решение задач по химии с экологическим содержанием

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
СОШ д.Кебячево муниципального района Аургазинский район Республика Башкортостан
Методическая разработка
РЕШЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ
С ЭКОЛОГИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ
Габитов Ф.Р. учитель химии высшей квалификационной категории
Кебячево 2015
1
Задачник для учащихся:
Уважаемые, ребята. Перед вами необычный задачник расчетных и качественных задач по химии. Здесь вы найдете типовые задачи школьного курса химии,
но в условия задач введены сведения, которые помогут вам задуматься над проблемами, связанными с сохранением и укреплением здоровья.
Решая задачи, вы узнаете много полезного о практическом применении химических веществ, о том, как использовать знания о физических и химических
свойствах на практике.
Во второй части задачника (Нестандартные задачи) имеются материалы, которые
помогут вам попробовать свои силы в составлении подобных задач и при желании составить свой собственный мини - задачник.
Задачник будет интересен учителям химии. Материал, предоставленный в данной методичке, поможет также учащимся при подготовке к школьным химическим олимпиадам. Данный материал также можно использовать на уроке при
решении расчетных задач по химии
2
В действующем государственном стандарте по химии для старшей общеобразовательной школы (профильный уровень) значительно расширен объем
обязательного содержания, углублены его теоретические основы и усилен
прикладной аспект при одновременном сокращении часов на изучение предмета. В основу усиления прикладного аспекта на наш взгляд должны быть
положены технологические подходы, активизирующие самостоятельность и
познавательную деятельность учащихся. Ведущая роль отводится активным
методам и формам обучения: проблемным методам, ученическому эксперименту, ролевым играм и т.д. К числу активных методов обучения относится и
решение задач. Изучение процесса формирования экологических знаний привело нас к выводу, что эта работа ведется, но она носит эпизодический характер. В связи с этим нами разработана система задач-информаций с экологическим содержанием, в которых экологический материал увязан с содержанием
программы школьного курса. Это позволило логически дополнить теоретический программный материал экологическим содержанием. В содержании
курса химии можно выделить следующие основные группы задач с экологическим содержанием:
1) задачи, в основе которых лежат собственно экологические законы и
понятия, позволяющие раскрыть функционирование природных систем (экологические факторы, биогеохимический круговорот, закономерности протекания реакций, закон сохранения массы, начала термодинамики, принцип Ле
Шателье-Брауна, правило основного обмена и т.д.).
2) задачи, в основе которых лежат химико-экологические понятия, позволяющие обозначить экологические проблемы, связанные с ухудшением качества окружающей природной среды в результате ее загрязнения химическими
соединениями (парниковый эффект, фотохимический смог, озоновый экран
земли, кислотные дожди, экологические ловушки, выхлопы автотранспорта,
воздействие химического компонента абиотического фактора на живые организмы и т.д.).
3) задачи, в основе которых лежат природоохранные понятия, позволяющие отразить вопросы регулирования природной среды (химические способы удаления загрязнений: сорбция активированным углем, нейтрализация,
коагуляция, осаждение, ионный обмен, экстракция стерилизация; альтернативные виды топлива, создание безотходных и малоотходных производств,
разработка рационального использования ресурсов, мониторинг и т.д.).
Обучение решению задач включает следующие этапы: показ учителем
способа действия и образца записи решения, воспроизведение учащимися
решения задач, затем – самостоятельное решение аналогичных задач. Развитие умения решать задачи осуществлялось в процессе решения типовых, а затем комбинированных задач, побуждая каждого школьника самостоятельно
приобретать знания, осмысливать их, превращая знания в убеждения. Удачным приемом, на наш взгляд, является самостоятельная выборка учащимися
3
типовых задач из школьного задачника, а также их составление. Все это способствует самообучению и самовоспитанию учащихся, подготовке их к будущей жизни и деятельности. Следующим этапом в процессе обучения
школьников решению задач является использование задач с экологическим
содержанием. В процессе их решения у школьников формируются следующие умения: реально оценивать экологические условия среды, выделять и
формулировать экологические проблемы, прогнозировать возможные пути их
решения, анализировать и давать реальную оценку экологическим проблемам, научно прогнозировать и моделировать экологические последствия принимаемых решений. Учащиеся при этом углубляют не только химические, но
и экологические знания, убеждаются в их действенности. С одной стороны,
применение задач с экологическим содержанием позволяет включить учащихся в активную познавательную деятельность по прогнозированию изменений, происходящих в биосфере вследствие ее загрязнения, выявлению причин возможного нарушения биогеохимических циклов, истощения природных ресурсов и нахождения путей преодоления экологического кризиса. С
другой стороны, задачи с экологическим содержанием дают возможность с
помощью теоретических расчетов проиллюстрировать масштабы влияния
химического загрязнения на окружающую природную среду, а также помогают сделать вывод о необходимости постоянного совершенствования технологий в направлении их экологической безопасности.
Обсуждение результатов исследования Введенный нами прием теоретического мышления, позволяющий получать новые знания и являющийся инструментом главным образом теоретического познания, включает в себя: момент анализа, синтеза, индукции, дедукции, абстрактного и конкретного и
потому в значительной степени способствует формированию способности
решать предлагаемые задачи. Такой подход к решению задач формирует у
учащихся умение предвидеть последствия воздействия хозяйственной деятельности человека на природу и способности применять химические знания
при выборе и обосновании тех или иных решений по отношению к ней. Все
это способствует формированию ответственного отношения к природе. Результаты обсуждения экологических проблем, отраженных в задачах, приводят учащихся к выводу о том, что любая хозяйственная деятельность человека и его поведение в природе должны быть соизмеримы с законами развития
природы. Такой подход помогает учащимся не только получать знания, делать обобщения, но и принимать необходимые решения. Работу по формированию умений решать задачи с экологическим содержанием необходимо
осуществлять на протяжении изучения всего курса химии. Вначале задачи
группировались по типам, затем по сложности решения, по содержавшимся в
них экологическим проблемам. Результаты анализа контрольных работ позволяют сделать вывод, что экологическая информация, содержащаяся в задачах, хотя и делает их более объемными, тем не менее, не мешает выполнению
4
определенных действий по решению. Более того, если решение обычных химических задач предполагает только
осмысления условия, записи уравнения реакции, то выполнение задач с
экологическим содержанием всегда начинается с анализа, выявления химикоэкологической сущности. Такой подход уводит учащихся от стандартизации
и шаблона при выполнении заданий, поскольку им постоянно приходится
применять химические знания в различных учебных ситуациях. Следовательно, решая задачи с экологическим содержанием, учащиеся выполняют большее количество мыслительных действий, чем при решении обычных химических задач, что, в конечном счете, приводит к развитию действенности знаний.
Заключение. В статье показано, что, планируя учебную деятельность,
отбирая и конструируя содержание образования, акцентируя внимание не
только на экологических знаниях, но и на экологических умениях можно
научить учащихся: предвидеть ближайшие и отдаленные последствия воздействия человека на природную среду; применять знания и умения в новых ситуациях; обнаруживать новые проблемы в стандартной ситуации; учитывать
альтернативы при решении экологических проблем и т.д. При таком построении процесса обучения учащиеся становятся его субъектами, у них развиваются организаторские и коммуникативные умения, творческая активность,
возрастает чувство ответственности за работу.
Список литературы.
1. Колчанова Л.В. К изучению социально-экологического материала в
курсе химии средней школы // Научные ведомости Белгородского государственного университета. ─ 2007. ─ №5(36). ─ Вып.5. ─ С.171-175.
2. Реймерс Н.Ф. Экология: теории, законы, правила, принципы и гипотезы. ─ М.: Изд-во «Россия молодая», 1994. ─ 367 с.
I. Расчетные и качественные задачи.
1. Первоначальные химические понятия
Любая наука имеет свою терминологию, без усвоения которой дальнейшее изучение предмета химии будет серьезной проблемой. Знание таких понятий, как:
атом, химический элемент, молекула, химическая формула, массовая доля, моль,
уравнения химических реакций, коэффициент, индекс и других, вам необходимо
не только при изучении химии. Ими оперируют физики, биологи, экологи, математики. Предлагаем проверить свои знания
5
1.1.
Понятия: вещество, тело, химические и физические
явления, химический элемент, знаки химических элементов, химическая формула.
1.1.1. Из приведенного ниже перечня выпишите отдельно названия веществ и
названия тел, соблюдая порядок, в котором они написаны. Составив слово
из первых букв веществ, вы узнаете, кто является автором строк «Здоровье – это не все, но все без здоровья ничто», из первых букв тел - автора
строк «Здоровье - гонорар мудрых»:
Стекло, брошь, ерши (для мытья посуды), олово, керамика, ручка, ртуть,
альбом, нож, алюминий, тальк, жетон, еженедельник.
Объясните, как вы понимаете смысл этих высказываний.
1.1.2. Выпишите химические и физические явления:
переваривание пищи в организме, кипячение воды, растворение сахара в
чае, выпечка хлеба, скисание молока, наступление ночи, приготовление
«глазуньи», чистка зубов после сна
С какими химическими и физическими явлениями вы встречаетесь дома.
Связаны ли они с вашим здоровьем?
1.1.3. Опишите физические свойства поваренной соли (хлорида натрия – NaСl),
0,9% физиологический раствор ее применяется для внутривенного вливания при больших кровопотерях, раствор поваренной соли используется и
для ингаляций и клизм, для ванн и душей, для лечения катаральных состояний некоторых оболочек, развитие гнилостных бактерий прекращается в
10-15% растворе NaCl.
Попробуйте составить задачу, включив в нее знания, связанные со здоровьесбережением, используя знакомые вам физические свойства сахарного
песка.
1.1.4. Перефразируйте предложения, употребляя понятия «простое вещество»
«химический элемент», и «сложное вещество».
Углерод наряду с другими атомами входит в состав сахара, крахмала,
сливочного масла и других продуктов питания человека.
Углерод – главная составная часть органических веществ животных и
растительных организмов.
Таблетки активированного угля, состоящего из атомов углерода, назначают внутрь при метеоризме (газах в кишечнике) и расстройствах пищеварения.
Углерод встречается в природе в свободном виде алмаз, графит.
Углерод входит в состав углекислого газа, смесь которого с воздухом
или кислородом (карбоген) является средством для возбуждения
6
дыхательного центра, применяется в медицине в случае резкого
угнетения дыхания.
В зубных порошках и пастах используется карбонат кальция, существующий в природе в виде мела, известняка, мрамора.
В составе карбоната кальция имеется кальций, углерод и кислород.
1.1.5. Укажите, где о кислороде говорится как об элементе, а где как о простом
веществе:
 кислородом дышат растения и животные;
 кислород входит в состав жизненно необходимого вещества воды;

кислород используют в кислородно-дыхательных аппаратах для
летчиков, водолазов, в больницах;
 кислород, водород и углерод имеются в составе молекулы сахара;
 в воздухе содержится кислорода 21%, при снижении его содержания до 14% появляются признаки кислородного голодания, а
до 9% - опасно для жизни.
 свежий воздух после грозы объясняется появлением озона, состоящего из кислорода. Озоновый слой (90 % озона сосредоточено на высоте 10-50 км) спасает человека и животных, поглощая избыток ультрафиолетовых лучей, вредно влияющих на все
живое.
1.1.6. Запишите знаки химических элементов: натрия, железа, меди, йода, фтора,
цинка
Оказывается, атомы этих химических элементов содержатся в рыбе, которую необходимо как можно чаще употреблять в пищу. Найдите материал о значении этих химических элементов для организма человека.
1.1.7. Запишите названия предлагаемых химических элементов,
а) из первых букв русских названий, вы сможете узнать названия
продукта, который содержит большое количество кальция, необходимого для роста и формирования костей и зубов
Ti, H, Sn, Rb, Os, Hf
б) из первых букв русских названий вы узнаете фрукт, который рекомендуют для профилактики агрессивных проявлений; но его лучше
не есть натощак, так как это способствуют образованию газов. Оказывается, у замороженного фрукта вкус такой же, как и у ванильного мороженного, он не менее сладок, а калорий и жира в нем значительно
меньше.
