароматическом кольце. (БОХ-1, с. 123–
144, или БОХ-2 с. 57-70; РУК с. 83–90 и 97–105).
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку: галогенирование алкенов и циклоалкенов (БОХ-1, с. 125–127), алкилирование алкенов
карбкатионами (БОХ-1, с. 132), ориентирующее действие заместителей в
бензольном кольце (БОХ-1, с. 140–142).
Письменное домашнее задание по теме 7
1) Выписать определения следующих терминов: правило Марковникова,
карбокатион, ион оксония, σ-комплекс, π-комплекс, орто-, пара-ориентант,
мета-ориентант.
2) Письменно выполнить задания по РУК п.п. 6.1.2 с. 85, 6.2.4 с.87, 6.3.2 и
6.3.4 с. 89; 7.1.3, с.99, 7.2.3 и 7.2.5 с. 101; 6Т.05 с.91, 6Т.12 с. 93, 7Т.05 с. 106,
7Т.08 с. 107, 7.Т.11. с. 108.
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Расположите приведенные ниже карбокатионы в порядке увеличения их
устойчивости:
СН3-СН+СООН СН3СН2+, СН2=СН+, СН3+, С6Н5СН2+, (СН3)2СН+,
СН2=СНСН2+, (СН3)3С+, СН2+СН2СООН С6Н5СН+СН=СН2.
2. Допишите уравнения реакций и укажите (если необходимо) катализатор.
реакции АЕ
а) CH3 CH CH2 + HCl
, приведите схему механизма процесса
б)
CH3 + HCl
г)
СH CH2 + HCl
, в) СН3 СН С
СН3
СН3
+ HBr
д) CF3 CH CH 2 + HCl
е) CH3 CH CH COOH + HBr
ж) CH3 CH CH2 + Br2(водн.)
з)
и)
СH3 + Br2(водн.)
к) CH2 CH CH CH2 + Br2(1 моль)
л) CH2 CH C CH2 + Br2(2 моль)
CH3
СН СH2 + Br2
CCl 4
, приведите схему процесса
м) СН2 СН СООН + Н2О
Н+
+
н) СН3 СН СН СН 3 + Н2 О Н , приведите схему механизма процесса
о) CH2 CH CH2 CH3 + HOH
Н+
, п)
СH CH 2 + HOH
Н+
реакции SЕ
а)
+ Br2
AlBr3
, приведите схему механизма этого процесса,
укажите роль катализатора
б) CH3 CH CH3 +
Br
62
AlBr3
O
AlCl 3
в)
+ СH3 C
д)
+ СН3 СН СН2
е)
Cl
СH 3 + Cl2
з)
г)
Н+
+ СН3СН2ОН
Н+
, укажите роль катализатора в п.п. г) и д)
AlCl3
ж)
и)
OH + Br2(водн, изб.)
CH3 + (CH3)2CHOH
H+
NH 2 + Br 2(водн.)
Факультативно
1. Впишите вместо букв соответствующие формулы:
а) CH3CH2CH3 Br 2/hν A
+
б) CH =C(CH ) H2O/H
/AlBr3
3 2
A
/AlCl
HCl
3
в) CH2=CH2
A
+
/H
KMnO 4
г) CH2=CH2
A
2
B
CH3 /H+
O2/X
C;
Cl 2/hν C;
B
Cl2/FeCl3
KMnO4
C
D;
B
Cl2/AlCl3
B
C NaOH D
2. Какие продукты и каким образом могут образоваться при взаимодействии бутанола-2 с метилпропеном в присутствии кислотного катализатора?
3. Каким образом из анилина по реакции электрофильного замещения
можно получить мета-броманилин?
Пример билета контрольной работы
«Радикальные и электрофильные реакции
1. Допишите уравнения следующих реакций и укажите их тип:
H+
а) CH2=CHCF3 + H2O
CH 3 + CH 3Cl AlCl 3
в)
б) CH2=CHCH=CH 2 + Br 2
O /X
г) CH2=CHCH3 2
2. Для реакции (в) напишите механизм реакции по стадиям. Какие свойства проявляет субстрат? Какого типа реагент? Какова роль катализатора?
Пример теста по теме «Радикальные и электрофильные реакции»
1. С каким из приведенных соединений может реагировать пропен?
а) CH3NH2;
б) KBr;
в) NaOH;
г) HCl
2. Присоединение галогеноводорода протекает по правилу Марковникова для
а) СН 2 СН С
О
Н
; б)
СН 3 в) СН2 СН CF3; г) СН 3СН2ОН
3. С каким из приведенных соединений может реагировать фенол?
а) HCl;
б) NaHCO3;
в) С2Н6;
г) Br2 (водн.).
4. Наиболее устойчивый из приведенных ниже свободных радикалов:
а)
СН 2; б) СН 3СН 2:
в) СН 3:
63
г) СН 3 СН СН 3
5. Продукт присоединения HBr к молекуле стирола (С6Н5СН=СН2):
а)
СH 2 CH 2
в) Br
Br
CH CH 2
Вr
б)
СH CH 3
Br
г)
CH CH2
Тема 18. Реакционная способность соединений с σ-связью углерод–
гетероатом
Содержание темы. Реакции нуклеофильного замещения в галогенопроизводных, спиртах, аминах. Реакции алкилирования, алкилирующие реагенты.
Конепция хороших и плохих уходящих групп. Реакции дегидрогалогенирования и дегидратации, правило Зайцева. (БОХ-1, с. 149–172, или БОХ-2 с.
73–91; РУК с. 111–119).
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку: механизмы SN1
и SN2, Е1 и Е2. Биологически важные реакции нуклеофильного замещения.
(БОХ-1, с. 173–181).
Письменное домашнее задание по теме 18
1) Выпишите определения следующих терминов: электрофильный центр,
нуклеофильный центр, нуклеофильное замещение, уходящая группа (нуклеофуг), хорошая уходящая группа, плохая уходящая группа, протонирование,
О-алкилирование, N-алкилирование, S-алкилирование, дезаминирование, алкиламмониевые ионы, алкилсульфониевые ионы, алкилфосфаты, элиминирование.
2) Выполните по РУК п.п. 8.1.7. с. 114, 8.2.1. с. 116, 8.3.2, 8.3.5 с. 119;
8Т.01. с. 123; 8Т.05, с. 124, 8Т.09, 8Т.10 с.125.
3) Допишите уравнения реакций и определите класс полученных соединений
г) СH3CH2Br + CH3SNa
д) CH3NH 2 + HNO 2
a) CH 3Cl + NaOH (водн.)
б) СH3I + NaSH
в) CH3Br + CH 3ONa
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Допишите уравнения следующих реакций. Укажите субстрат и реагент,
назовите уходящую группу, нуклеофильный центр в реагенте, назовите продукт
реакции или укажите класс, к которому он относится.
а) CH3 CH CH3 + NaOH(водн.)
в) CH3
б) СH3СH2CH2I + NaSH
Cl
CH3
C Cl + NaSH
CH3
д) CH 3 CH CH 2 Br +
CH 3
ж) CH3CH2SNa +
г)
ONa
CH3
СH Cl + CH3ONa
CH3
е) CH3I + CH3SNa
з)
CH2Cl
CH 3CH 2Br + CH3NH2
и) CH2 CH CH2 Cl + CH3 S CH3
к) CH3I + CH3 S CH3
л) CH3 CH2 CH CH3 +
м) СН3СН2ОН + HCl →
N
Br
64
н) CH3
+
N + CH3 S
CH3
CH3
Cl
о) CH3
-
CH
+
п) C2H5 S C2H5 I- + CH3NH2
2 5
CH3
C OH + HBr
CH3
р) СН3СН2NH2 + HNO2 →
2. Запишите по стадиям процесс исчерпывающего метилирования аммиака
метилиодидом, укажите характер реакционного центра в алкилирующем реагенте и в аммиаке.
