II. Представить решения задач для подготовки к зачету по химии и уметь устно обосновывать ход их решения Задачи для проведения практических занятий и подготовки к зачету по химии

1 Известно, что одноатомные ионы с замкнутыми электронными оболочками в водном растворе бесцветны, а ионы, имеющие неспаренные электроны, - окрашены. Среди ионов Al³⁺, К⁺, Cu²⁺, S^2–, Br ^–, Cr³⁺, Zn²⁺, Fe³⁺, Ag⁺ определите бесцветные и окрашенные. Дайте обоснованный ответ.

2 Запишите электронные конфигурации атомов элементов главной и побочной подгрупп VI группы ПС до V периода включительно. Укажите признак, по которому эти элементы включены в одну группу.

3 Проведите классификацию химических связей в молекулах N₂, NH₃, и ионе NH₄⁺ по трем признакам: механизму образования, способу перекрывания орбиталей и положению связывающей электронной пары.

4. Растворы поваренной соли и сахарозы имеют одинаковую молярную концентрацию. Что можно сказать о температурах их замерзания и кипения?

5. Три водных раствора разделены проницаемыми только для растворителя мембранами в следующей последовательности: 0,01М раствор хлорида натрия // 0,01М раствор сульфата натрия // 0,01М раствор мочевины. Укажите направление движения растворителя через мембраны. Как нужно изменить концентрации растворов, чтобы они были изотоничны.

6. Сравните поведение эритроцитов крови в 0,01М, 0,15М и 0,5М растворах поваренной соли при 310К (37^оС). Рассчитайте осмотическое давление растворов и дайте обоснованный ответ.

7. Найти осмотическое давление, которое может выдержать эритроцит, если гемолиз начинается в 0,3% -ном растворе NaCl.

8. Вычислите рН и рОН в 0,05М растворе серной кислоты H₂SO₄ и 0,01М растворе гидроксида натрия.

9. Определите тепловой эффект реакции горения пропана С₃Н₈ по справочным данным. Какой объем пропана (н.у.) необходимо сжечь, чтобы нагреть кастрюлю воды (3 л) от 20^оС до кипения, если удельная теплоемкость воды 4,2 Дж/гК, а КПД использования топлива 75%?

10. Человеческий организм в среднем выделяет 10 МДж теплоты в день (1МДж = 10⁶ Дж) благодаря метаболическим процессам. Насколько повысилась бы температура тела, если бы человек был изолированной системой с массой 65 кг и теплоемкостью, равной теплоемкости воды 75,3 Дж/ моль∙К. В действительности человек является открытой системой, у которой основные потери энергии происходят за счет испарения воды. Какой объем воды в результате потоотделения должен ежедневно испарять организм для поддержания постоянной температуры? Теплота испарения воды 44 кДж/ моль.

11. Концентрации солей в морской воде равны: NaCl – 0,47M; CaCl₂ - 0,01M; KCl – 0,01M; MgSO₄ – 0,03M; MgCl₂ – 0,025M. Какое рабочее давление необходимо оказать на морскую воду, чтобы опреснить ее методом обратного осмоса при 25^оС, если оно в 2,5 раза больше осмотического.

12. Определите термодинамическую возможность протекания двух реакций в стандартных условиях (1 атм., 298К): горение метана СН₄ и взаимодействие основных компонентов воздуха N₂ + O₂ = 2NO, используя справочные данные. Дайте объяснение полученным результатам.

13. Сравните общую и активную (рН) кислотности 0,01М растворов соляной и муравьиной кислот.

14. Сколько граммов кристаллогидрата CaCl₂^.6H₂O необходимо взять для приготовления 0,5л физиологического раствора, который изотоничен плазме крови. _плазма=7,6 атм при 310К (37 ⁰С)?

15. В медицине в качестве заменителя плазмы крови используют раствор Тироде, содержащий набор солей и глюкозу с массовыми долями: 0,8% NaCl, 0,02% KCl, 0,02% CaCl₂, 0,01% MgCl₂, 0,005% Na₂HPO₄, 0,01% NaHCO₃ и 0,1% глюкозы. Докажите, что данный раствор является физиологическим. Какие массы компонентов нужно взять для приготовления 1л этого раствора (_р-р = 1г/мл).

16. При острой кровопотере показано применение кровозаменяющей жидкости И.Р.Петрова. Ее готовят растворением в 100 мл воды таблетки, содержащей 1,5г NaCl, 0,2г KCl и 0,01г CaCl₂. Рассчитайте осмотическое давление полученного раствора при 37°С. Каков механизм кровезамещения?

17. Растворимость азота и кислорода в воде при н.у. равна 23,5 и 48,9 мл/л. Определите температуру замерзания воды, насыщенной воздухом.

18. Сточная вода представляет собой раствор мочевины (NH₂)₂CO. При очистке ее методом обратного осмоса прикладывается рабочее давление 5 атм при 27°С, которое в два раза больше осмотического давления очищаемой воды. Оцените концентрацию мочевины в сточной воде (г/л) и температуру замерзания этой воды.

19. При некоторой температуре реакция заканчивается за 10 минут. За какое время она закончится, если температуру увеличить на 20⁰С, а температурный коэффициент реакции равен двум?

20. Для снятия ацидоза в кровь вводят 200 мл 4,5% раствора питьевой соды (гидрокарбонат натрия) NaHCO₃. Какой объем 10 % раствора NaHCO₃ (_р-р=1,066 г/мл) нужно взять для приготовления 200 мл 4,5 % раствора (_р-р=1,032 г/мл)?