Ba, Ag, Na, N, Ni
7
1.2. Составление химических формул
1.2.1. Запишите химическую формулу глюкозы, если известно, что в состав ее
молекулы входят шесть атомов углерода, двенадцать атомов водорода,
шесть атомов кислорода. Глюкоза является питательным материалом,
способствует обезвреживанию и выведению ядов из организма
1.2.2. Запишите формулу угарного газа, состоящего из атома углерода и атома
кислорода. Угарный газ может взаимодействовать с гемоглобином крови, и
этим препятствует переносу кислорода к тканям, вызывая гибель человека.
1.2.3.Составьте молекулярные и графические формулы веществ:
 хлорида калия
 сульфата магния
 ортофосфата натрия
сумма индексов в формуле первого вещества поможет вам определить
цвет, который дает человеку активность и оптимизм, является символом
счастья, готовности к переменам
сумма индексов в формуле второго вещества указывает на цвет, который
расслабляет и успокаивает. Это цвет постоянства, терпения, надежды,
сумма индексов в формуле третьего вещества определит цвет активности,
но и раздражительности
2- желтый; 4 - синий, 6- зеленый, 8 - красный
Продумывайте всегда цветовую гамму комнаты, в которой вы постоянно работаете, и результат не замедлит сказаться.
1.2.4. Составьте молекулярную и графическую формулы ортофосфата натрия.
Индексы вам помогут определить продукты, содержащие фосфор, который
необходим для клеток головного мозга:
1-грецкие орехи, миндаль; 2 - колбаса; 3 – рыба; 4 – арахис; 5 – сардельки.
1.2.5. В медицине и в быту часто используют ментол, химическое название – 2изопропил-5-метилциклогексанол-1. Составьте молекулярную и структурную
формулы. Ментол - хороший антисептик. Воздушно-паровые ингаляции этим
веществом незаменимы при заболеваниях верхних дыхательных путей. Защитой от насморка служит бороментол- мазь из одной части ментола, 10 частей
борной кислоты и 189 частей вазелина.
1.3. Определение формулы веществ по физическим и химическим свойствам.
8
1.3.1. Химическое соединение, существующее в природных условиях в виде
жидкости, твердого вещества и газа, на его долю приходится примерно две
трети человеческого организма. Обладает лечебными свойствами, является
хорошим закаливающим средством. Превращает белый порошок сульфата
меди в голубой. Запишите молекулярную и структурную формулы
1.3.2. Кристаллы черно-серого вещества с металлическим блеском при н.у. могут
из твердого состояния сразу переходить в газообразное (сублимация или возгонка), его раствор дает ярко-синее соединение с крахмалом. Его соединения
содержатся во многих лекарственных препаратах, 5%-ный спиртовой раствор
используется для дезинфекции, недостаток приводит к таким болезням, как
«зоб» и «кретинизм». Запишите молекулярную и структурную формулы, объясните образование химической связи в молекуле данного вещества.
1.3.3. Бесцветная жидкость, в состав которой входит одинаковое количество атомов химических элементов водорода и кислорода, выделяет на свету пузырьки газа, 3-5% раствор применяется как дезинфицирующее средство для промывания ран, полоскания горла, останавливает мелкие кровотечения, так как
образует пену и закупоривает мелкие сосуды.
1.3.4. Бесцветный газ с резким запахом, при горении выделяет воду и азот. 10 %ный водный раствор используют в качестве лекарственного средства при обмороке: выделяющийся из раствора газ раздражает нервные окончания верхних дыхательных путей и рефлекторно возбуждает центральную нервную систему — человек приходит в сознание. Запишите молекулярную формулу
вещества. Объясните образование химических связей при растворении газа в
воде.
Запишите молекулярную формулу вещества. Объясните образование химических связей при растворении в воде.
1.3.5. Карболен – активированный уголь применяется в медицине при отравлениях. Объясните его действие. Опишите его физические свойства и на основе их
составьте самостоятельно задачу. Запишите формулу вещества
1.3.6. Вещество, имеет молекулярную формулу С2Н4О2, представляет собой бесцветную жидкость. Часто используется при консервировании в домашних
условиях. С аммиачным раствором оксида серебра не взаимодействует, но
реагирует с металлами и спиртами. Напишите структурную формулу. Чем
объясняются его применение как консерванта
1.3.7. Органическое вещество А – кристаллы растворимые в воде, является лекарственным препаратом, оказывает укрепляющее действие на организм и сти9
мулирует работу мозга. При действии бромводородной кислоты образует
соль В, а при действии гидроксида кальция соль С.
При сгорании вещества образуется два газа, не поддерживающих горение,
одно из которых не вызывает помутнения известковой воды. Запишите формулу вещества, зная, что в составе 2 атома углерода, и уравнения химических
реакций:
2. Расчеты по формуле
2.1. Понятия моль, молярная масса, молярный объем
2.1.1.
Вычислить молярную массу вещества сульфата лития, и вы узнаете
громкость звука музыкальных усилителей на молодежных дискотеках
в децибелах (дБ), этот звук по силе сопоставим со звуком автомобильной сирены, с силой шума взлетающего вертолета. Завсегдатаи дискотек часто глохнут еще до достижения 20-летнего возраста. Это же грозит любителям постоянно слушать музыку через наушники, так как они
незаметно сами для себя повышают уровень громкости.
2.1.2.
Величину шума в децибелах, ведущего к полной глухоте, если в нем
прибывать несколько часов, вы узнаете, вычислив молярную массу
сульфида алюминия. Нормальный уровень шума составляет величину,
равную массе 0,2 моль сульфида алюминия.
2.1.3.
Вычислите молярную массу аллотропного видоизменения кислорода –
озона. Величина, равная массе 4 моль озона, соответствует величине
шума (в децибелах) при котором образуется волна сверхдавления,
приводящая к летальному исходу. Нормальный уровень шума 30 дБ
2.1.4.
Вычислите, какое количество вещества составляет
А) оксид кальция массой 5,6 г;
Г) оксид серы (VI) массой 5,12 г;
Б) оксид калия массой 4,7 г;
Д) оксид цинка – 81г.
В) оксид серы (IV) массой 16г;
Ответ вам подскажет, сколько мг витаминов содержится в 100г молока.
А) витамина А;
В) витамина В2;
Б) витамина В1;
Г) витамина РР;
Д) витамина С;
Найдите материал о значении этих витаминов для организма человека
2.1.5.
В год человек употребляет в пищу поваренную соль массой 7 кг. Какое количество хлорида натрия составляет эту массу?
2.1.6. Оливковое масло обладает ценными свойствами: в нем очень высокое
10
(70 - 87 %) содержание ненасыщенной олеиновой кислоты (в отличие от подсолнечного масла, где ее содержание в 2-2,6раза меньше). Сколько молей олеиновой кислоты может содержаться в 1 кг
оливкового масла?
2.1.7. Элемент магний входит в состав всех живых организмов. Если масса
человека составляет 60 кг, то 25 г из них – это элемент магний. Какое
количество вещества магния составляет массу 25 г?
2.1.8. В теле человека содержится элемент фосфор массой примерно 1,5 кг: в
костях массой 1,4 кг, в мышцах - 130г, в нервной ткани массой 12 г.
Какое количество вещества фосфора составляют массы, содержащиеся
в различных тканях человека?
2.1.9. Суточная потребность организма в кальции в виде карбоната кальция
СаС03 составляет 1,2г. Вычислите количество необходимого карбоната
кальция.
2.1.10. Массовая доля цинка входящего в состав яда кобры (ценнейшее лекарство), равна 0,5%. Сколько атомов цинка потребуется кобре для производства 1 капли (30мг) своего яда?
2.1.11. В желудочном соке человека массовая доля соляной кислоты в среднем составляет 0,5%. Сколько молей соляной кислоты поступает в желудок за год, если в сутки вырабатывается 1,5 кг желудочного сока?
2.1.12. Вычислите, какое количество вещества составляет:
а) вода массой 162 грамма, б) вода массой 180 граммов.
Ответы подскажут вам, какое количество часов для сна необходимо
школьнику среднего звена, чтоб полноценно отдохнуть.
2.1.13. Какую массу воды получит ваш организм, если вы выпили её суточную норму – 138,9 моль?
2.1.14. Животные засушливых стран используют метаболическую воду, которая образуется при биохимических реакциях в организме. Из жира
массой 100г. образуется побочно вода количеством вещества 6 моль.
Рассчитайте массу воды, образующейся из жира.
2.1.15. Ворсинки тонкого кишечника человека за 1 час могут всосать 2 л воды. Сколько молекул воды может всосать одна ворсинка за 1 мин,
если в тонком кишечнике содержится около 1 млн. ворсинок?
2.1.16. Будет ли вредна для здоровья питьевая вода, если в ней
а) 3,3 • 1 0'6 моль/л ионов железа (II);
11
обнаружено:
б) 1,7 • 1 0'7 моль/л ионов никеля (II);
в) 1,9 • 10'7моль/л ионов хрома (Ш)?
Санитарные нормы допускают присутствие в питьевой воде ионов
железа (II) в количестве 0,2 г/м3 нормы; ионов никеля (II) – 0,1
г/м3, ионов хрома (Ш) – 0,05 г/м3.
2.1.17. Сколько атомов железа содержится в гемоглобине крови среднего человека, если масса этих атомов равна 3г.? Гемоглобин выполняет
роль транспортного средства при переносе кислорода к клеткам организма.
2.1.18. Определить в каком количестве вещества меди содержится 31• 1023
атомов. Ответ вам подскажет суточную потребность организма в
меди в миллиграммах. Медь участвует в синтезе гемоглобина и
определяет антиоксидантный потенциал сыворотки крови.
2.1.19. В плазме крови соотношение числа молей ионов натрия, калия и
кальция строго постоянно и составляет 25 : 1 : 0,5 (это важнейший
индикатор здоровья, его изменение сигнализирует о заболевании).
Сколько молей этих ионов содержится в крови здорового человека, если масса ионов натрия в ней 10г.
2.1.20. Клинический анализ крови человека показывает, что в 100 мл ее содержится 180 мг калия, и 6,5 мг кальция. Сколько атомов калия и
кальция содержится в крови взрослого человека, если усредненный
ее объем составляет 5 л.?
2.1.21. В человеческом организме в общей сложности содержится примерно
25 мг йода (в составе различных соединений), причем половина
всей массы йода находится в щитовидной железе. Подсчитайте,
сколько атомов йода находится: а) в щитовидной железе; б) в человеческом организме в целом?
2.1.22. В состав человеческого тела входит в среднем по массе 65% кислорода, 18% углерода, 10% водорода, 0,15% натрия, 0,15%хлора. Каких
атомов больше в человеческом теле?
2.1.23. Рассчитайте число молекул, содержащихся в этиловом спирте массой
69 г, а так же массу одной молекулы спирта. Этиловый спирт – одно из психоактивных веществ. При концентрации 0,3 г/л алкоголь
уже вызывает ряд физиологических и психических сдвигов. Такая
концентрация удерживается в организме в течение 2-х часов при
потреблении всего 0,5 л пива.
12
2.1.24. Какое количество вещества составляет углекислый газ, занимающий
объем 134,4 л? Вычислив, вы узнаете, сколько минут жизни забирает одна выкуренная сигарета.
2.1.25. Какое количество вещества составляет аммиак, занимающий объем
47 л? Вычислив, вы узнаете, сколько мг сильного яда никотина содержит одна сигарета. Смертельная доза этого яда составляет 40
мг, при курении 2/3 дыма попадает в воздух, поэтому дым курильщика опасен и для окружающих
2.1.26. Оксид углерода (II) или угарный газ, — опасный загрязнитель атмосферы. Соединяясь с гемоглобином крови, он препятствует переносу кислорода, вызывает болезни сердечно-сосудистой системы,
снижает активность работы мозга. Из-за неполного сжигания топлива на Земле ежегодно образуется 5 • 108 т этого вещества. Определить, какой объем (при н.у.) займет угарный газ, образующийся на Земле по указанной причине.
2.1.27. Наряду с углекислым газом человек выдыхает и угарный газ, около
1,6 мл (н.у.) за 1 час. За какое время будет достигнута предельно
допустимая концентрация угарного газа, равная 0,001 г /м 3 , если
человек находится в изолированной комнате объемом 6 м3.?