3. Допишите уравнения следующих реакций элиминирования:
а) CH3CHBrCH3 + NaOH (конц.) t° ; б)
H+/t° в) H3C CHCH C O t°
CH OH
; HO
2
CH3
OH
4. Замените буквы формулами в следующих цепочках превращений:
а)CH3(CH2)2Cl
б)
NH3
CH2=CH2/H+
A
A
NaOH
Cl2/FeCl 3
H+/t°
H2O/H+
HCl
G
H;
+
CH
3
3 CH3-S CH Cl
H 2O
Cl2/hν
HBr 2NH3
3
B
C
D
E
F
G
B
HNO2
C
D
E
Na
F
CH3Br
Факультативно
1. При гидролизе оптически активного 3-метил-3-хлоргексана получается
оптически не активная смесь двух энантиомерных спиртов (рацемическая
смесь), а при гидролизе L-α-хлорпропионовой кислоты — почти чистая
D-молочная кислота. Как можно объяснить эти результаты?
2. В результате обработки смеси цис- и транс-изомеров бутен-2-ола-1
соляной кислотой получают смесь четырех изомерных галогенопроизводных,
два из которых являются энантиомерами, а два — диастереомерами. Предложите схему механизма этой реакции. Объясните такой результат.
3. Почему окислительно-восстановительную реакцию первичных аминов с
азотистой кислотой с выделением азота и с образованием спирта можно рассматривать как нуклеофильное замещение? Что в этом случае является уходящей группой? Предложите механизм этого процесса для изопропиламина.
4. Как объяснить с позиции термодинамики тот факт, что повышение температуры благоприятствует протеканию реакций элиминирования?
Пример билета контрольной работы «Реакции SN у sp3гибридизованного атома углерода»
1. Допишите уравнения следующих реакций и укажите классы полученных
соединений:
а) CH3Cl + C6H5ONa
; б)CH3(CH2)2Cl + NaHS
; в) (CH3)2CHNH2 + HNO2
+ CH
3 Cl- + CH NHCH
д) CH3-S CH
г)CH3(CH2)2CHClCH3 элиминирование ;
3
3
3
- HCl
;
2. Для реакции (д) укажите тип реакции, нуклеофильный реагент, уходящую группу, электрофильный центр, алкилирующий реагент.
3. Замените буквы формулами:
CH2CH2OH
HCl
A
2 NH 3
CH3I
B
- HI
- NH4 Cl
65
C
CH3I
- HI
D
CH3I
E
Пример теста по теме «Реакционная способность соединений
с σ-связью углерод–гетероатом»:
1. Этанол реагирует с:
а) NaOH;
б) СH3NH2;
в) HCl;
г) KBr
2. Продуктом дезаминирования первичного амина азотистой кислотой
является:
а) спирт; б) нитросоединение; в) аминокислота; г) альдегид
3. Выберите наилучшую уходящую группу в реакции нуклеофильном
замещения
а) OH─; б) H2O; в) NH2─; г) I─
4. В реакциях нуклеофильного замещения амины являются:
а) электрофильными реагентами; б) нуклеофильными реагентами; в)
нуклеофугами; г) электрофильными субстратами
5. Дегидрогалогенирование алкилгалогенидов протекает под действием:
а) сильных кислот; б) слабых кислот; в) спиртовых растворов щелочей;
г) водных растворов щелочей
Тема 19. Реакционная способность карбонильных соединений.
Альдегиды и кетоны
Содержание темы. Реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной группе альдегидов и кетонов, альдольное присоединение и альдольное
расщепление. (БОХ-1, с. 182–184, или БОХ-2 с. 93–104; РУК с. 129–134, 136–139).
Разделы, выносимые на самостоятельную проработку: взаимодействие
альдегидов и кетонов с гидроксиламином, производными гидразина и циановодородной кислотой. ( БОХ-1, с. 190, 191 или БОХ-2 с. 100; РУК с. 134–135).
Письменное домашнее задание по теме 9
1) Выпишите определения следующих терминов: гидрат альдегида, полуацеталь, ацеталь, тиоацеталь, дитиоацеталь, альдимин, кетимин (основания
Шиффа), альдоль, альдольное присоединение, метиленовая и карбонильная
компоненты, альдольное расщепление.
2) Выполните задания по РУК п.п. 9.1.3 с. 132, 9.2.3 с. 134, 9.3.6 с. 136,
9.4.7 с. 138; 9Т.02 с. 139, 9Т.04, 9Т.08, с. 140.
3) Оформите лабораторные работы: по РУК оп. 6.1 с. 94, оп. 7.1 с. 110, оп.
8.1 с. 127, оп.9.2 с. 142, оп. 10.2 с. 157, оп. 10.4 с. 159.
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Допишите уравнения реакций, укажите классы, к которым относятся
полученные продукты.
а)
Н С
О
+ Н2О
Н
укажите электрофильный центр, направление
нуклеофильной атаки, приведите схему механизма этого процесса;
б)
O
Cl 3C C
H
в) СН3 С
+ H 2O
О
Н
+ СН3СН2ОН
ука-
жите электрофильный центр, направление нуклеофильной атаки, приведите
схему механизма этого процесса;
66
ОН
С ОСН2СН3 + СН3СН2ОН
Н
г) СН3
какой катализатор необходим на
этой стадии? Приведите схему механизма этого процесса;
д)
С
О
Н
H+
+ 2СН3СН2ОН
е) Н С
H+
ж) Cl3C C CH3 + 2 CH3OH
з) СН3 СН СН3 + CH3CH2C
С
О
Н
H+
O
H
SH
O
и)
О
+ 2 СН3 СН СН3
Н
ОН
к) СН3 С
+ 2СН3СН2 SН
О
Н
укажи-
+ СН3 NH2
те электрофильный центр, направление нуклеофильной атаки, приведите схему
механизма этого процесса;
л)
О
+ CH3CH 2NH 2
Н
Н С
м)
н) CH3 C CH3 + C6H5NH2
?
С
NH2 +
О
Н
какой катализатор необходим? Приведи-
O
те схему механизма этого процесса
2. Соотнесите следующие названия соединений с приведенными ниже
формулами: 1,1-диметоксипропан, N-метилимин бензальдегида, диэтилацеталь
диэтилкетона, N-этилимин метилэтилкетона, диметилацеталь пропионового
альдегида, 3,3-диэтоксипентан, N-фенилимин метилэтилкетона.
а)
CH=NCH 3 б)C 2H 5CH OCH3 в) C 2H5N=C CH 3 г) C2H 5 C OC 2H 5 д)
OCH 3
OC2H 5
C 2H5 C 2H5
CH
N=C C H3
2 5
3. Напишите уравнения реакций гидролиза. Какой катализатор необходим
для протекания этих процессов?
СН3О
СН 3
?
С
+ Н 2О
а)
СН 3О СН 3
SCH 3
?
в)
СH
+ Н2О
SCH3
C2H 5
C
+ Н2О
д)
N
C2H 5
б) СН3 СН2
ОС2Н5
СН
+ Н2О
ОС2Н 5
?
?
г) CH3CH2CH N C2H5 + Н 2О
?
е) C2H 5 N CH CH 3 + Н2О
?
4. Напишите уравнения реакций, проходящих с участием CH-кислотного
центра
а) 2 СН3 С
О
альдольное присоединение
приведите схему механизма этого
Н
процесса. Объясните роль основания как катализатора.