2.1.28. Суточная потребность в витамине D составляет 0.01мг. Определите,
будет ли соблюдена норма потребления витамина D, если принимать один раз в день 5 капель 0,01%-ного раствора в масле. Объём
одной капли 0,04мл, плотность раствора 0,92 г/мл
2.1.29. В одной капле крови содержится около 250 млн. эритроцитов. Каждый эритроцит содержит приблизительно 2.9·10-8 мг гемоглобина.
Молярная масса гемоглобина порядка 67000 г/моль. Каждая молекула гемоглобина содержит 4 атома железа. Какую массу железа
может содержать одна капли крови? Сколько молекул кислорода
присоединяет 1 молекула гемоглобина?
2.2 Понятия: массовая доля химических элементов, установление химической формулы по массовой доле химических элементов
2.2.1. Вычислите массовые доли химических элементов (в %) в следующих
соединениях:
а) сульфат натрия;
б) английская соль – семиводный сульфат магния;
по цифрам, соответствующим правильным ответам вы узнаете:
13
а) самые распространенные внешние признаки проявления курения
13 – подвижность; 32 – разрушение зубов; 23 – неприятный запах изо
рта; 29 – выпадение волос; 6 – сонливость; 45 – серый цвет лица.
б) какие отравляющие вещества попадают в организм вместе с табачным дымом
13 – ртуть, мышьяк; 7,3 – кальций, хлор; 9,8 – аммиак, угарный газ;
23 – формальдегид, толуол; 12 – глюкоза, жиры; 5,7 – ацетон, свинец.
Выделяющиеся вредные вещества оказывают негативное воздействие
и на тех, кто находится рядом с курящими.
2.2.2. Вычислив массовые доли химических элементов в молекуле этилового
спирта, вы узнаете, какие заболевания возникают вследствие злоупотребления алкоголем. Ответы задачи соответствуют цифрам заболеваний:
0,2 – грипп, насморк; 0, 52 – язвенная болезнь, энурез; 0,13 – слабоумие, галлюцинации; 0,48 – плоскостопие; 0,35 - импотенция
У одноатомных спиртов с увеличением числа атомов углерода в молекуле нарастает их гемолитическое действие (гемолиз - разрушение
эритроцитов крови с выделением гемоглобина во внешнюю среду).
Спирты – гемолитические яды (как, например, змеиные яды)
2.2.3. Молекулярная формула мочевой кислоты, которая при неправильном
обмене веществ является опасным продуктом, так как ее соли откладываются в суставах, костях, мозгу, крови, что ведет к различным болезням - C5H4N4O3, Вычислите массовые доли химических элементов в ее
молекуле.
2.2.4. Определить формулы веществ, в которых массовые доли элементов
составляют:
а) кальция 40%, углерода 12%, кислорода 48%,
б) кремния 46,7 %, кислорода 53,3%
в) кальция 38,7%, фосфора 20%, кислорода 41,3%
г) кальция 17%, водорода 1,7%, фосфора 26,5%,
кислорода 54,7%
Эти вещества используют в зубных пастах как абразивные материалы, которые обеспечивают очищающее и полирующее действие.
Необходимо чистить зубы утром и вечером, чтобы предотвратить
зубные отложения, вызывающие кариес и пародонтоз – разрушение
зубов.
2.2.5. В питьевой воде были обнаружены следы вещества, обладающего общетоксическим и наркотическим действием. При проведении качественного и количественного анализа было установлено, что это про14
изводное фенола и массовые доли химических элементов в нем таковы: 55 % (С), 4,0 %(Н), 14% (О), 27 % (С1). Установите молекулярную формулу вещества. Укажите возможные причины попадания этого вещества в окружающую среду.
2.2.6. Содержание химических элементов в организме человека (по массе %)
О – 63%
P – 1%
С – 21%
K – 0,27%
Н – 10%
S – 0,16 %
N – 3%
Na – 0,10 %
Ca – 2%
Cl – 0,08 %
металлы составляют 3% массы человека
Вычислить массу каждого химического элемента в вашем организме.
2.2.7. Вычислите массовые доли химических элементов в молекуле алкана,
плотность по водороду которого 15, и вы узнаете, на сколько процентов ответственность за сохранение здоровья зубов зависят от самого человека (бóльшая цифра), и сколько процентов гарантируют врачи – стоматологи.
2.2.8. Массовая доля неорганических веществ в костях человека составляет
22%. Массовая доля гидрофосфата кальция составляет 85%, а массовая доля костей в организме человека 16-18%. Определите массу,
гидрофосфата кальция и элемента кальция в организме человека
массой 70 кг.
2.2.9. Массовая доля костей человека составляет 20% от общей массы организма. На долю фосфата кальция, входящего в состав костей приходится 20% от массы костей. Зная свой вес, рассчитайте, сколько килограммов фосфата кальция содержится в вашем организме. Сколько
килограммов кальция содержится в нем?
2.2.10. Массовая доля йода в щитовидной железе составляет 0,12%. Масса
щитовидной железы 40г. Определить массу йода, которая содержится
в щитовидной железе.
2.2.11. Вычислить массу воды, находящуюся в вашем организме, если известно, что тело человека содержит 68% этого вещества. Укажите, в
каких органах сосредоточено больше воды.
2.2.12. Содержание брома в головном мозгу составляет 15 - 30 мг на 100 г
ткани. Масса мозга взрослого человека примерно 900 - 1200 г. Какая
масса брома содержится в головном мозгу?
15
2.2.13
Сколько монофосфата натрия NaF • NaPO3 содержится в тюбике зубной пасты массой 100г, если на упаковке есть информация, что содержание активного фтора 0,15%?
2.2.14
Стоматологи рекомендуют для профилактики кариеса ежегодно использовать 1,5 г. активного фтора. Сколько тюбиков зубной пасты
нужно израсходовать в год, чтобы обеспечить эту норму, если известно, что в тюбике массой 100г содержится 0,15 % активного фтора?
2.2.15
Установите формулу кристаллогидрата, массовая доля
сульфата
алюминия в котором составляет 0, 5135. Сульфат алюминия не лекарственный препарат, но применяется для очистки воды. При добавлении к воде небольшого количества сульфата алюминия и извести первоначально получается коллоидный раствор гидроксида алюминия, который затем коагулирует, давая объемистый студенистый
осадок, захватывающий в процессе своего образования взвешенные в
воде частицы и бактерии, и увлекает их на дно отстойника
2.2.16
Для изготовления таблеток и паст часто применяют тальк- силикат
магния. Он же используется в качестве присыпок. Установите его
простейшую формулу, если известно, что он содержит 31,75 % оксида магния, 63,49 % оксида кремния и 4, 76% воды
2.2.17
Дефицит движения приводит к нарушению фосфорно-кальциевого
обмена, что в конечном итоге приводит к мочекаменной болезни.
Камни, которые образуются в мочевых путях, имеют различный состав. Определите простейшую возможную формулу почечных камей, если известно, что в их составе кроме 6 моль воды, содержится
Мg-17,52% , N – 10,21%, H – 2,92, P – 22,63%, O – 46,72%
2.2.18. Горькая, или английская, соль (кристаллогидрат сульфата магния)
впервые была выделена из воды минерального источника в Эпсоме
— пригороде Лондона. Эта соль применяется в медицине при заболеваниях нервной системы, для снижения артериального давления, а
также как слабительное средство. Составьте формулу английской соли, если массовые доли химических элементов в ней составляют: 9,86
% (Mg), 13,01 % (S), 71,40 % (О), 5,73 % (Н).
2.2.19. Жизненно важной задачей является сохранение баланса молекулярного кислорода в воздушной среде. Котельная сжигает 2 тонны каменного угля в су- тки. Состав угля: С – 84%, Н – 5%, Н2О – 5%, S –3.5%
по массе. Учитывая, что 1 га березового леса в год дает 725 кг кисло16
рода, вычислите, с какой площади березового леса будет восполняться расходуемый на сжигание каменного угля в течение суток кислород?
3. Растворы
3.1. Приготовление растворов
3.1.1. Во время тренировок по ГО и ЧС в школе учащимся советуют в случае:
а) загрязнения атмосферы хлором можно защититься марлевыми повязками, смоченными 5% раствором питьевой соды и подняться на верхний
этаж здания школы;
б) загрязнения атмосферы аммиаком надеть марлевые повязки, смоченные 3% раствором уксусной кислоты и располагаться на первых этажах.
Как приготовить такие растворы массой по 500г.? Объясните эти явления с химической точки зрения
3.1.2. При оказании первой помощи при ожогах белым фосфором применяют
5% раствор соды. Сколько соды надо взять для приготовления 600 г раствора?
3.1.3. Перманганат калия –KMnO4 используется в медицине в виде 5% раствора для смазывания обожженных мест и как кровоостанавливающее
средство. Определить массу перманганата калия и воды, необходимых
для приготовления 50 г данного раствора
Более слабые растворы употребляются для полоскания рта и горла как
дезинфицирующее средство вследствие его высокой окислительной
способности
3.1.4. В медицине применяют спиртовой раствор тринитроглицерина, массовая доля которого 1%, в качестве сердечного лекарственного средства
(при стенокардии). Определить массу тринитроглицерина, необходимого для приготовления такого раствора массой 15 кг.
3.1.5. Раствор, массовая доля фенола в котором 0,5% широко используется
для дезинфекции. Определите массу воды и фенола, необходимых для
приготовления такого раствора массой 1,5 кг.
3.1.6. Раствор хлорида натрия 0,85 - 0,9% называется физиологическим раствором и применяется для внутривенных вливаний при больших кровопотерях. Определите массу воды и соли, необходимых для приготовления 5 кг данного раствора
17
3.1.7. Порошок «Регидрон» используют при обезвоживании организма. Одна
доза порошка содержит 3,5 г хлорида натрия, 2,5 г хлорида калия, 2,9 г
цитрата натрия и 10 г глюкозы. Перед употреблением дозу растворяют
в 1 л воды. Определите массовые доли всех компонентов порошка «Регидрон» в полученном растворе.
3.1.8. Почему при попадании бензина в желудок рекомендуют принять
внутрь растительное масло? Определите массовую долю (%) углеводородов в образовавшемся растворе, если после заглатывания 2г бензина пострадавший выпил 50г растительного масла.
3.1.9. Формалин содержит формальдегид (массовая доля 0,37) применяется
для дезинфекции. Рассчитайте, сколько молей формальдегида потребуется для приготовления 3 кг раствора. Какой молярной концентрации
соответствует эта массовая доля формальдегида в растворе?
3.1.10. АЦЦ - средство от кашля. Одна доза АЦЦ массой 3 г содержит 100 мг
ацетилцистеина и 2,9г сахарозы. Перед употреблением АЦЦ растворяют в 100 мл воды. Определите молярную концентрацию сахарозы в полученном растворе, если плотность раствора 1,01 г/мл.
3.1.11. Определите массу фтора в крови, содержащейся в организме человека
массой 80 кг, если кровь объемом 10 мл содержит фтор массой 0,010,07 мг, а массовая доля крови в теле человека составляет 8% (плотность крови 1,05 г/мл)
3.1.12. Какая масса пергидроля (30%-го раствора перекиси водорода Н2О2) и
воды потребуется для приготовления 100г 3% раствора перекиси водорода, используемого в медицине для обработки ран и ссадин. Объясните данный процесс с химической точки зрения.
3.1.13. Глюкозу в медицине часто используют в виде растворов различной
концентрации, которые служат источником жидкости и питательного
материала, а также способствуют обезвреживанию и выведению ядов
из организма.
Рассчитайте, в какой массе раствора глюкозы с массовой долей 5%
следует растворить 120 г. ее, чтобы получить раствор с массовой долей глюкозы 8%.
3.1.14. Фармацевт получил задание приготовить глазные капли, представляющие собой водный раствор сульфата цинка и борной кислоты (массовая доля сульфата цинка - 0,25 %, бор ной кислоты - 2 %). Опреде18
лите массы сульфата цинка и борной кислоты, которые необходимы
фармацевту для приготовления капель, если дистиллированной воды
он взял 200 мл.
3.1.15. Для обработки ран используют 5 %-ный спиртовой раствор йода, содержащий 2 % иодида калия. Для приготовления такого препарата используют 95 % - ный раствор этанола. Определите массовую долю воды в спиртовом растворе йода.
3.1.16. При язвенной болезни пациентам назначают пить 0,05 %-ный раствор
нитрата серебра. Суточная доза нитрата серебра составляет 0,1 г. На
сколько дней больному хватит 2л 0,05 %-ного раствора нитрата серебра? Плотность этого раствора считать равной плотности воды.
3.1.17. При пониженной кислотности желудочного сока больным назначают
разбавленную соляную кислоту, в которой массовая доля хлороводорода равна 8,2 % (р = 1,04 г/мл). В аптеке ее готовят из 37 %-ной соляной кислоты (р = 1,19 г/мл). Определите объем разбавленной кислоты, которую можно приготовить из 20 мл 37 %-ной соляной кислоты.
3.1.18.
Больной получил внутривенно в качестве противоаллергического
средства 10 мл 30 %-ного раствора тиосульфата натрия (р = 1,2 г/мл).
Сколько ионов натрия попало при этом в его организм?
3.1.19. Шестиводный кристаллогидрат хлорида кальция, поступающий в
аптеки, не используют для приготовления лекарств, так как он гигроскопичен и имеет непостоянный состав, что может привести к неточной дозировке. Из кристаллогидрата готовят 50 %-ный раствор
хлорида кальция, который в дальнейшем и применяют для приготовления лекарств. Определите массу кристаллогидрата, который потребуется для приготовления 50 %-ного раствора, если в распоряжении
фармацевта имеется 100 мл дистиллированной воды. Определите
массы воды и 50 %-ного раствора хлорида кальция, необходимых для
приготовления 100 г 10 %-ного раствора этого вещества.
3.1.20. В 184 г воды растворено 16 г. медного купороса. Какова массовая
доля сульфата меди (II) в полученном растворе? Раствор данной концентрации в медицине употребляют при ожогах кожи фосфором,
25% раствор сульфата меди (II) используется, как вяжущее и антисептическое средство - глазные капли;
3.1.21. Горькая, или английская, соль (кристаллогидрат сульфата магния
19
MgS04 • 7Н20) применяется в медицине как слабительное средство,
что связано с почти полной непроницаемостью стенок кишечника
для ионов Mg2+. Рассчитайте, сколько кристаллической соли и воды
необходимо взять для приготовления 400г раствора сульфата магния
с массовой долей 8%.
3.1.22. Определите массовую долю сульфата цинка в растворе, полученном
при растворении 25 г гептагидрата сульфата цинка - ZnSO4· 7 H2O, в
100г 4% раствора сульфата цинка. Сульфат цинка входит в состав
глазных капель как противовоспалительное средство.
3.1.23. При упаривании раствора сульфата натрия соль выделяется в виде
кристаллогидрата Na2SO4·10 H2O. Определить массу кристалллогидрата, который можно получить из 200 мл раствора с массовой
долей сульфата натрия 0,15, плотность которого 1,14 г/мл.
Na2SO4·10 H2O - глауберова соль, прозрачные кристаллы горьковатосоленого вкуса, применяется как слабительное средство, и как противоядие при отравлении солями бария и свинца, с которыми дает нерастворимые соли.
3.1.24. Какому количеству безводного сульфата натрия соответствует суточная доза микстуры, в 200 мл которой содержится 30 г кристаллогидрата сульфата натрия (Na2S04- 10Н2О). Суточная доза микстуры составляет 30 мл.
3.1.25. В насыщенном растворе хлорида железа (III) при нагревании растворили еще 5г соли, а затем охладили раствор до исходной температуры. Определите массу выпавших кристаллов гексагидрата хлорида
железа (III) – Fe Cl3· 6 H2O, если массовая доля безводной соли в исходном растворе 0,5. Раствор хлорида железа (III) используется в медицине как дезинфицирующее и крово-останавливающее средство.
3.1.26. Что вы знаете о насыщенных растворах? У многих речных рыб икра
ядовита, поэтому брюшную полость любой рыбы после потрошения
надо промыть насыщенным раствором поваренной соли. Объясните,
почему не используется просто чистая вода.
3.1.27. Суточная потребность в витамине D составляет 0.01мг. Определите,
будет ли соблюдена норма потребления витамина D, если принимать
один раз в день 5 капель 0,01%-ного раствора в масле. Объём одной
капли 0,04мл, плотность раствора 0,92 г/мл
3.2. Растворимость
20
3.2.1. Вычислить массу воды и безводного сульфата меди, необходимых для
приготовления насыщенного раствора, из которого при охлаждении от
100 до 20оС выпадает 100 г медного купороса СuSO4·5 H2O, если растворимость безводной соли при 20ос и 100оС равна 21 г и 75г. на 100 г
воды. Найдите материал о применении данного вещества, как лекарственного препарата и роли ионов меди в организме человека.
3.2.2. Растворимость нитрата свинца составляет при 0 оС - 28 г, а при 100оС –
125 г. Вычислить какое количество соли выделится из 200 г раствора,
насыщенного при 100оС и охлажденного до 0оС. Соединения свинца
ядовиты, они накопляются в организме и могут вызвать отравление
даже в острой форме.
3.2.3. Растворимость сульфата меди при 0оС 15 г на 100 г воды. Сколько
граммов насыщенного раствора сульфата меди можно приготовить из
100 г кристаллогидрата СuSO4·5 H2O? Растворы сульфата меди (0,25 0,5%) используют при лечении острых воспалительных заболеваниях
кожи.
3.2.4. Растворимость хлорида кальция при 00С и 210 С равна 60 и 75 г безводной соли на 100 г воды. Сколько гексагидрата хлорида кальция выделится при охлаждении 700 г насыщенного раствора от 210 до 00?
Раствор хлорида кальция применяется как противовоспалительное,
противоотечное, противоаллергическое средство, так как понижает
проницаемость стенок капилляров, так же оказывает успокаивающее
действие при лечении неврозов, бронхиальной астме, туберкулезе
3.3 Среда растворов
3.3.1.
Пурген (фенолфталеин) применяют как слабительное средство. Какую окраску приобретет пурген в растворах
 нашатырного спирта
 питьевой соды
 этилового спирта?
Ответ мотивируйте. Испытайте дома действие пургена на канцелярский клей. Как объяснить наблюдаемое явление?
3.3.2. Желудочный сок — это бесцветная жидкость, имеющая кислотную реакцию среды благодаря присутствию соляной кислоты НС1, которая
относится к числу сильных кислот. Рассчитайте рН желудочного сока, если массовая доля НС1 в нем составляет 0,5 %. Плотность желу21
дочного сока практически равна плотности воды.
3.3.3. В составе плазмы крови в результате обмена веществ могут накапливаться в виде ионов следующие соединения: гидрокарбонат натрия,
дигидрофосфат аммония, гидроксид и гидрофосфат аммония. Как в
этом случае устраняется кислая и щелочная среда? Какие компоненты будут взаимодействовать (попарно) для нейтрализации среды?
Напишите уравнения возможных реакций.
3.3.4. Аспирин (ацетилсалициловая кислота - СН3СООС6Н4СООН – сложный
эфир, образованный уксусной и салициловой кислотами) иногда
применяют в качестве консервирующей добавки. Возможно ли это
применение? Докажите, какие химические реакции могут происходить в процессе консервирования продуктов, и как это отразится на
химических свойствах препарата.
3.3.5. Многие микробы гибнут в щелочной среде. Подумайте, растворами
каких веществ, содержащихся на кухне или в аптечке, вы могли бы
пользоваться для создания щелочной среды при воспалительных заболеваниях ротовой полости, носоглотки (насморк, стоматит и т.д.)
3.3.6. В состав белков входят такие органические кислоты, как глицин
Н2N- СН2 - СООН, аспарагиновая НООС-СН2-СН(NН2)- СООН, лизин Н2N- (СН2)4- СН (NН2) – СООН. Какую окраску индикатора будут иметь растворы этих кислот, ответ поясните.
4. Задачи по уравнениям химических реакций
Знаешь ли ты, что…


в одной клетке организма человека и животных протекает одновременно около 2000 химических реакций
каждую секунду в нашем головном мозге происходит около 100 тыс.
химических реакций
4.1. Классификация органических и неорганических веществ, их химические свойства
Оксиды:
22
4.1.1. Запишите уравнения химических реакций:
а) окисления фосфора (V);
б) горения аммиака в отсутствии катализатора;
в) окисления аммиака в присутствии платинового катализатора;
г) разложения нитрата железа (III);
Уравняйте, сложите коэффициенты в уравнениях химических реакции и
вы узнаете:
а) в какое время у человека наивысшая работоспособность;
б) в какое время у человека наибольшее утомление;
в) в какое время у человека вечерний подъем работоспособности;
г) когда необходимо прекращать всякую деятельность;
Использование полученных знаний о биологических ритмах при составлении режима дня позволит достичь максимальной работоспособности и
повысить сопротивляемость организма к утомлению.
.
4.1.2. В состав цинковой мази, применяемой при кожных заболеваниях, входит оксид цинка, так как он обладает вяжущими, подсушивающими и
дезинфицирующими свойствами, а ванна с несколькими столовыми
ложками оксида магния снимает напряжение нервной и мышечной системы. С какими из предложенных веществ возможно взаимодействие
оксида цинка и оксида магния: СO2; Na2O; КОН; H2SO4; Н2O? Запишите уравнения возможных химических реакций.
4.1.3. N2O – «веселящий газ», в смеси с кислородом применяют как анестезирующее средство. Как вы понимаете, что данный оксид является несолеобразующим. Какие из предложенных названий возможны для данного оксида: монооксид азота, оксид диазота, оксид азота (I), закись
азота, диоксид азота?
4.1.4. Расставьте коэффициенты в уравнении химической реакции, протекающей между алюминием и кислородом, из букв, соответствующих коэффициентам, составьте слово, и вы узнаете, какой враг наряду с курением оказывает разрушающее действие на организм. 1 – а; 3-у; 2- м; 4ш; 5- г; 6- ф.
Основания
4.1.5. Гидроксид алюминия входит в состав адсорбирующего и обволакивающего средства, применяющего при язвенной болезни желудка и га23
стритах. Из предложенных реактивов (КОН; AlCl3; H2SO4; KNO3) выберите реактивы, необходимые для получения гидроксида алюминия, а
так же реактивы, характеризующие его химические свойства. Проведите возможные химические реакции, запишите уравнения химических
реакции в молекулярном и ионном виде.
4.1.6. .Для вещества, имеющего молекулярную формулу Са(ОН) 2 существует
множество названий. Выберите из перечня предложенных названий те,
которые ему соответствуют. Объясните суть названия: негашеная известь, гидроксид кальция, гашеная известь, пушонка, известковое молоко, известковая вода. Данное вещество в виде известковой воды применяется наружно и внутрь, как противовоспалительное, вяжущее, дезинфицирующее средство.
4.1.7. Бесцветный газ с резким запахом, при горении выделяет воду и азот.
10 %-ный водный раствор используют в качестве лекарственного средства при обмороке: выделяющийся из раствора газ раздражает нервные
окончания верхних дыхательных путей и рефлекторно возбуждает центральную нервную систему — человек приходит в сознание. Запишите
молекулярную формулу вещества. Объясните образование химических
связей при растворении газа в воде.
4.1.8.. При изжоге и болях в желудке используют средство «Маалокс», содержащее в 100 мл суспензии 3,49 г гидроксида алюминия и 3,99 г гидроксида магния. Сколько молей гидроксидов попадает в организм человека при приеме -1 столовой ложки (15 мл) препарата?
4.1.9.Среди веществ формулы, которых NH3∙ H2O; H2S; Ва(OH)2; С6Н5ОН;
NH2СН2СООН, выберите вещества, обладающие основными свойствами. Запишите уравнения возможных химических реакций с соляной
кислотой. Как данные вещества связаны со здоровьем человека?