б) 2 СH3CH2 C
г) Н С
О
Н
O
OH -
в) Н С
H
+ СН3 С СН 3
О
OH-
О
Н
+ СН 3С
д) СН 3 С С
СН3
О
О
OH -
Н
OH-
Н
5. Напишите уравнения реакций альдольного расщепления:
67
О
а) СН 3 СН СН2 С
Н
ОН
альдольное расщепление
б) НО СН2
СН3 О
С С
СН3 Н
альдольное расщепление
Факультативно
Зрительный пигмент родопсин образуется в результате взаимодействия
белка опсина с активной формой витамина А – ненасыщенным альдегидом ретиналем, содержащим двойные связи с транс-конфигурацией. При попадании
кванта света на такую молекулу происходит изомеризация двойной связи в цисконфигурацию с последующим гидролизом родопсина на опсин и цис-форму
ретиналя. Предложите схему химических превращений, происходящих при
этих процессах.
Тема 20. Реакционная способность карбонильных соединений.
Карбоновые кислоты и их производные
Содержание темы. Реакции нуклеофильного замещения для карбоновых
кислот и их производных. Реакции гидролиза, ацилирования, сложноэфирной
конденсации, карбоксилирования. (БОХ-1, с. 194–207, или БОХ-2 с. 105–121;
РУК с. 146–154).
Письменное домашнее задание по теме 20:
1) Выписать определения следующих терминов: амид кислоты, сложный
тиоэфир, ацетилкофермент А, ацилфосфат, этерификация, ацилирование, сложноэфирная кондкнсация, карбоксилирование, макроэргическая связь,.
3) Выполнить задания по РУК п.п. 10.1.3 с. 148, 10.2.4 с.150, 10.3.1 с. 152,
10.4.1 с. 154; 10Т.01, 10Т.03, 10Т.08 с. 154–156.
Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии
1. Допишите уравнения реакций, укажите нуклеофильную частицу, распределение электронной плотности в субстрате, направление нуклеофильной
атаки, предложите схему механизма процесса. Назовите полученные соединения и/или назовите их класс.
О
а) СН3 С
ОН
О
в) СН3 С
+ СН3СН 2ОН
Н+
+ CH3OH
SCН3
О
+
+ HOCH2CH2N(CH3) 3
д) СН3 С
SCoA
О
+ СН3 N H
СН
С
ж) 3
О СН СН3
CH 3
СН3
O
и) CH3NH2 + CH3CH2 C SCoA
О
г) СН3 С
О
СООН
+ CH3 CH CH3
OH
О
+ HSCoA
С
ОРО 3Н 2
SCoA
е) СН3
О
з) СН 3 С ОСН + CH3NH 2
3
к) СН3 С
О
л) СН3 С О С СН3 +
н) С3Н7 С
СН
б) СН3 СН СН2 ОН +
3
О
Cl
О
+ CH3 NH C2H5
м) СН3 С ОPO H +
3 2
NH2
О
о) CH3CH2 N C
+ CH3 CH CH3
ОPO3H2
SH
CH 3
68
O
H
+ NaOH
NH 2
Н+
О
С
О СН2
п)
с) CH3 CH O C
р) Н С
+ NaOH
O
т) СН3 С
+ NaOH
CH3
у) C2H5
O
O C CH3 + NaOH
ф) Н С
О
+ Н2О
Н+
ОСН3
О
+ NaOH
NHC2H5
О
+ HCl + H 2O
NHCH 3
O
H 2N C OC 2H5 + HCl + H 2O
O
H2N C NH 2 + H2O + 2HCl
х)
ц)
2. Напишите уравнения реакций, проходящих с участием CH-кислотного центра:
основание
O
O
сложноэфирная
б)
2
СН
CH
C
3
2
SCoA конденсация
SCoA
O
карбоксилирование
+ СО2
CH 2 C
SCoA
основание
сложноэфирная
конденсация
а) 2 CH3 C
в) СН 3
3. Приведите примеры реакций с разрывом углерод–углеродной связи
а) CH3
O
O
C CH2 C
SCoA
HSCoA
расщепление
б) СН3 CH2
O
O
C CH C
SCoA
СН3
HSCoA
расщепление
4. В нижеследующих цепочках превращений буквы замените формулами:
O
O
CH3OH
H2O/H+ C2H5C H
CH3OH/H+ CH3C SKoA
CH3NH2
O
а)C6H5C H
B
A
C
D
E
F;
OH- H2O
- CH3NH2
CH3NH2
C2H5OH
NaOH
HSKoA
O CCH C O
E
б) HO
O
2
B
C
D
A
2
CH2C SKoA - CO2
Факультативно
1. Многие сульфаниламидные препараты (амиды пара-аминобензолсульфокислоты), применяемые для лечения различных бактериальных заболеваний, в организме человека взаимодействуют с ацетилкоферментом А с образованием малорастворимых соединений, которые могут выпадать в осадок и
даже образовывать камни в почках. Предложите пример такой реакции.
2. На начальном этапе биосинтеза белка первая аминокислота, с которой
начинается полипептидная цепь предварительно ацилируется формилкоферментом А, а затем превращается в смешанный ангидрид с замещенной фосфорной кислотой. Изобразите схему этих превращений. Как изменятся при этом
нуклеофильные свойства аминогруппы и электрофильные свойства карбонильной группы? Какова цель такой трансформации молекулы аминокислоты?
Пример билета контрольной работы «Карбонильные соединения»
1. Допишите уравнения реакций и назовите продукты или класс полученных соединений:
а) H3C CHCH2C O +
H3C
H
OHC O
; б)H3C
H
2. Вместо букв впишите формулы:
+
H
; в)HC O
C O
+
2
C
H
OH
2
5
H
H + H2O
HSKoA
H2O/H+
CH3OH/H+
O CCH C O
NH3
2
A
2
B
C
SKoA альдольное
H3C
расщепление
D
3. Для реакции (1а) укажите тип реакции, нуклеофильный и электрофильный центр. Напишите механизм реакции по стадиям.
69
Пример теста «Карбонильные соединения»
1. Соединение CH3-NH2 в реакции с альдегидом является
а) электрофилом; б) основанием; в) нуклеофилом; г) кислотой
2. Тип реакции этерификации:
а) нуклеофильное присоединение; б) электрофильное замещение;
в) электрофильное присоединение; г) нуклеофильное замещение
3. Соединение СН3С(О)ОС2Н5 относится к классу:
а) ангидридов;
б) сложных эфиров;
в) полуацеталей;
г) ацеталей
4. Амиды образуются при реакции:
а) аминов с алкилгалогенидами;
в) аминов с азотистой кислотой
б) альдегидов с аминами;
г) аминов со сложными эфирами
5. Продукт присоединения спирта к альдегиду:
а) сложный эфир; б) кетон;
в) ангидрид;
г) полуацеталь
Модульная контрольная работа № 2
Домашнее задание для подготовки к модульной контрольной работе
1. Ознакомиться с программой модульной контрольной работы (сайт кафедры).
2. Разобрать примеры тестового контроля и основного билета.
Пример билета тестового контроля № 2
1. Среди приведенных формул соединений выберите по одной:
1)
полуацеталь
2)
сложный эфир
3)
5)
ацеталь
первичный
амин
имин
6)
простой эфир
4)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
ангидрид
кислоты
сложный
тиоэфир
вторичный
спирт
амид
ацилфосфат
β-кетоэфир
вторичный
амин
CH3 CH2 OH
CH3 C
OH
CH3
OH
CH
OCH3
O
OH
CH3 CH
CH3CH N CH3
CH3
CH3CH2 C
C2H 5 S-S CH 3
NH2
CH3 CH CH OCH3
O
C NH2
O
CH CH2 C
H
OH
O
CH3
C CH2 C
SCoA
O
CH3 NH CH3
CH3 CH
OC2H5
OC2H5
O CH3
CH3 C
O
OC2H5
CH3 C
O
NHCH3
70
O
PO3H2
OH
14)
замещенный
амид
15)
альдоль
CH3 C
CH3 C
CH3 C
O
O
O
O
SCH2CH3
2. Может ли уксусная кислота реагировать с:
1) HBr
да
2) KOH
нет
3) C2H6
4) CH3OH
5) C2H5COOCH3
Пример билета модульной контрольной работы № 2
1. Допишите уравнения реакций, укажите их тип, назовите исходные соединения и продукты:
H2O/H+
а)C2 H5C O
NHCH3 гидролиз
H2O/H+
CH
O
3
б)
CHCH3
CH3 O
гидролиз
FeBr3
в)
COOH + Br2
OHг)2 CH3C O альдольное
H
присоединение
O /X
д)CH3OCH2 CH CH2 2
е)CF 3CH CH2 + HCl
ж)
H2 O/H+
C O
OC2 H5 гидролиз
з)
CH CH2 + Br2
и)C 2H5NH2 + CH3 Br
к)CH3CH NCH3
H2O/H+
COOH
2. Определите, какой изомер изображен и назовите его: H CH2OH
NH2
3. Какое соединение обладает более сильными кислотными свойствами:
фенол или п-нитрофенол? Объясните Ваше предположение, обозначив электронные эффекты. Какое из двух значений pKa (7.1 и 9.9) относится к фенолу, а
какое к п-нитрофенолу?