Кислоты
4.1.10. Составьте уравнения химических реакций, и по количеству веществ,
участвующих в реакции вы сможете определить продукты, которые
а) стимулируют обмен веществ в мозге и этим облегчают процесс заучивания:
 карбонат натрия и соляная кислота:
1- морковь; 2- ананас; 3- горох; 4 – хлеб
б) облегчают восприятие информации и восстанавливают силы:
 алюминий с раствором серной кислоты:
1- помидор; 2- лимон; 3- грейпфрут; 4 – сосиски
24
в) нейтрализуют отрицательные эмоции:
 железо с хлором:
1- огурец; 2- банан; 3- клубника; 4 - яблоко
4.1.11. В составе желудочного сока содержится соляная кислота. Избыток ее
(повышенная кислотность) вызывает изжогу в организме. Если соляной кислоты ниже нормы, то у человека пониженная кислотность.
При «изжоге» в домашних условиях часто принимают питьевую соду. Запишите уравнения химической реакции. Возможно ли с помощью питьевой соды навсегда избавиться от «изжоги». Почему?
4.1.12.. При отравлениях медики советуют промыть желудок, используя
большое количество воды. Но вызывание рвоты и промывание водой
желудка противопоказано при отравлении серной кислотой. Почему?
Объясните правила техники безопасности при приготовлении растворов серной кислоты
Соли
4.1.13. Сульфат натрия (глауберова соль – Na2SO4. 10 H2O) – прозрачные кристаллы горьковато-соленого вкуса, применяется как слабительное
средство, и как противоядие при отравлении солями бария и свинца,
с которыми дает нерастворимые соли. Запишите уравнения возможных химических реакций в молекулярном и ионном виде.
4.1.14. Сульфат бария используют в медицине как рентгеноконтрастное средство, но в нем недопустима примесь карбоната бария. Известны случаи отравления, если в сульфате бария присутствовала примесь карбоната бария. Объясните причину отравления и как его избежать?
4.1.15. При прижигании горла использовался ляпис (нитрат серебра), но при
попадании его вовнутрь получается страшный ожог горла, желудка, кишок при мучительных болях. До приезда доктора больному дают раствор поваренной соли.
Почему? Запишите уравнение химической реакции.
4.1.16. При отравлении кислотами необходимо пользоваться щелочами. Но
щелочи действуют на организм разрущающе. Часто предлагают использовать такие вещества, как: а) мел, б) магнезию, в) известковое
молоко.
Что это за вещества? Объясните химическую сущность происходящих процессов.
25
4.1.17. При отравлениях тяжелыми металлами в качестве антидота часто
применяют тиосульфат натрия. Запишите уравнение химической реакции между тиосульфатом натрия и раствором хлорида ртути (II).
Объясните суть его использования.
4.1.18. При неправильном уходе за ротовой полостью зубы становятся
очень чувствительны к горячей и холодной пище, но эти ощущения
проходят, если два раза в день чистить зубы пастой, содержащей
фтор. Как с химической точки зрения объяснить этот факт?
Углеводороды
4.1.19. Йодоформ CH3I оказывает антисептическое действие, т. к. при соприкосновении с раненой поверхностью ткани окисляется окислительным ферментом каталазой крови с выделением йода, оксидов углерода и воды. Запишите уравнение химической реакции окисления
йодоформа атомарным кислородом.
4.1.20. Обсудите вопрос получения хлорэтана несколькими способами. Запишите уравнения химической реакции. Хлористый этил при попадании сжиженного газа на кожу быстро испаряется, происходит
сильное охлаждение, пользуется в медицине для местной анестезии
4.1.21. Хлороформ CHCl3 обладает сильным наркотическим и анестезирующим действием, применяется в медицине. Возможно ли получение
данного вещества из этана, уксусной кислоты. Запишите уравнения
возможных химических реакций.
4.1.23
При не выключенной газовой плите после ее использования, возникает угроза взрыва в квартире при зажжении спички. Запишите уравнения химической реакции. Вспомните правила пользования газовыми плитами.
4.1.24. Виновником взрыва в шахтах часто является метан. Запишите уравнение химической реакции. Объясните, при каких условиях это может произойти, учитывая химическую инертность алканов.
Кислородсодержащие
26
4.1.25. Для сохранения структуры зубных паст, понижения температуры ее
замерзания, пластичности и повышения стабильности образующейся
при чистке зубов пены в состав паст вводят многоатомные спирты:
сорбит, глицерин, пропиленгликоль.
Запишите молекулярные и структурные формулы этих соединений,
назовите их по международной номенклатуре.
4.1.26. Если в составе пасты присутствует гидрокарбонат натрия, то он
нейтрализует молочную кислоту и повышает эффективность профилактического действия пасты против кариеса. Запишите уравнение
происходящей химической реакции.
4.1.27. Ценным заменителем сахара для людей, страдающих диабетом, является сорбит, который можно получить из глюкозы в кислой среде
(HCl) при воздействии на нее цинком. Напишите уравнения соответствующих химических реакций.
4.1.28. Ксилит, пятиатомный спирт с холодящим сладким вкусом – заменитель сахара для больных диабетом. Составьте уравнение реакции получения ксилита из рибозы.
4.1.29.
В составе сливочного масла, являющегося важнейшим продуктом
питания человека, в отличие от других жиров, входит эфир глицерина с масляной кислотой. Напишите структурную формулу такого
эфира с олеиновой, пальмитиновой и масляной кислотами.
4.1.30.
В составе игристых виноградных вин обнаружен непрочный эфир
угольной кислоты и этанола. Напишите уравнения реакции образования такого эфира. Назовите его.
4.1.31. Подмоченный рис можно долго хранить без просушивания, обработав
его предварительно раствором пропионовой кислоты с массовой долей 0,03. Получите названный консервант, исходя из монохлорпропана.
4.1.32. Составьте структурную формулу лекарственного вещества
аспирина – ацетилсалициловой кислоты, если известно, что она получается путем взаимодействия салициловой кислоты (НО-С6Н4СООН) с уксусным ангидридам (СН3СО)2О и побочный продукт реакции – уксусная кислота.
27
4.1.33. Молочная кислота (СН3СНОНСООН) содержится в мышечных тканях, она накапливается при получении всех видов молочнокислых
продуктов, при солении, силосовании. В результате каких химических реакций она может образоваться? Запишите уравнения.
4.1.34. Используя следующие утверждения, составьте самостоятельно
задачи:
 в гомологическом ряду сила наркотического действия и токсичность
веществ возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле.
 разветвление углеродных цепей ослабляет наркотическое и токсическое действие, при замыкании цепей токсичность веществ возрастает.
 наличие кратных связей увеличивает химическую активность органических соединений, что в свою очередь не только обуславливает
усиление наркотического и токсического эффектов, но может изменить характер воздействия вещества, например, такое соединение обладает раздражающим действием.
Азотсодержащие
4.1.34. Диметиламин применяют в синтезе лекарственного препарата аминазина. С какими из предложенных веществ диметиламин будет взаимодействовать: H2; NaOH; HCl; H2O. . Запишите уравнения химических реакций.
4.1.36. Аминоуксусная кислота (глицин) – продается в аптеках как лекарственный препарат. Она играет большую роль в обезвреживании ядовитых
веществ, попавших в организм. Докажите двойственную функцию
данной кислоты. Напишите уравнения химических реакций.
4.1.37.
Кислота серин НОСН2 СН NH2 СООН входит в состав белков. Назовите ее по систематической номенклатуре. Сделайте прогноз ее химических свойств.
4.1.38. При замене в бензольном ядре двух мета - атомов углерода на атомы
азота, получается гетеросоединение – пиримидин. Запишите его структурную формулу. Пиримидиновое кольцо входит в состав многих биологически активных веществ (нуклеиновых кислот, некоторых витаминов, лекарственных препаратов). Кислородные производные пиримидина - урацил, тимин и цитозин входят в состав нуклеиновых кислот
(РНК и ДНК). Запишите структурные формулы:
Урацила – 2,4 диоксипиримидина
Тимина – 2,4 диокси-5- метил пиримидина
28
Цитозина – 2-окси-4 - аминопиримидина
Вычисления по уравнениям химических реакции
4. 2. Вычисления по данной массе веществ
4.2.1. Один из растворов, который не только хорошо утоляет жажду, но и
снижает на некоторое время потребность в питье, состоит из лимонной кислоты, хлорида кальция и хлорида калия. Можно заранее приготовить смесь сухих веществ: сахара 5 г, лимонной кислоты 2 г и
солей по 0,025 г на 1 л воды. Лимонная кислота способствует выведению из организма ионов Са2+, и хлорид кальция сохранит солевой
баланс организма.
Какое количество хлорида кальция получится при действии избытка
кислоты на 200 г карбоната кальция? Какая масса воды и углекислого
газа при этом выделится?
4.2.2. Когда человека мучает изжога, он пользуется питьевой содой. Еще
лучше, если он воспользуется лекарствами, содержащими в своем составе гидроксид магния. Вычислите массу гидроксида магния, требующегося на нейтрализацию 1,2 г соляной кислоты, вызвавшей повышенную кислотность желудочного сока.
4.2.3. Железо – важнейшая составная часть организма человека и животных.
Для лечения анемии, вызванной дефицитом железа в организме, и
для стимуляции работы кроветворных органов используют восстановленное железо. Вычислите массу железа, которая может быть
восстановлена алюминием из 1,5 моль оксида железа (III).
4.2.4. Пролившуюся в лаборатории ртуть можно собрать с помощью
бумаги или металлической пластинки, покрытой медью. Затем шарики ртути следует залить в вытяжном шкафу концентрированной азотной кислотой, а место, где была ртуть засыпать серой. Составьте
уравнения реакций. Какие продукты, и в каком количестве образуются при обработке 2 г ртути концентрированной азотной кислотой?
29
4.2.5. Человек за сутки выдыхает 1,2 кг углекислого газа. Сколько молей глюкозы может произвести при фотосинтезе растение из этого углекислого газа? Какова масса этого количества вещества глюкозы?
.
4.3.Вычисления, связанные с объемом веществ
4.3.1. При дыхании человек потребляет за 1 час 56 л кислорода (н.у.) Какая
масса глюкозы может окислиться в организме этим количеством кислорода?
4.3.2. Хлороформ применяют для наркоза. Определите массу метана и хлора,
необходимых для получения хлороформа объемом 500 мл, если его
плотность 1,48 г/мл.
4.3.3. Для проведения местной анестезии при хирургической операции необходимо приготовить газообразный этилхлорид объемом 5,6 л. Какой
объем этилена и хлороводорода для этого потребуется?
4.3.4. Пероксид натрия применяется на подводных лодках для поглощения
углекислого газа и пополнения запаса кислорода в воздухе. Какой
объем газа может вступить в реакцию с 78 кг пероксида натрия, и какой объем кислорода при этом образуется?
4.3.5. В лабораторных спиртовках этиловый спирт сгорает выделением углекислого газа и воды. Вычислите объем углекислого газа, который
накопился в химическом кабинете вместимостью 228 м 3, если на
каждом из 18 столов за время работы учеников сгорает 2,3 г спирта.
Рассчитайте объемную долю углекислого газа и поясните, окажет
ли он влияние на самочувствие учащихся, если учесть, что объемная доля углекислого газа в атмосферном воздухе составляет 0,03%,
а если его содержание выше 4% происходит раздражение дыхательных путей, возникает шум в ушах головная боль.
4.3.6. Подсчитайте, до какой величины понизится содержание кислорода от
обычного (21% по объёму) в воздухе комнаты объёмом 45 м 3 за 10
часов вследствие дыхания растений массой 4 кг и средней интенсивностью дыхания 12 мл кислорода на 1 г за сутки (условия нормальные).
4.3.7. Хлор – очень ядовитый газ. Для его поглощения в первых противогазах
30
использовали тиосульфат натрия. Реакция идёт по уравнению:
Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O = 2H2SO4 + 2NaCl + 6HCl. Какой объём
хлора может поглотить 4.74 г тио- сульфата натрия? Какой объём
концентрированного раствора соляной кислоты с массовой долей HCl
35% (ρ = 1.174 г/см3 при 20ºС) необходимо затратить на его получение?
4.4. Расчеты, связанные с растворами
4.4.1. Для рентгеновского исследования желудка больному дают выпить
суспензию сульфата бария. Почему используют именно сульфат, а не
хлорид? Как можно получить сульфат бария, используя серную кислоту? Какую массу 49% серной кислоты нужно взять для получения 100 г
сульфата бария?
4.4.2. Йодная настойка содержит 5% йода и 2% иодида калия (по массе). Суточная потребность организма в йоде 200 мкг (1 мкг = 10-6 г). Рассчитайте массу йодной настойки, в которой имеется эта порция йода. Как
доказать, что йодная настойка содержит иодид калия? Запишите уравнение химической реакции, определите массу осадка, выделившегося
при действии реагента на раствор, содержащий 2 г иодида калия.
4.4.3. Простейшим способом удаления пролившейся ртути является обработка загрязненного места йодной настойкой. Какую массу йодной
настойки, содержащей 5% йода, нужно использовать для уничтожения 2 г ртути?
4.4.4. В фармацевтической промышленности при дегридатации этилового
спирта при 1400 С в присутствии концентрированной серной кислоты
получают диэтиловый эфир. Какая масса этанола с массовой долей
96% нужна для получения диэтилового эфира массой 148 кг?
4.4.5. Суточная потребность в жирах для человека составляет по массе 106 163 г в зависимости от профессии. Какая масса глицерина и стеариновой кислоты образуется при ферментативном гидролизе месячной
нормы тристеарина?
4.4.6. Для рентгеноскопии желудка используют взвесь сульфата бария в воде.
Сульфат бария получают из минерала витерита, состоящего, в основном, из карбоната бария. Рассчитайте массу 35 %-ного раствора хло31
роводорода, который потребуется для полного растворения 100 г витерита, содержащего 5 % некарбонатных примесей. Определите массу 20 %-ного раствора сульфата натрия, необходимого для полного
осаждения ионов бария в виде сульфата из полученного раствора
хлорида бария.
5. Окислительно-восстановительные реакции.
5.1. Запишите уравнения химических реакции и по числу электронов, участвующих в процессе окисления, определите, как влияет окружающие
цвета на состояние человека:
1. Окисление алюминия:
красный: 1-грусть, 2-спокойствие, 3-активность и раздражительность, 4 – собранность
2. Взаимодействие цинка с соляной кислотой;
желтый: 1- рассеянность, 2-активность и оптимизм,
3-пассивность и слабость, 4 – тоска
3. Взаимодействие железа с хлором:
зеленый: 1- возбуждение, 2 -агрессивность,
3- спокойствие, 4 – утомление
4. Горение серы:
синий: 1-агрессивность, 2-открытость,
3- раздражительность, 4 – нежность
По мнению ученых, цвет и интерьер комнаты отражают привычки
человека, во многом определяя его настроение и самочувствие. Выбирая цветовую гамму комнаты, надо принимать во внимание и ее
освещенность. Достаточная освещенность снимает утомление .
5.2.
Сера и ее соединения являются лекарственными препаратами. Напишите не менее шести различных реакций, в которых сера меняет свою
степень окисления
5.3.
Соединение серы, обладающее лишь восстановительными свойствами,
применяют в медицине для лечения ревматизма и кожных заболеваний, но в смеси с воздухом оно ядовито и взрывоопасно. Соединение
серы, обладающее окислительными свойствами, энергично поглощает
воду из воздуха и опасно для жизни человека. Запишите формулы этих
соединений и уравнения окислительно-восстановительных химических
реакций.
5.4.
При отравлении сероводородом пострадавшему дают подышать увлажненной хлорной известью, из которой выделяются небольшие ко32
личества хлора. При отравлении бромом дают вдыхать пары аммиака.
Запишите уравнения возможных химических реакций
5.5
Какие вещества, находящиеся в домашней аптечке, как дезинфицирующие препараты, используются для получения кислорода. Запишите
уравнения химических реакций и условия их проведения
5.6
В домашней аптечке хранятся такие вещества как перманганат калия,
нашатырный спирт, этиловый спирт. Обсудите возможность взаимодействия между ними. Напишите уравнения возможных реакций, укажите условия, в которых они протекают. Что вы знаете об их использовании, как медицинских препаратов?
5.7. Используя вещества из домашней аптечки, ученик попытался провести
химические реакции. Какие вещества ему необходимо взять, и при каких условиях провести химические реакции, если он предполагает получить следующие вещества (все продукты реакции указаны без коэффициентов):
 MnO2 + СН3СНО + КОН + H2O
 MnO2 + N 2 + KOH + H2O
5.8. В йодной настойке могут происходить следующие превращения:
J2 + H2O = HJ + HJO (окислитель);
Спирт + окислитель → альдегид → кислота→ эфир.
Напишите уравнения реакций и назовите образующиеся вещества.
5.9 Глюкозу подвергли полному окислению при помощи перманганата
калия и серной кислоты. Запишите уравнение химической реакции,
используя метод полуреакций (ионно-электронного баланса). Объясните, как образуется глюкоза в живых организмах (растениях) и какова ее роль.
6. Вычисления на избыток веществ.
6.1. При недостатке в организме человека цинка происходят замедление роста, нарушение кожного и волосяного покрова. Вычислите массу сульфата цинка, составляющую годовую физиологическую потребность организма человека, которая образуется при взаимодействии 0,14 г цинка с
серной кислотой массой 0,16 г.
33
6.2. Рассчитайте массу питьевой соды (гидрокарбоната натрия), используемой в медицине для полоскания и ингаляций, которая может образоваться при пропускании 2,64 г углекислого газа через раствор, содержащий
2г гидроксида натрия.
6.3. Очищенная сера в совокупности с некоторыми органическими добавками
(вазелин, персиковое масло) применяется в медицине для лечения различных кожных заболеваний и как антисептик. Запишите уравнения химических реакций горения серы в избытке кислорода.
Вычислить массу оксида серы (VI), полученного при горении 128 г серы
в 120 л кислорода.
6.4. Хлорид аммония (нашатырь) применяется как диуретик и отхаркивающее
средство NH4Cl
Какую массу хлорида аммония можно получить при взаимодействии 30г
аммиака с 75 г хлороводорода?
6.5. Фосген (СОCl2) – ядовитый газ с удушливым запахом действует на слизистые оболочки и органы дыхания человека и животных. В первую мировую войну применялся как боевое отравляющее вещество. Какой объем фосгена можно получить взаимодействием 20л хлора и 10л угарного
газа? Запишите возможную структурную формулу фосгена.
7. Выход продукта.
7.1. Аммиак – вещество, которое является продуктом жизнедеятельности
живых существ.
- найдите материал об образовании аммиака в организме человека;
- вспомните промышленный способ получения аммиака;
- для получения 64 г аммиака потребовалось 12 г водорода. Вычислить
массовую долю выхода продукта;
- какой объем аммиака может быть получен при взаимодействии 20 л.
азота с избытком водорода, если объемный выход продукта составляет 80
% от теоретически возможного?
7.2. Известно, что глицерин применяют в производстве вин, медицине, фармацевтической промышленности. Вычислите массу глицерина, полученного гидролизом 10 моль жира тристеарида, если практический выход
продукта составляет 75% от теоретически возможного.
34
7.3. В конце гарантированного на этикетке срока хранения жира может появиться кислый вкус. Это следствие гидролиза жира. Запишите уравнение
химической реакции в общем виде. Вычислите, какая масса глицерина
может быть получена, если для гидролиза потребовалось 540 кг воды, а
выход его 80%.
7.4. Из ацетилена объемом 3,36 л (н.у.) получили 2,5 л бензола. Плотность
бензолы 0,88 г/л. Определить массовую долю выхода продукта.
Бензол физиологически весьма активен, пары его при высоких концентрациях действуют на центральную нервную систему, жидкий бензол
сильно раздражает кожу.
7.5. Хлорид аммония и гидроксид аммония применяются в медицине и имеют следующие названия: нашатырный спирт и нашатырь. Запишите молекулярные формулы и определите соответствие их названиям. Какую
массу хлорида аммония можно получить из аммиака объемом 10л, если
массовая доля выхода продукта составляет 80%?
7.6. При взаимодействии салициловой кислоты (НО-С6Н4- СООН) с уксусным
ангидридам (СН3СО)2О получают ацетилсалициловую кислоту, известную в медицине под названием аспирин. (СН3ОС-О-С6Н4-СООН) и уксусную кислоту.
Какую массу аспирина можно получить из 690 кг салициловой кислоты,
если массовая доля выхода продукта составляет 75%?
7.7. Вычислите, какой объем 10% раствора хлороводорода в воде (плотность
1047 кг/м3) можно получить из 58,5 кг хлорида натрия, если выход хлороводорода равен 68% от теоретического. Соляная кислота (раствор хлороводорода) образуется в желудке (0,2%) .При избытке ее, возникает
«изжога». Предложите быстрый способ избавления от изжоги в домашних условиях.
7.8. Парниковый эффект – постепенное потепление климата на планете в результате увеличения концентрации парниковых газов (CO2, CH4, O3 и
другие), которые препятствуют уходу длинноволнового излучения от поверхности зем- ли. Одним из основных источников углекислого газа является сжигание ископаемого топлива. Какой объём оксида углерода (IV)
получится в газогенераторе из 1 т угля, содержащего 92% углерода, если
потери в производстве будут равны 15% (н.у)?
8. Вычисления на смеси веществ.
35
8.1. При взаимодействии 7,8 г. смеси метанола и этанола с металлическим
натрием выделилось 2,24 л газа (н.у). Определите состав исходной смеси
в массовых долях.
Метанол и этанол подавляют активность центральной и периферической
нервной систем, метанол даже в малых количествах (5-10 мл) вызывает
потерю зрения.
8.2. Лишившись трех граммов железа из организма, человек прекратил бы
свое существование. Гемоглобин – соединение железа с белком – является разносчиком кислорода в организме. Магния в организме человека содержится до 19 г, ионы магния образуют в клетках комплексы с нуклеиновыми кислотами. Магний одни из основных активаторов ферментативных процессов
При взаимодействии 10,4 г смеси железа и магния с соляной кислотой
выделилось 6,72 л газа (н.у). Определите массу каждого металла в смеси.
8.3. Нитрат серебра обладает противомикробными свойствами и применяется
при лечении кожных язв, а также при поражениях слизистых оболочек
глаз (конъюнктивит) и гортани (ларингит), его используют для прижигания бородавок. Доказать наличие ионов серебра можно при помощи галогенид – ионов.
При действии нитрата серебра на раствор, содержащий 6 г смеси бромидов натрия и калия, было получено 10, 46 г бромида серебра. Определить
массу каждой соли в смеси.
8.4. На омыление 5,6 г смеси этиловых эфиров уксусной и муравьиной кислот
потребовалось 25,96 мл. раствора с массовой долей гидроксида натрия
10% (ρ = 1,08). Найти массовые доли эфиров в смеси.
Сложные эфиры с небольшой относительной молекулярной массой часто
имеют цветочный или фруктовый запах, их применяют как ароматизаторы в пищевой промышленности.
9. Энергия.
Организм человека — это уникальный «химический комбинат», в котором
протекает множество разнообразных химических реакций, Согласно закону
сохранения энергии человеку необходимо поддерживать некоторый запас
энергии. Расход энергии, как известно, восполняется посредством питания.
Главные компоненты пищи — углеводы, белки, жиры. В результате пищеварения эти вещества превращаются в более простые и разносятся кровью во
все клетки организма, где окисляются кислородом, доставляемым кровью из
легких. Конечные продукты реакций окисления — углекислый газ и вода,
36
параллельно идет образование продуктов неполного окисления, которые также выводятся из организма. Процесс окисления органических веществ в клетках организма служит основным источником энергии, необходимой человеку.
В соответствии с законом Гесса суммарный тепловой эффект реакции окисления не зависит от пути реакции (от ее механизма), т. е. от числа и сложности
промежуточных стадий, и является постоянной величиной для каждой конкретной реакции.
9.1. Рассчитайте, на сколько градусов поднялась бы температура вашего тела
после стакана сладкого чая, если бы весь поступивший с чаем сахар сразу
окислился в организме до углекислого газа и воды. В расчетах следует
принять, что в одной чайной ложке содержится 10 г сахара; теплоемкость
тела равна теплоемкости воды и составляет 4,2 кДж/(кг • К); тепловой эффект реакции окисления сахарозы равен 5650 кДж/моль; масса человека
60 кг.
9.2. При сжигании 1 моль глюкозы выделяется 2816 кДж теплоты. Какой
запас энергии содержится в 100г 5% раствора глюкозы?