4. Для любой из реакций из п. 1 (по Вашему выбору) укажите субстрат, реагент, реакционный центр в субстрате. Определите характер реакционного центра в субстрате и реагенте. Укажите роль катализатора. Предложите механизм
реакции.
Пример вопроса для устного ответа
Сравните реакционную способность ацетальдегида и ацетона в реакциях
нуклеофильного присоединения.
71
Образец билета итогового тестового контроля по курсу «Химия»
1. Cоотнесите значения осмотического давления (кПа) с растворами следующих веществ при равных молярных концентрациях (Т = 298 К):
1) KI
а) 100
2) CH3COOH б) 200
3) CaCl2
в) 120
4) C6H12O6
г) 300
2. Cоотнесите значения рН растворов равных молярных концентраций веществ с составом раствора:
1) KOH
а) 7.0
2) HNO3
б) 12.3
3) Ва(ОН)2
в) 12.0
4) K2SO4
г) 2.0
1)
2)
3)
4)
3. Как изменяется энтропия систем в следующих реакциях:
C2H6 (газ) = C2H4 (газ) + H2 (газ)
а) увеличивается
CH2O (газ) + H2 (газ) =CH3OH (ж)
б) уменьшается
CO2 (кр) = CO2 (газ)
в) изменяется незначительно
C6H6 (ж) + Cl2 (газ) = C6H5Cl (ж) + HCl (газ)
4. Укажите, для каких реакций повышение давления вызовет смещение
равновесия и в каком направлении:
1) 2HBr (газ) H2 (газ) + Br2 (газ)
а)
вправо
2) H2S (газ) H2 (газ) + S (кр)
б)
влево
3) 2CO (газ) + O2 (газ) 2CO2 (газ)
в)
нет
4) CH4 (газ) + H2O (газ) CO (газ) + 3H2 (газ)
5. Соотнесите следующие простые реакции или процессы и их суммарный
порядок:
1) 2NO2 → N2O4
а) 0
2) 2СО + О2 → 2СО2
б) 1
81
3) радиоактивный распад изотопа Sr
в) 2
4) разложение лекарственного препарата
г) 3
6. Являются ли приведенные ниже смеси электролитов буферными системами:
1) CH3CH(OH)COONa, CH3CH(OH)COOH а) да
2) NH4Cl, NH3⋅H2O
б) нет
3) CH3COONa, HCOONa
4) NaCl, HCl
7. Соотнесите значения KПР малорастворимых соединений с молярными
концентрациями ионов S2– в насыщенных растворах этих соединений:
1) KПР (SnS) = 2⋅10–26
а) 2.2⋅10–9
2) KПР (MnS) = 2⋅10–10
в) 1.4⋅10–13
3) KПР (GeS) = 3⋅10–35
г) 1.4⋅10–5
4) KПР (FeS) = 5⋅10–18
д) 5.5⋅10–18
72
8. В качестве чего можно использовать систему Cl2/2Cl– (Е0 = + 1.36 В) в
следующих процессах при стандартных условиях:
_
1) H2O2 + 2H+ +_ 2 e
2H2O
Е0 = + 1.77 В
а) окислитель
+
0
e
2) O2 + 2H + 2
H2O2
Е = + 0.68 В
б) восстановитель
_
–
+
2+
0
e
3) MnO4 _+ 8H + 5
Mn + 4H2O Е = + 1.51 В
3+
2+
4) Fe + e
Fe
Е0 = + 0.77 В
9. Среди приведенных формул соединений выберите:
O
OH
1)
полуацеталь
CH3 CH2 OH
2)
сложный эфир
CH3 CH
CH3CH N CH3
3)
4)
ацеталь
первичный амин
CH3
CH3CH2 C
OH
CH3
OH
CH
OCH3
NH2
10. Может ли уксусная кислота реагировать с:
1) HBr
да
2) KOH
нет
3) C2H6
4) CH3OH
73
CH3 C
O
PO3H2
C2H5 S-S CH 3
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4.0
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
5.0
ТАБЛИЦА ДЕСЯТИЧНЫХ ЛОГАРИФМОВ
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
0.0000 0.0043 0.0086 0.0128 0.0170 0.0212 0.0253 0.0294 0.0334
0.0414 0.0453 0.0492 0.0531 0.0569 0.0607 0.0645 0.0682 0.0719
0.0792 0.0828 0.0864 0.0899 0.0934 0.0969 0.1004 0.1038 0.1072
0.1139 0.1173 0.1206 0.1239 0.1271 0.1303 0.1335 0.1367 0.1399
0.1461 0.1492 0.1523 0.1553 0.1584 0.1614 0.1644 0.1673 0.1703
0.1761 0.1790 0.1818 0.1847 0.1875 0.1903 0.1931 0.1959 0.1987
0.2041 0.2068 0.2095 0.2122 0.2148 0.2175 0.2201 0.2227 0.2253
0.2304 0.2330 0.2355 0.2380 0.2405 0.2430 0.2455 0.2480 0.2504
0.2553 0.2577 0.2601 0.2625 0.2648 0.2672 0.2695 0.2718 0.2742
0.2788 0.2810 0.2833 0.2856 0.2878 0.2900 0.2923 0.2945 0.2967
0.3010 0.3032 0.3054 0.3075 0.3096 0.3118 0.3139 0.3160 0.3181
0.3222 0.3243 0.3263 0.3284 0.3304 0.3324 0.3345 0.3365 0.3385
0.3424 0.3444 0.3464 0.3483 0.3502 0.3522 0.3541 0.3560 0.3579
0.3617 0.3636 0.3655 0.3674 0.3692 0.3711 0.3729 0.3747 0.3766
0.3802 0.3820 0.3838 0.3856 0.3874 0.3892 0.3909 0.3927 0.3945
0.3979 0.3997 0.4014 0.4031 0.4048 0.4065 0.4082 0.4099 0.4116
0.4150 0.4166 0.4183 0.4200 0.4216 0.4232 0.4249 0.4265 0.4281
0.4314 0.4330 0.4346 0.4362 0.4378 0.4393 0.4409 0.4425 0.4440
0.4472 0.4487 0.4502 0.4518 0.4533 0.4548 0.4564 0.4579 0.4594
0.4624 0.4639 0.4654 0.4669 0.4683 0.4698 0.4713 0.4728 0.4742
0.4771 0.4786 0.4800 0.4814 0.4829 0.4843 0.4857 0.4871 0.4886
0.4914 0.4928 0.4942 0.4955 0.4969 0.4983 0.4997 0.5011 0.5024
0.5051 0.5065 0.5079 0.5092 0.5105 0.5119 0.5132 0.5145 0.5159
0.5185 0.5198 0.5211 0.5224 0.5237 0.5250 0.5263 0.5276 0.5289
0.5315 0.5328 0.5340 0.5353 0.5366 0.5378 0.5391 0.5403 0.5416
0.5441 0.5453 0.5465 0.5478 0.5490 0.5502 0.5514 0.5527 0.5539
0.5563 0.5575 0.5587 0.5599 0.5611 0.5623 0.5635 0.5647 0.5658
0.5682 0.5694 0.5705 0.5717 0.5729 0.5740 0.5752 0.5763 0.5775
0.5798 0.5809 0.5821 0.5832 0.5843 0.5855 0.5866 0.5877 0.5888
0.5911 0.5922 0.5933 0.5944 0.5955 0.5966 0.5977 0.5988 0.5999
0.6021 0.6031 0.6042 0.6053 0.6064 0.6075 0.6085 0.6096 0.6107
0.6128 0.6138 0.6149 0.6160 0.6170 0.6180 0.6191 0.6201 0.6212
0.6232 0.6243 0.6253 0.6263 0.6274 0.6284 0.6294 0.6304 0.6314
0.6335 0.6345 0.6355 0.6365 0.6375 0.6385 0.6395 0.6405 0.6415
0.6435 0.6444 0.6454 0.6464 0.6474 0.6484 0.6493 0.6503 0.6513
0.6532 0.6542 0.6551 0.6561 0.6571 0.6580 0.6590 0.6599 0.6609
0.6628 0.6637 0.6646 0.6656 0.6665 0.6675 0.6684 0.6693 0.6702
0.6721 0.6730 0.6739 0.6749 0.6758 0.6767 0.6776 0.6785 0.6794
0.6812 0.6821 0.6830 0.6839 0.6848 0.6857 0.6866 0.6875 0.6884
0.6902 0.6911 0.6920 0.6928 0.6937 0.6946 0.6955 0.6964 0.6972
0.6990 0.6998 0.7007 0.7016 0.7024 0.7033 0.7042 0.7050 0.7059
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
74
0.09
0.0374
0.0755
0.1106
0.1430
0.1732
0.2014
0.2279
0.2529
0.2765
0.2989
0.3201
0.3404
0.3598
0.3784
0.3962
0.4133
0.4298
0.4456
0.4609
0.4757
0.4900
0.5038
0.5172
0.5302
0.5428
0.5551
0.5670
0.5786
0.5899
0.6010
0.6117
0.6222
0.6325
0.6425
0.6522
0.6618
0.6712
0.6803
0.6893
0.6981
0.7067
0.09
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
6.0
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
7.0
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
8.0
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
8.8
8.9
9.0
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
0.7076 0.7084 0.7093 0.7101 0.7110 0.7118 0.7126 0.7135 0.7143
0.7160 0.7168 0.7177 0.7185 0.7193 0.7202 0.7210 0.7218 0.7226
0.7243 0.7251 0.7259 0.7267 0.7275 0.7284 0.7292 0.7300 0.7308
0.7324 0.7332 0.7340 0.7348 0.7356 0.7364 0.7372 0.7380 0.7388
0.7404 0.7412 0.7419 0.7427 0.7435 0.7443 0.7451 0.7459 0.7466
0.7482 0.7490 0.7497 0.7505 0.7513 0.7520 0.7528 0.7536 0.7543
0.7559 0.7566 0.7574 0.7582 0.7589 0.7597 0.7604 0.7612 0.7619
0.7634 0.7642 0.7649 0.7657 0.7664 0.7672 0.7679 0.7686 0.7694
0.7709 0.7716 0.7723 0.7731 0.7738 0.7745 0.7752 0.7760 0.7767
0.7782 0.7789 0.7796 0.7803 0.7810 0.7818 0.7825 0.7832 0.7839
0.7853 0.7860 0.7868 0.7875 0.7882 0.7889 0.7896 0.7903 0.7910
0.7924 0.7931 0.7938 0.7945 0.7952 0.7959 0.7966 0.7973 0.7980
0.7993 0.8000 0.8007 0.8014 0.8021 0.8028 0.8035 0.8041 0.8048
0.8062 0.8069 0.8075 0.8082 0.8089 0.8096 0.8102 0.8109 0.8116
0.8129 0.8136 0.8142 0.8149 0.8156 0.8162 0.8169 0.8176 0.8182
0.8195 0.8202 0.8209 0.8215 0.8222 0.8228 0.8235 0.8241 0.8248
0.8261 0.8267 0.8274 0.8280 0.8287 0.8293 0.8299 0.8306 0.8312
0.8325 0.8331 0.8338 0.8344 0.8351 0.8357 0.8363 0.8370 0.8376
0.8388 0.8395 0.8401 0.8407 0.8414 0.8420 0.8426 0.8432 0.8439
0.8451 0.8457 0.8463 0.8470 0.8476 0.8482 0.8488 0.8494 0.8500
0.8513 0.8519 0.8525 0.8531 0.8537 0.8543 0.8549 0.8555 0.8561
0.8573 0.8579 0.8585 0.8591 0.8597 0.8603 0.8609 0.8615 0.8621
0.8633 0.8639 0.8645 0.8651 0.8657 0.8663 0.8669 0.8675 0.8681
0.8692 0.8698 0.8704 0.8710 0.8716 0.8722 0.8727 0.8733 0.8739
0.8751 0.8756 0.8762 0.8768 0.8774 0.8779 0.8785 0.8791 0.8797
0.8808 0.8814 0.8820 0.8825 0.8831 0.8837 0.8842 0.8848 0.8854
0.8865 0.8871 0.8876 0.8882 0.8887 0.8893 0.8899 0.8904 0.8910
0.8921 0.8927 0.8932 0.8938 0.8943 0.8949 0.8954 0.8960 0.8965
0.8976 0.8982 0.8987 0.8993 0.8998 0.9004 0.9009 0.9015 0.9020
0.9031 0.9036 0.9042 0.9047 0.9053 0.9058 0.9063 0.9069 0.9074
0.9085 0.9090 0.9096 0.9101 0.9106 0.9112 0.9117 0.9122 0.9128
0.9138 0.9143 0.9149 0.9154 0.9159 0.9165 0.9170 0.9175 0.9180
0.9191 0.9196 0.9201 0.9206 0.9212 0.9217 0.9222 0.9227 0.9232
0.9243 0.9248 0.9253 0.9258 0.9263 0.9269 0.9274 0.9279 0.9284
0.9294 0.9299 0.9304 0.9309 0.9315 0.9320 0.9325 0.9330 0.9335
0.9345 0.9350 0.9355 0.9360 0.9365 0.9370 0.9375 0.9380 0.9385
0.9395 0.9400 0.9405 0.9410 0.9415 0.9420 0.9425 0.9430 0.9435
0.9445 0.9450 0.9455 0.9460 0.9465 0.9469 0.9474 0.9479 0.9484
0.9494 0.9499 0.9504 0.9509 0.9513 0.9518 0.9523 0.9528 0.9533
0.9542 0.9547 0.9552 0.9557 0.9562 0.9566 0.9571 0.9576 0.9581
0.9590 0.9595 0.9600 0.9605 0.9609 0.9614 0.9619 0.9624 0.9628
0.9638 0.9643 0.9647 0.9652 0.9657 0.9661 0.9666 0.9671 0.9675
0.9685 0.9689 0.9694 0.9699 0.9703 0.9708 0.9713 0.9717 0.9722
0.9731 0.9736 0.9741 0.9745 0.9750 0.9754 0.9759 0.9763 0.9768
0.9777 0.9782 0.9786 0.9791 0.9795 0.9800 0.9805 0.9809 0.9814
0.9823 0.9827 0.9832 0.9836 0.9841 0.9845 0.9850 0.9854 0.9859
0.9868 0.9872 0.9877 0.9881 0.9886 0.9890 0.9894 0.9899 0.9903
0.9912 0.9917 0.9921 0.9926 0.9930 0.9934 0.9939 0.9943 0.9948
0.9956 0.9961 0.9965 0.9969 0.9974 0.9978 0.9983 0.9987 0.9991
75
0.09
0.7152
0.7235
0.7316
0.7396
0.7474
0.7551
0.7627
0.7701
0.7774
0.7846
0.7917
0.7987
0.8055
0.8122
0.8189
0.8254
0.8319
0.8382
0.8445
0.8506
0.8567
0.8627
0.8686
0.8745
0.8802
0.8859
0.8915
0.8971
0.9025
0.9079
0.9133
0.9186
0.9238
0.9289
0.9340
0.9390
0.9440
0.9489
0.9538
0.9586
0.9633
0.9680
0.9727
0.9773
0.9818
0.9863
0.9908
0.9952
0.9996
Логарифмом числа N по основанию a называется показатель степени x, в
которую нужно возвести a, чтобы получить число N. Запись logaN = x равнозначна записи ax = N.