9.3. При окислении в организме человека жира массой 1г выделяется 38,9
кДж теплоты. Рассчитайте, сколько теплоты образуется в организме человека за месяц, если суточная норма жиров по массе составляет 106 г.
9.4. Для превращения 1 молекулы углекислого газа в глюкозу при фотосинтезе затрачивается в среднем 12 квантов оранжево – красного света. Какое
количество этих квантов затратится на получение 1 кг глюкозы?
9.5. Аденозинтрифосфат, участвующий в процессе переноса энергии в организме, представляет собой нуклеотид, построенный из аденина, рибозы и
цепи из трех молекул фосфорной кислоты (соединенных друг с другом по
схеме образования ангидрида) напишите структурную формулу аденозинтрифосфата.
9.6. Почему при окислении жиров выделяется больше энергии, чем при окислении крахмала?
9.7. Съедая плитку шоколада массой 100г, человек получает 529 ккал (1 ккал
= 4, 184 кДж). Рассчитайте массу алюминия, который, вступая в реакцию,
производит такой же тепловой эффект:
2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al 2O3 + 854 кДж
Шоколад достаточно богат оксидантами, что омолаживает, предупреждает некоторые болезни и сохраняет красоту. В нем много никеля, важного
производного для гормонов. Содержащийся в шоколаде какао – порошок
уменьшает риск сердечных заболеваний. Все это касается в большей сте37
пени горького шоколада
9.8. В живом организме происходит окисление глюкозы кислородом воздуха, и выделяемая энергия постепенно накапливается в клетках в виде
АТФ. Под действием микроорганизмов молекулы глюкозы способны
расщепляться на более мелкие, что нашло большое применение в пищевой промышленности и в сельском хозяйстве. Определить тепловой эффект химической реакции а) окисления
б) спиртового брожения глюкозы, если теплоты образования глюкозы 1263,0 кДж / моль, спирта
277,6 кДж / моль, воды 285,8 кДж/моль, углекислого газа 393, 5 кДж /
моль.
9.9. Баритовая вода – насыщенный водный раствор гидроксида бария применяют для поглощения углекислого газа. Приведите примеры возможного
практического применения баритовой воды. Рассчитайте по термохимическому уравнению BaO + Н2О = Ва (ОН)2 +73 кДж сколько выделится
энергии при гидратации 30,6 г оксида бария.
9.10. При гниении органических веществ образуется сероводород (запах тухлых яиц). В смеси с воздухом он взрывоопасен, ядовит.
По термохимическому уравнению окисления сероводорода
2H2S + 3O2 = 2 SO2 + 2 Н2О + 1123 кЖд вычислить количество теплоты,
которое выделится:
а) при сгорании 3,4 г сероводорода;
б) при образовании 6,4 г SO2;
в) при сгорании 5,6 л (н.у.) сероводорода;
г) при образовании 110 л SO2 (н.у.).
9.11.
Том гнался за Джерри примерно 30 минут, пока не понял, что сил у
него больше не осталось. Сколько граммов глюкозы израсходовали
мышцы его ног, если известно, что при беге со средней скоростью мышцы ног за 1 минуту расходуют около 24 кдж (6 ккал) энергии?
10. Нахождение молекулярной формулы.
10.1. В составе исследуемой средней соли содержатся катионы меди. Считают, что дефицит ионов меди в человеческом организме служит причиной
раковых заболеваний.
38
При термическом разложении 1 моль данной соли образовалось 8 г оксида меди (II), 4,48 л оксида азота (IV), и 1,12 л кислорода. Определите молекулярную формулу соединения.
10.2 При термическом разложении 6,62 г нитрата тяжелого металла (II), избыток которого вызывает отравление человеческого организма, выделилось 1,12 л (н.у.) смеси кислорода и оксида азота. Определите молекулярную формулу нитрата металла.
10.3 При сжигании 1,7г неизвестного вещества в кислороде образовалось
3,2г оксида серы (IV) и 0,9г воды. Установите формулу вещества, если
известно, что оно легче аргона. Водный раствор данного вещества применяют для лечения ревматизма и кожных заболеваний. Оно выделяется
при разложении органических веществ.
10.4. При сгорании 4,4 г углеводорода выделилось 13,4 г оксида углерода
(IV). Это вещество используется в быту, определив его молекулярную
формулу, вы можете сказать, где именно и как с ним обращаться.
10.5. Это вещество применяется в производстве лекарственных препаратов,
но пары его при высоких концентрациях действует на центральную
нервную систему, жидкий сильно раздражает кожу. Определите его молекулярную (если возможно, то и структурную) формулу, если известно,
что при сгорании 19,5 г этого углеводорода, образовалось 66 г углекислого газа. Относительная плотность паров его по воздуху 2,69.
10.6. При сжигании 5,4 г неизвестного вещества образовалось 1.8г воды,
4.48л углекислого газа и 2,24 л азота. Плотность паров этого вещества по
водороду 13,5 . определите формулу вещества. Это сильный яд, ядовиты
и соли, которые образует данное вещество.
11. Качественные задачи.
Качественные задачи – это задачи на определение состава вещества (какие
ионы или функциональные группы имеются в составе вещества), при помощи качественных реакций возможно определение и состава смесей.
Для решения качественных задач необходимо знать физические и химические
свойства основных классов неорганических и органических веществ, реактивы для определения качественного иона.
Ионы обладают разными свойствами: имеют цвет, с определенными другими
ионами образуют осадки различного цвета и вида, растворимые в кислотах
39
или щелочах, на этом и основано их определение.
При решении качественных задач необходимо четко представлять последовательность действий, в этом вам поможет оформление работы в виде таблицы:
Используемые
реактивы
лакмус
BaCl2
NaOH
Исследуемые вещества
Na2SO4
H2SO4
синий
Нет изменений
фиолетовый
Белый осадок
красный
Белый
осадок
Вывод
Пр. № 2 - H2SO4
Пр. №1- NaOH
Пр. № 3 - Na2SO4
При распознавании веществ необходимо помнить:
- нельзя проводить опыты в пробирке с исследуемым веществом
- подумать над тем, нельзя ли для определения воспользоваться каким-то
одним реактивом
- если дано несколько веществ, нельзя ли обойтись без использования дополнительных реактивов.
- иногда необходимо нагревание веществ, для чего пробирка закрепляется в верхней трети держателя, нагревается в наклонном положении (отверстие направлено в сторону от рядом сидящих) в верхней части пламени, не касаясь дном пробирки фитиля.
11.1. В пробирках выданы растворы средних солей, имеющих разную окраску: голубой, светло-зеленый (салатовый), жёлтый, которую определяют
катионы данных солей Известно, что растворы этих солей образуют
белый осадок с раствором нитрата бария. Проведите соответствующие
опыты. Запишите возможные молекулярные формулы. Выясните значение катионов для организма человека.
11.2.
При исследовании растворов неизвестных солей при помощи реактива нитрата серебра, ученик получил следующие результаты:
Реактив
- AgNO3
Пробирка №1
Белый творожистый осадок
Пробирка №2
Светло-желтый творожистый осадок
Пробирка №3
Желтый творожистый осадок
Пробирка №4
Изменений не наблюдается
В состав солей входит катион- антагонист по действию в организме человека катиону натрия. Запишите формулы исследуемых солей. Докажите результаты исследования опытным путем.
11.3. Проведите качественный анализ раствора хлорида бария. Как свойство
ионов бария образовывать осадок с сульфат - ионами используется в
медицине.
40
11.4. Определите каждое из трех предложенных веществ без использования
дополнительных реактивов: сульфат цинка, гидроксид натрия, хлорид
бария. Составьте план исследования веществ. Какое из данных веществ
применяется в медицине как лекарственное средство?
11.5. Определите в пробе воды наличие ионов Pb2+, Fe3+, Ca2+. Пользуясь
таблицей «Роль ионов в организме человека, прочтите об их значении
для человека. Ионы свинца содержатся в мышечной, костной ткани человека, а так же в крови. Но 1 мг- токсическая доза для организма, а
доза в 10 г является смертельной.
11.6. При выпечке хлеба часто используется питьевая сода или гидрокарбонат аммония. Докажите их действие опытным путем. Возможно ли
применение в данных целях гидросульфата аммония. Ответ подтвердите уравнениями химических реакций.
11.7. В трех пробирках №1, №2, №3, находятся растворы солей, содержащие
катионы Са2+, Na+ и анионы СО32-, Cl-. Запишите возможные формулы
солей. Определите, в какой пробирке какое вещество. Какую роль играют данные ионы в организме человека?
11.8. В пробирках находятся растворы, каждый из которых содержит катионы
Ba2+, Zn2+, Na+, NH4+. Установите, в какой из пробирок находится раствор каждого катиона, пользуясь раствором щелочи. Для более правильного определения можете использовать одну из кислот. На основе
того, что три вещества применяются как лекарственные препараты,
предположите какой из анионов может входить в состав каждого раствора.
11.9. Токсичность тяжелых металлов объясняется их способностью вызывать
денатурацию (разрушение) белков. Объясните, почему токсическое
действие солей тяжелых металлов тем выше, чем выше их растворимость в воде. Как можно экспериментально подтвердить токсическое
действие ионов свинца.
11.10. В трех пробирках находятся растворы глицерина, глюкозы и формальдегида. Распознайте их при помощи одного реактива. Как используются данные вещества в жизнедеятельности человека.
11.11. Для консервирования продуктов часто используется уксусная кислота.
Возможно ли хранение консервированных продуктов в оцинкованной
или алюминиевой посуде? Ответ подтвердите практическими опытами.
41
11.12. Почему оливковое масло храниться дольше подсолнечного?
11.13. Как определить старое растительное масло?
11.14. Как, не разбивая яйцо, можно определить, свежее оно или белок находится в нем в стадии разложения?
11. 15. Как с помощью «свинцовой» бумажки Pb (NO3)2 определить, свежа ли
поступившая на анализ рыба (мясо) или она начала портиться?
11.16. Почему глицерин можно применять в качестве добавки в кондитерские
кремы?
11.17. В организме человека всегда содержится молочная кислота, образуемая
из глюкозы. При повышенной физической нагрузке ее количество значительно возрастает, и часть ее выделяется через кожу. Качественной
реакцией на молочную кислоту может быть реакция с хлоридом железа (бледно- желтое окрашивание). Сделайте смыв с кожи учащихся до и
после уроков физкультуры и подтвердите данное утверждение. (1 мл
смыва + 2 капли 1% р-ра хлорида железа).
II. Нестандартные задачи
1.Что мы едим.
Чаще всего химические элементы в организм поступают вместе с пищей, вы
можете сами рассчитать, сколько вам необходимо употреблять тех или иных
пищевых продуктов, чтоб восполнять определенную норму элементов в организме.
Задание
Решите задачи:
1. В 100 г кураги содержится 2,034 г калия. Сколько кураги нужно
съесть, чтобы получить суточную норму калия (1400-7400 мг.)?
2. В куске белого пшеничного хлеба 0,8 мг железа. Сколько кусков
нужно съедать в день для удовлетворения суточной потребности в
этом элементе (?
3. Человеку в день требуется 1г кальция. Сколько стаканов молока
нужно выпивать ежедневно для снабжения организма этим элементом, если 1 стакан молока содержит 280 мг кальция?
42
4.
В суточный рацион взрослого человека должен обязательно входить
белок массой 120г. Массовая доля белка в мясе 20%, в рыбе 18%, в
сыре – 34%. Какую массу мяса нужно съесть человеку, чтобы обеспечить организм суточной нормой белков? Сделайте пересчет для
рыбы и сыра.
5.
В состав плодов гороха входит белок с массовой долей 26%, в состав
сои – 65%. Эти белки содержат все нужные организму кислоты. Какую массу гороха нужно включить в рацион, чтобы удовлетворить
суточную потребность (120г) организма в белке? Сделайте подобный
расчет для сои.
6.
Суточная потребность человека в фосфоре составляет по массе 1г.
Массовая доля содержания фосфора в продуктах питания (%) в мясе
- 0,204, в яйцах – 0,224, в сыре – 0,701. Какую массу каждого продукта нужно ввести в рацион, чтобы удовлетворить суточную потребность организма в фосфоре?
7.