Из определения логарифма вытекает следующее тождество: alogaN = N.
Если основание логарифмов больше 1, то большее число имеет больший
логарифм.
Логарифмы чисел, больших 1, положительны, меньших 1 – отрицательны.
Логарифм 1 при любом основании равен 0.
Логарифм числа, равного основанию, равен 1.
Логарифм произведения равен сумме логарифмов сомножителей:
log(XY) = logX + logY.
Логарифм частного равен разнице логарифма делимого и логарифма делителя:
log(X / Y) = logX – logY.
Логарифм числа в степени равен произведению показателя степени на логарифм числа:
log(XY) = Y⋅logX.
Наиболее часто применяются десятичные (основание 10, обозначение lg) и
натуральные (основание e = 2.7183..., обозначение ln) логарифмы. Чтобы по известному десятичному логарифму числа N найти его натуральный логарифм,
нужно разделить десятичный логарифм числа N на десятичный логарифм числа e:
lnN = lgN / lg e ≈ lgN / 0.43429 ≈ 2.30259 lgN.
Для того, чтобы при помощи таблицы отыскать логарифм числа, необходимо сначала найти его порядок, т. е. представить число в виде:
28465 = 2.8465⋅104 (4 порядок); округлить число до 3-х значащих цифр:
2.8465 ≈ 2.85 = 2.8 + 0.05; на пересечении ряда 2.8 и колонки 0.05 найти значение и прибавить к нему порядок числа:
lg 28465 = lg(2.8465⋅104) ≈ 0.4548 + 4 = 4.4548;
или аналогично, для чисел меньших 1, 0.28465 = 2.8465⋅10–1 (–1 порядок):
lg 0.28465 = lg(2.8465⋅10–1) ≈ 0.4548 – 1 = –0.5452.
Для того, чтобы при помощи таблицы отыскать десятичный антилогарифм
положительного числа (возвести 10 в положительную степень), необходимо
сначала представить число в виде суммы целой и дробной частей:
2.94218 = 2 + 0.94218; округлить дробную часть до 4-х значащих цифр:
0.94218 ≈ 0.9422; найти в таблице ближайшее число и сложить значения соответствующих ему ряда и колонки: 8.7 + 0.05 = 8.75; умножить полученное значение на 10 в степени, равной целой части исходного числа:
102.94218 ≈ 102 + 0.9422 = 102⋅100.9422 ≈ 102⋅8.75 = 875.
Если требуется возвести 10 в отрицательную степень, то сначала представляем показатель степени в виде суммы целой отрицательной и дробной положительной частей: –1.05782 = –2 + 0.94218, а далее действовать аналогично:
10–1.05782 ≈ 10–2 + 0.9422 = 10–2⋅100.9422 ≈ 8.75⋅10–2.
Так как lg e ≈ 0.43429 ≈ 1 : 2.30259 (или e ≈ 100.43429), то для возведения в
степень числа e надо найти десятичный антилогарифм числа, умноженного на
0.43429, или деленного на 2.30259:
e6.774 ≈ 106.774 : 2.30259 ≈ 102.9419 = 102⋅100.9419 ≈ 8.75⋅102 = 875
76
Коэффициенты активности ионов при различных ионных силах растворов
Ионная сила
Заряд иона
Ионная сила
Заряд иона
раствора
раствора
±1
±2
±3
±1
±2
±3
I, моль/л
I, моль/л
0.0001
0.99 0.95 0.90
0.07
0.80 0.39 0.12
0.001
0.96 0.86 0.73
0.08
0.79 0.35 0.09
0.005
0.92 0.72 0.51
0.09
0.78 0.34 0.08
0.010
0.89 0.63 0.39
0.10
0.78 0.33 0.08
0.020
0.87 0.57 0.28
0.15
0.73 0.27 0.06
0.030
0.85 0.53 0.24
0.20
0.70 0.24 0.04
0.040
0.83 0.49 0.20
0.25
0.68
–
–
0.045
0.82 0.51 0.17
0.30
0.66
–
–
0.050
0.81 0.44 0.15
0.40
0.64
–
–
0.060
0.81 0.41 0.13
0.50
0.62
–
–
Молярная электропроводность (подвижность) (λ∞ ) некоторых ионов
при 25 ° C
–1
2
Ион
λ∞, Ом ⋅ см ⋅ моль–1
Ион
λ∞, Ом–1⋅ см2⋅ моль–1
H+
349.8
OH–
198.3
+
–
Li
38.7
Cl
76.4
+
–
Na
50.1
Br
78.1
+
–
K
73.5
CH3COO
40.9
+
–
NH4
73.5
HCO3
44.5
2+
–
Mg
53.1
H2PO4
36.0
2+
2–
Cu
53.6
SO4
80.0
Константа (произведение) растворимости (KПР) солей и оснований
в воде при 18–25 ° C
+
2+
Ион
Ag
Ba
Ca2+ Cu2+
Fe2+ Hg2+ Mg2+ Pb2+ Zn2+
OH–
2⋅⋅ 10–8 a) р.
5⋅⋅ 10–6 2⋅⋅ 10–20 5⋅⋅ 10–17 3⋅⋅ 10–26) 6⋅⋅ 10–12 1⋅⋅ 10–15 3⋅⋅ 10–17
F–
р.
р.
–
р.
2⋅⋅ 10–7 5⋅⋅ 10–9
2⋅⋅ 10–6
5⋅⋅ 10–11 3⋅⋅ 10–8
–
–10
–5
Cl
р.
р.
р.
р.
р.
р.
р.
2⋅⋅ 10
2⋅⋅ 10
–
–13
–20
–6
Br
р.
р.
р.
р.
р.
р.
5⋅⋅ 10
6⋅⋅ 10
7⋅⋅ 10
–
–17
–29
–8
I
р.
р.
–
р.
р.
р.
8⋅⋅ 10
2⋅⋅ 10
1⋅⋅ 10
–
–17
CN
–
–
н.
–
р.
–
н.
6⋅⋅ 10
3⋅⋅ 10–13
S2–
–
–
–
6⋅⋅ 10–50
6⋅⋅ 10–36 6⋅⋅ 10–18 4⋅⋅ 10–53)
8⋅⋅ 10–28 2⋅⋅ 10–24
SO42–
р.
р.
р.
р.
р.
1⋅⋅ 10–5 1⋅⋅ 10–10 3⋅⋅ 10–5
2⋅⋅ 10–8
2–
–12
–9
–9
–10
–11
–6
–14
CO3
–
8⋅⋅ 10
5⋅⋅ 10
3⋅⋅ 10 1⋅⋅ 10
2⋅⋅ 10
7⋅⋅ 10 7⋅⋅ 10
1⋅⋅ 10–10
C2O42– 5⋅⋅ 10–12 2⋅⋅ 10–7 2⋅⋅ 10–9 1⋅⋅ 10–10 3⋅⋅ 10–7 1⋅⋅ 10–7 5⋅⋅ 10–6 5⋅⋅ 10–10 1⋅⋅ 10–9 e)
CrO42– 1⋅⋅ 10–12 1⋅⋅ 10–10 7⋅⋅ 10–4 4⋅⋅ 10–6
–
м. р.
р.
н.
3⋅⋅ 10–13
3–
–17
–23
–29
–37
–22
–24
–43
PO4
н.
9⋅⋅ 10
3⋅⋅ 10
2⋅⋅ 10
1⋅⋅ 10
1⋅⋅ 10
1⋅⋅ 10
8⋅⋅ 10
9⋅⋅ 10–33
[Fe(CN)6]4– 2⋅⋅ 10–41 3⋅⋅ 10–8
–
–
–
–
1⋅⋅ 10–16
4⋅⋅ 10–15 4⋅⋅ 10–15
р. – растворимо; м. р. – малорастворимо; н. – практически нерастворимо;
(–) – разлагается водой или данные отсутствуют; a) Ag2O(тв) + H2O
Ag+(р) + OH–(р); b) HgO(тв) + H2O
Hg2+(р) + 2 OH–(р);
77
Константы устойчивости (Kуст) комплексных ионов и молекул
в водных растворах при 18–25 ° C
Ион или моИон или моИон или моKуст
Kуст
лекула
лекула
лекула
+
2–
7
18
[Ag(NH3)2]
[Cu(edta)]
[Hg(NH3)4]2+
1.12⋅10
5.0⋅10
[Ag(CN)2]–
[Fe(CN)6]4– 1.0⋅1035
[Hg(CN)4]2–
1.3⋅1021
[Ag(S2O3)2]3– 2.88⋅1013
[Fe(en)3]2+
[Hg(en)2]2+
5.01⋅109
[Ag(edta)]3– 2.09⋅107
[Fe(ox)3]4–
[Hg(col)2]0
1.66⋅105
[Al(edta)]–
[Fe(edta)]2– 2.14⋅1014
[Hg(gly)2]0
1.29⋅106
[AlF6]3–
[Fe(CN)6]3– 1.0⋅1042
[Hg(edta)]2–
6.92⋅1019
[Al(OH)4]– a) 1.10⋅1033
[Fe(ox)3]3–
[Mg(gly)2]0
1.6⋅1020
[Ba(edta)]2– 6.03⋅107
[Fe(edta)]– 1.70⋅1024
[Mg(ox)2]2–
[Ca(edta)]2– 1.0⋅1011
[HgCl4]2–
[Mg(edta)]2–
1.17⋅1015
[Cd(NH3)4]2+ 1.32⋅107
[HgBr4]2–
[Ni(NH3)6]2+
1.0⋅1021
[Cd(CN)4]2– 6.03⋅1018
[HgI4]2–
[Ni(en)3]2+
6.76⋅1029
[Co(NH3)6]2+ 1.29⋅105
[Hg(NH3)4]2+ 1.91⋅1019
[Ni(gly)3]–
[Co(gly)3]–
[Hg(CN)4]2– 2.5⋅1041
[Ni(edta)]2–
5.8⋅1010
[Co(en)3]2+ 8.71⋅1013
[Fe(en)3]2+
[Pb(gly)2]0
5.01⋅109
[Co(ox)3]4–
[Fe(ox)3]4–
[Pb(edta)]2–
5.0⋅109
1.66⋅105
[Co(en)3]3+ 4.90⋅1048
[Fe(edta)]2– 2.14⋅1014
[Sr(edta)]2–
[Cr(OH)4]–
[Fe(CN)6]3– 1.0⋅1042
[Zn(NH3)4]2+
7.9⋅1029
[Cu(NH3)4]2+ 2.09⋅1013
[Fe(ox)3]3–
[Zn(CN)4]2–
1.6⋅1020
[Cu(en)2]2+ 1.35⋅1020
[Fe(edta)]– 1.70⋅1024
[Zn(OH)4]2–
[Cu(col)2]0
[HgCl4]2–
[Zn(gly)2]0
4.79⋅106
1.17⋅1015
[Cu(gly)2]0 3.47⋅1015
[HgBr4]2–
[Zn(en)2]2+
1.0⋅1021
[Cu(ox)2]2–
[HgI4]2–
[Zn(edta)]2–
3.2⋅108
6.76⋅1029
a)
[M(OH)4(H2O)2]–; en = NH2CH2CH2NH2; col – = NH2CH2CH2O–; gly–
= NH2CH2COO–;
ox2– = –OOCCOO–; edta4– = (–OOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COO–)2
Kуст
1.91⋅1019
2.5⋅1041
2.00⋅1023
2.09⋅1017
1.6⋅1019
6.31⋅1021
2.88⋅106
2.40⋅104
4.37⋅108
5.50⋅108
2.14⋅1018
1.0⋅1015
3.63⋅1018
8.32⋅108
2.0⋅1018
6.31⋅108
2.88⋅109
5.0⋅1016
5.0⋅1017
9.12⋅109
6.76⋅1010
2.5⋅1016
Константы ионизации слабых оснований в водных растворах при 25 ° C
Основание
Аммиак NH3
Анилин C6H5NH2
Диметиламин (CH3)2NH
Диэтиламин (C2H5)2NH
Метиламин CH3NH2
4-Метиланилин CH3C6H4NH2
pKb
4.75
9.40
3.23
3.20
3.38
8.88
pKBH+
9.25
4.60
10.77
10.80
10.62
5.12
78
Основание
4-Нитроанилин O2NC6H4NH2
Пиридин C6H5N
Триметиламин (CH3)3N
Триэтиламин (C2H5)3N
Циклогексиламин C6H11NH2
Этиламин C2H5NH2
pKb pKBH+
13.00 1.00
8.83 5.17
4.20 9.80
3.28 10.72
3.36 10.64
3.37 10.63
Константы диссоциации слабых кислот в водных растворах при 25 ° C
Кислота
Ka
Кислота
pKa
Ka
pKa
1.1⋅⋅ 10–7 6.97
3.6⋅⋅ 10–12 11.44
Сероводородная H2SKa1
3.14
Ka2
Азотистая HNO2
7.2⋅⋅ 10
Акриловая
CH2=CHCOOH
5.5⋅⋅ 10–5 4.26 Трихлоруксусная Cl3CCOOH 3.0⋅⋅ 10–1 0.52
–4
Бензойная C6H5COOH 6.3⋅⋅ 10
–5
Дихлоруксусная
Cl2CHCOOH
4.20
5.5⋅⋅ 10–2 1.26
Масляная C3H7COOH 1.5⋅⋅ 10–5 4.82
Молочная
CH3CH(OH)COOH
Ka1
Ka2
4.4⋅⋅ 10–7 6.36
4.7⋅⋅ 10–11 10.33
Уксусная CH3COOH
1.7⋅⋅ 10–5 4.76
Угольная H2CO3
Фосфорная H3PO4
7.6⋅⋅ 10–3 2.12
6.3⋅⋅ 10–8 7.20
3.6⋅⋅ 10–13 12.44
Ka1
Ka2
Ka3
1.4⋅⋅ 10–4 3.86 Фтороводородная HF
6.8⋅⋅ 10–4 3.17
Муравьиная HCOOH 1.8⋅⋅ 10–4 3.75 Хлоруксусная ClCH2COOH 1.4⋅⋅ 10–3 2.87
Пропионовая
C2H5COOH
Сернистая H2SO3 Ka1
Ka2
1.3⋅⋅ 10–5 4.87 Цианистоводородная HCN 6.2⋅⋅ 10–10 9.21
1.3⋅⋅ 10–2 1.89 Щавелевая
HOOC–COOH
6.3⋅⋅ 10–8 7.20
6.5⋅⋅ 10–2 1.19
5.0⋅⋅ 10–5 4.30
Ka1
Ka2
Константы ионизации аминокислот в водных растворах при 25 ° C
Кислота
Формула
Глицин
Аланин
NH2CH2COOH
CH3CH(NH2)COOH
2.34
2.34
Фенилаланин
C6H5CH2CH(NH2)COOH
1.83
Пролин
(C4H8N)COOH
pKa3
pI
9.60
9.69
–
–
6.0
6.0
9.13
–
5.5
2.00 10.60
–
6.3
10.78
5.0
Тирозин
HOC6H4CH2CH(NH2)COOH 2.20 9.11 10.07 *
Аспарагиновая кислота HOOCCH2CH(NH2)COOH 1.89 3.65 * 9.60
5.7
2.8
Глутаминовая кислота HOOC(CH2)2CH(NH2)COOH 2.19 4.25 *
3.2
Цистеин
Лизин
*
HSCH2CH(NH2)COOH
H2N(CH2)4CH(NH2)COOH
Заместитель в боковой цепи
79
pKa1 pKa2
1.71 8.33
2.18
*
9.67
8.94 10.53 *
9.7
вставка Стандартные энтальпии образования, энергии Гиббса образования и
абсолютные энтропии некоторых веществ при 298 К
80
Стандартные восстановительные потенциалы при 298 K (Е0298)
и стандартные биологические восстановительные потенциалы при 310 K
и рН = 7 (Е0'310)
Восстановительные системы
Е 0, В
Е 0' В
H2O2 + 2H+ + 2
2H2O
+1.773
+1.360
–
+
2+
MnO4 + 8H + 5
Mn + 4H2O
+1.510
– 1)
–
Cl2 + 2
2Cl
+1.360
+1.360
2–
+
3+
Cr2O7 + 14H + 2
2Cr + 7H2O
+1.330
– 1)
MnO2 (тв.) + 4H+ + 2
Mn2+ + 2H2O
+1.230
– 1)
O2 + 4H+ + 4
2H2O
+1.229
+0.816
Br2 + 2
2Br–
+1.065
+1.065
–
H2O2 + 2
2OH
+0.880
+1.392
2+
Hg + 2
Hg
+0.854
– 1)
Ag+ +
Ag
+0.799
– 1)
Hg22+ + 2
2Hg
+0.780
– 1)
Fe3+ +
Fe2+
+0.771
– 1)
MnO4– + 2H2O + 3
MnO2 (тв.) + 4OH– (*)
+0.588
+1.140
I2 (тв.) + 2
2I–
+0.536
+0.536
2+
Cu + 2
Cu
+0.337
– 1)
+4
2+
Sn + 2
Sn
+0.150
– 1)
2H+ + 2
H2
0.000
–0.413
2+
Pb + 2
Pb
–0.126
– 1)
Sn2+ + 2
Sn
–0.136
– 1)
Ni2+ + 2
Ni
–0.250
– 1)
Cd2+ + 2
Cd
–0.403
– 1)
Fe2+ + 2
Fe
–0.440
– 1)
2+
Zn + 2
Zn
–0.763
– 1)
Al3+ + 3
Al
–1.662
– 1)
O
O + 2 H+ + 2 e
HO
(хинон/ гидрохинон)
Fe3+⋅ Hb +
OH
Fe2+⋅ Hb
H3CO OCH3
H3CO OCH3
+
O
O + 2H + 2e
HO
OH
R CH3 (убихинон окисл./ восст.) R CH3
CH3C(O)COO – + 2 H+ + 2 e
C H3CH(OH)COO –
(пируват / лактат)
CH3C(O)H + 2H+ + 2
HC(O)H + 2H+ + 2
CH3CH2OH
CH3OH
HOOC CHCH S
2
H2N
+ 2 H+ + 2 e
2 HS CH2CH COOH
NH2
HOOC
H2N CHCH2 S (цистин/цистеин)
+0.699
+0.286
– 1)
+0.144
– 1)
+0.100
+0.228
–0.185
+0.216
+0.197
–0.197
–0.216
+0.074
–0.340
CO2 + 2H+ + 2
HCOOH
–0.006
–0.420
+
+
НАД + H + 2
НАДH
–0.113
–0.320
+
+