Суточная потребность организма в кальции составляет 1 г. Эту потребность можно удовлетворить за счет молока. Массовая доля кальция в коровьем молоке составляет 0,13%, а в козьем 0,14%. Какую
массу молока нужно ввести в суточный рацион для удовлетворения
потребности организма человека в кальции?
Результаты исследований ученых показали, что ежедневный прием
молока уменьшает риск возникновения кариеса
8.
Ортофосфат кальция составляет минеральную основу костей и зубов.
Другие соединения кальция участвуют в нервной и мышечной деятельности, входят в состав тканевой жидкости, ядер и стенок клеточной ткани живого организма. Кальций уменьшает аллергические реакции. Суточная потребность организма в кальции составляет от 0,8
до 2 г. Источниками кальция служат молоко, кефир, творог, сыр, рыба, фасоль, петрушка, зеленый лук, а также яйца, гречка и овсянка,
морковь и горох. Обеспечит ли суточную потребность организма в
кальции добавление в пищу 1 г карбоната кальция при условии его
полного усвоения?
9.
Фтор поступает в организм человека с водой и продуктами питания.
В некоторых районах содержание фтора в питьевой воде составляет 2
мг/л. рассчитайте массу фтора, попадающую в организм человека
ежедневно, если он потребляет примерно 2 л воды в сутки. Напишите
уравнения диссоциации фторида натрия и укажите, в каком виде
фтор поступает в организм. К чему может привести избыток фтора в
организме?
43
2. Витамины
Термин витамин был предложен русским ученым Луниным и переводится как амины жизни (vitos – жизнь). Этим подчеркнута значимость этих соединений для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Амины – это соединения, содержащие азот.
Витамины – это незаменимые факторы питания органического происхождения, присутствующие в пище в малых количествах, не являющиеся пластическим материалом, но участвующие в регуляции
биохимических и физиологических процессов. К витаминам и витаминоподобным соединениям относится около 20 соединений, которые делятся на две большие группы.
Жирорастворимые витамины (A, D, Е, К) накапливаются в организме,
а водорастворимые необходимо употреблять постоянно, так как они
выводятся из организма (С, группы В, РР, фолиевая и пантотеновая
кислоты)
Не один биохимический процесс не может обходиться без витаминов,
самостоятельно же наш организм их не может синтезировать, поэтому витамины постоянно должны поступать в наш организм.
Причиной авитаминоза – недостатка витаминов может быть неправильное питание, физическое или психическое перенапряжение, работа с вредными веществами, нарушение обмена веществ, острые
хронические инфекционные заболевания.
Чтобы избежать потери витаминов необходимо:
- потреблять как можно свежие продукты;
- для мытья, вымачивания и приготовления использовать меньше
воды;
- лучше есть овощи сырыми;
- по возможности не снимать кожуру с овощей и фруктов;
не выливайте, используйте овощной отвар – там много витаминов;
- избегайте длительного приготовления овощей;
- предпочитайте замороженные продукты консервированным, в
замороженных остается больше витаминов.
Решите задачи
1. Вычислите, какую часть лимона необходимо съедать ежесуточно для
того, чтобы восполнить потребность организма в витамине С (50-100
44
мг). В расчетах следует принять, что масса лимона равна 100 г; содержание витамина С (аскорбиновой кислоты) в лимоне составляет 0,5
%
2. Недостаток в организме никотиновой кислоты (витамина РР) вызывает вялость, раздражительность, подавленное настроение. В сутки его
потребность для мальчиков в возрасте 15-18 лет (в мг) численно равна 0,5 моль атомов кальция, а для девочек примерно 0,2 моль атомов
фосфора. Вычислите суточную потребность витамина РР.
Для его восполнения в организме употребляйте в пищу гречневую кашу,
печень, почки, хлеб грубого помола, финики.
3. Содержание витамина С ( в мг) в 100 г клюквы численно равно 0,1
моль карбоната кальция. Суточная потребность в витамине С в среднем 60 мг. Сколько клюквы необходимо ежедневно для увеличения
потребности сопротивляемости организма инфекциям.
4. Суточная потребность в витамине D составляет 0.01мг. Определите,
будет ли соблюдена норма потребления витамина D, если принимать
один раз в день 5 капель 0,01%-ного раствора в масле. Объём одной
капли 0,04мл, плотность раствора 0,92 г/мл.
4. Транспортная система организма - кровь:
Кровь – своеобразная ткань организма, она служит «транспортной системой», переносящей в организме необходимые питательные вещества и кислород. Следовательно, она содержит множество различных ионов.
Содержание металлов в крови
Компоненты
Содержание элементов в (мМ -миллимоль)
крови
s - элементы
d – элементы
Na+
K+
Mg2+ Ca2+ Mn Fe
Co
Cu2+ Zn2+
Кровь (вся)
85,2
44,5 1,57 2,18 8,59 0,71 14,8 138,4
Кровяные
20,9
94,9 2,72 1,46 18,6 _
11,9 тельца
Плазма
141,3 4,11 1,13 0,73 _
18,3 47,2
(92% воды)
Сыворотка
140,1 5,06 0,87 2,42 23,3 18,1 226,5
Оказывается, в организме человека содержится некоторое количество и драгоценных металлов
МеСодержание в %
ЕжеТоксиЛе45
Mo
В
крови
нет
талл
Ag
Au
мышцы
кости
Кровь
м/л
(0,009-0,28)
• 10-4
-
(0,01-0,44) •
10-4
0,016 •10-4
< 0,003
0,1-4,2•10-4
дневный
прием с
пищей
0,00140,05 мг
-
ческая
доза
тальная
доза
60 мг
1,36,2 г
Нетоксичен
Выяснено:
 при стрессе возрастает содержание цинка в крови;
 незадолго до инфаркта повышается содержание никеля и марганца;
 при атеросклерозе в венозной крови повышается содержание Mn
и Fe и снижается содержание Ni и Со, а в артериальной крови
понижается концентрация Zn, Mn,Cu,Co,Mo и увеличивается содержание Pb,Cr,Al;
 при гипертоническом кризе в крови уменьшается Co и Zn;
 сахарный диабет сопровождается падением в крови концентрации Mn;
 при пневмонии понижается содержание в крови Co;
 полагают, что жесткая вода негативно влияет на заболевания
сердечно – сосудистой системы, по-видимому, повышенное содержание кадмия, кальция, магния и ванадия неблагоприятны
для деятельности сердца;
 при ишемической болезни в сыворотке крови снижается содержание Zn;
 положительное действие на деятельность сердца оказывают
также марганец, хром, серебро и цинк, а совместное действие
меди и титана вызывает противоположный эффект;
 у агрессивных людей в волосах обнаруживается повышенное содержание свинца, железа, кадмия, кальция, меди и понижение
цинка, лития, кобальта.
Задание:
1. В разделе растворы отыщите задачи, связанные с кровеносной системой и решите их.
2. Составьте свои задачи, пользуясь таблицей по содержанию металлов
в крови.
3. При изучении химии вы оперировали такими понятиями, как вещество, смесь, раствор. Применимы ли они при характеристики крови?
4. Решите задачу. В одной капле крови содержится около 250 млн.
эритроцитов. Каждый эритроцит содержит приблизительно 2.9·10 -8
46
мг гемоглобина. Молярная масса гемоглобина порядка 67000 г/моль.
Каждая молекула гемоглобина содержит 4 атома железа. Какую массу железа может содержать одна капли крови? Сколько молекул кислорода присоединяет 1 молекула гемоглобина?
5. О многом понемногу.
Большое влияние на здоровье людей оказывает минеральный состав почвы:
 в степных районах Украины в почве понижено содержание цинка, кобальта, йода, что ведет к близорукости;
 пониженное содержание в Краснодарском крае в почве марганца,
молибдена, меди, хрома является причиной заболевания раком
кожи;
 таежно-лесная нечерноземная зона России характеризуется недостатком кальция, фосфора, калия, кобальта, меди, йода, молибдена, цинка, но избытком стронция и марганца;
 в лесостепной и степной черноземной зоне наблюдается недостаток марганца, калия, плохо сбалансированы с другими элементами йод, цинк и молибден;
 сухостепная, полупустынная и пустынная зоны отличаются повышенным содержанием бора, цинка, сульфатов, часто – стронция, но относительно низким содержанием йода, меди, иногда
кобальта.
Задание:
4. Проанализировав состав почв обсудите:
- как избыток и недостаток отдельных минеральных веществ
скажется на здоровье проживающих там людей;
- какие меры принять для предотвращения заболеваний;
- составьте задачи, используя данную информацию.
6. Химия и гигиена
«Человек здоров, пока здоровы его зубы» - утверждали древние. Кариес и
пародонтоз – самые распространенные заболевания зубов. По статистике
только 3% людей генетически не склонны к этим заболеваниям, в основном,
это люди негроидной расы. Они развивается под влиянием микроорганизмов,
которые вырабатывают молочную кислоту из остатков пищи, особенно углеводной. Любой дефект эмали зуба (ее состав близок к минералу гидроксидапатиту Ca5OH(PO4)3) приводит к проникновению микроорганизмов во
47
внутренние ткани зуба, что вызывает их воспаление (дентит, пульпит). Образование молочной кислоты, которая появляется в ротовой полости при разложении пищи, особенно углеводной, резко снижает рH слюны от 7,0 –7,5
(нейтральная) до 4,5 – 5 (кислотная). При такой кислотности разрушение эмали ускоряется, поэтому всегда после еды необходимо чистить зубы, язык, а
так же полоскать ротовую полость.
Основное средство ухода за зубами – зубная паста. А из чего она состоит?
Зубная паста – это многокомпонентная система, которая имеет следующий
состав:
1. Абразивные вещества (чаще всего для этих целей используется
карбонат, гидрофосфат и фосфат кальция, диоксиды кремния и титана, оксид алюминия) осуществляют механическую очистку зубов от
налета и полировку их;
2. Связующие компоненты (как правило, вещества, выделяемые из
морских водорослей или производные целлюлозы – натрийкарбоксиметилцеллюлоза) используются для превращения смеси абразивных
порошков в стойкую пасту;
3. Загустители (глицерин, сорбит, полиэтиленгликоль) используются
для получения пластичной, выдавливающейся из тюбика массы, также они способствуют сохранению в пасте влаги, улучшают вкусовые
качества;
4. Пенообразователи (ПАВ, например, лаурилсульфат натрия –
СН3 (СН2)11 OSO3Na) способствуют очищению
5. Антисептики (формальдегид, хлорированные фенолы, бензойная
кислота) устраняют микробы;
6. Соединения фтора переводят Ca5OH(PO4)3 в CaF2 , а он, в свою,
адсорбируется на эмали, предохраняя ее от воздействия кислот, также фторидные соединения подавляют жизнедеятельность бактерий,
эмаль не разрушается.
7. Вкусовые добавки (сахарин и его производные) и отдушка (ментол, мятные масла, гвоздичное масло, эвкалиптол) придают зубной
пасте приятный запах и вкус.
Решите задачи
1. Плохой уход за зубами, особенно несвоевременное удаление остатков
пищи, - одна из причин кариеса. Почему для зубов особенно опасна углеводная пища (белый хлеб, печенье, сахар)?
2. Сколько монофосфата натрия NaF • NaPO3 содержится в тюбике зубной пасты массой 100г, если на упаковке есть информация, что содержание активного фтора 0,15%?
48
3.
Стоматологи рекомендуют для профилактики кариеса ежегодно использовать 1,5 г. активного фтора. Сколько тюбиков зубной пасты
нужно израсходовать в год, чтобы обеспечить эту норму, если известно, что в тюбике массой 100г содержится 0,15 % активного фтора?
4. На тюбике пасты «Пепсодент плюс» указан состав: монофосфат
натрия, оксид алюминия, диоксид титана, лаурилсульфат натрия,
карбоксиметилцеллюлоза, вкусоароматические вещества, сахарин,
бензойная кислота. Объясните, какую функцию выполняет каждый
из компонентов?
Задание:
1. Составьте:
а) кроссворд, пользуясь сведениями о составе зубной пасты
б) расчетные задачи
2. Соберите сведения о составе зубных паст, продаваемых в ваших магазинах, проанализируйте его, подберите для себя наиболее удобную и полезную пасту.
3. Составьте коллекцию зубных паст (коробки от тюбиков) для кабинета
химии.
49