НАДФ + H + 2
НАДФH
–0.115
–0.322
+
CH3COOH + 2H + 2
CH3C(O)H + H2O
–0.119
–0.532
(*)
1)
0
0
Примечание:
при pOH = 0; Значения Е или Е ' для этих условий не
имеют смысла.
81
вставка ТАБЛИЦА РАСТВОРИМОСТИ НЕКОТОРЫХ СОЛЕЙ
И ОСНОВАНИЙ В ВОДЕ
82
вставка Таблица Менделеева
83
Содержание
Список литературы и ее условные обозначения..................................................................2
Содержание дисциплины ..........................................................................................................3
Инструкция по охране труда для студентов .........................................................................3
Указания к оформлению отчетов о выполнении лабораторных работ ..........................9
1-й модуль. Общая химия....................................................................................................... 11
Тема 1. Классификация растворов. Способы выражения содержания ............................
растворенного вещества в растворе ................................................................................ 12
Тема 2. Коллигативные свойства растворов. Осмос ....................................................... 15
Тема 3. Элементы термодинамики ...................................................................................... 16
Тема 4. Химическое равновесие .......................................................................................... 20
Тема 5. Химическая кинетика .............................................................................................. 24
Тема 6. Сильные и слабые электролиты, протолитические равновесия, рН.............. 28
Тема 7. Буферные системы .................................................................................................... 32
Тема 8. Комплексные соединения и равновесия в их растворах ................................. 36
Тема 9. Гетерогенные равновесия в системе осадок – насыщенный раствор............ 39
Тема 10. Электродные, восстановительные (Red–Ox) и мембранные .............................
потенциалы. Направление окислительно-восстановительного процесса .............. 40
Модульная контрольная работа №1..................................................................................... 42
2-й модуль. Органическая химия ......................................................................................... 51
Тема 11. Классификация и номенклатура органических соединений ......................... 51
Тема 12. Пространственное строение органических соединений ................................ 54
Тема 13. Электронное строение органических соединений........................................... 57
Тема 14. Кислотно-основные свойства органических соединений .............................. 58
Тема 15 (для самостоятельной проработки). Общие характеристики .............................
реакций органических соединений ................................................................................ 60
Тема 16. Свободнорадикальные процессы (S R) ................................................................. 61
Тема 17. Электрофильные реакции (AE, S E) ....................................................................... 62
Тема 18. Реакционная способность соединений с σ-связью ..............................................
углерод–гетероатом. ........................................................................................................... 64
Тема 19. Реакционная способность карбонильных соединений. ......................................
Альдегиды и кетоны. .......................................................................................................... 66
Тема 20. Реакционная способность карбонильных соединений. ......................................
Карбоновые кислоты и их производные. ....................................................................... 68
Модульная контрольная работа № 2 ................................................................................... 70
Образец билета итогового тестового контроля по курсу «Химия».............................. 72
Приложения
Таблица десятичных логарифмов......................................................................................... 74
Коэффициенты активности ионов........................................................................................ 77
Молярная электропроводность некоторых ионов ............................................................ 77
Константа (произведение) растворимости некоторых веществ .................................... 78
Константы устойчивости комплексных ионов и молекул.............................................. 78
Константы ионизации слабых оснований в водных растворах ..................................... 78
Константы диссоциации слабых кислот в водных растворах ....................................... 79
Константы ионизации аминокислот в водных растворах............................................... 79
Стандартные энтальпии образования, энергии Гиббса образования и ...........................
абсолютные энтропии некоторых веществ ................................................................... 80
Стандартные восстановительные потенциалы и стандартные ..........................................
биологические восстановительные потенциалы .......................................................... 81
Таблица растворимости некоторых солей и оснований в воде ..................................... 82
Таблица Менделеева................................................................................................................ 83
84