21. Период полураспада радиоактивного изотопа ⁹⁰Sr, который попадает в атмосферу при ядерных испытаниях, - 28,1 лет. Предположим, что организм новорожденного ребенка поглотил 1,00 мг этого изотопа (он замещает кальций в костях и является источником -излучения). Сколько стронция останется в организме через 18 лет?

22. Известно, что в 1 мм³ крови содержится 4-5 млн эритроцитов, в каждом из которых находится 200-300 млн молекул гемоглобина. Какой максимальный объем кислорода в пересчете на н.у. может переносить 1 мл крови?

23. Согласно федеральным законам США автомобилем можно управлять, если в крови содержится не более 0,08 г этанола на 100 мл крови. Объем крови среднего мужчины составляет 5,2 л, плотность этанола - 0,78 г/мл. Рассчитайте, какой объем медицинского спирта (содержание спирта - 96%), водки (объемная доля спирта - 40%), пива (объемная доля спирта - 5,3%) и кефира (объемная доля спирта - 0,1%) можно выпить, не достигая указанного предела содержания спирта в крови.

24 Обычный кубик сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ имеет массу 1,5 г. Рассчитайте по справочным данным тепловой эффект его усвоения в организме человека в аэробных условиях до СО₂ и Н₂О_(ж) в результате ступенчатого окисления кислородом вдыхаемого воздуха. Как изменится тепловой эффект усвоения кубика сахара в анаэробных условиях (недостаток кислорода – гипоксия, например, при интенсивной физической нагрузке), когда сахароза гидролизуется до молочной кислоты СН₃-СН(ОН)-СООН , если энтальпия полного сгорания 1 моля молочной кислоты _сН₂₉₈°= –321,21 кДж/моль? Определите калорийность сахара (кал /г).

25. В горах влажная одежда может сыграть роковую роль. Предположим, что одежда, в которой вы вымокли, впитала 1 кг воды и холодный ветер высушил ее. Какое количество потерянной теплоты необходимо возместить организму? Сколько граммов глюкозы (С₆Н₁₂О₆) нужно потребить, чтобы восполнить эту потерю (аэробное окисление)? Предположим, что ваш организм не возместил потерю теплоты. Какова будет ваша температура в конце высыхания одежды (молярная энтальпия испарения воды 44 кДж/моль; удельную теплоемкость тела принять равной удельной теплоемкости воды 4,2 Дж/гК)?

26. Одна минута физической работы требует около 0,001 моль АТФ в расчете на 1 г мышц. Сколько граммов глюкозы должно быть окислено в аэробных условиях, чтобы обеспечить энергией игру в волейбол 500 г мускулов в течение 3 минут?

27. Энергия активации разложения Н₂О₂ без катализатора составляет 75 кДж/моль, а в присутствии фермента каталазы – 23 кДж/моль. Во сколько раз различаются скорости реакций при 310 К?

28. Появление изотопа йода ¹³¹I имеет место при авариях на АЭС. Период полураспада этого изотопа составляет 8 суток. Сколько времени потребуется, чтобы активность радионуклида составила 25% от начальной?

29. Расположите 0,01М растворы уксусной кислоты СН₃СООН, серной кислоты, фосфорной кислоты (учесть только первую ступень диссоциации), соляной кислоты, гидроксида аммония NH₄OH, гидроксида бария Ва(ОН)₂ и гидроксида калия в порядке увеличения значения рН.

30 При интенсивной мышечной работе расход АТФ достигает 0,5 кг/мин. Оцените время жизни (в секундах) и число оборотов молекулы АТФ (в минуту) в этих условиях, если в организме содержится около 30 граммов АТФ, а молярная масса АТФ 503 г/моль.

31 В организме человека транспорт кислорода осуществляют молекулы гемоглобина ННb за счет присоединения к их четырем активным центрам молекул кислорода с образованием оксигемоглобина HHb(O₂)_n , где n – целое число от 1 до 4. Если человек вдыхает воздух, содержащий примеси токсичных газов СО и NO, то они блокируют часть активных центров с образованием карбоксигемоглобина HHb(CO)_n и нитрозогемоглобина HHb(NO)_n , вызывая кислородное голодание, приводящие к отравлению организма.

• Предельно-допустимая концентрация (ПДК) для СО в производственных помещениях равна 0,03 мг/л, а содержание СО в табачном дыме составляет 0,5 – 1% по объему (н.у.). Оцените время, за которое при вдыхании а) воздуха производственного помещения, б) табачного дыма

человек получит легкое отравление (головная боль, тошнота), соответствующее блокированию 10 – 15% активных центров гемоглобина в виде карбоксигемоглобина HHb(CO)_n .

При расчете принять: общие количество молекул гемоглобина в крови  0,01 моль; объем вдоха 0,5 л, человек в минуту делает 15 вдохов и выдохов, а весь вдыхаемый угарный газ связывается с гемоглобином. (а) – 498 мин, б) – 2,4 мин )

• При работе двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу в воздух в составе выхлопных газов выбрасывается приблизительно 80 мг СО и 15 мг NO ежеминутно. Оцените, через какой промежуток времени от начала работы двигателя в указанном режиме человек получит легкое отравление (см. выше), находясь в закрытом гараже площадью 15 м² и высотой 2,5 м, если токсичные газы, находящиеся во вдыхаемом воздухе, блокируют активные центры гемоглобина. Учесть нарастание содержания токсичных веществ во времени. Проведите качественный анализ приближений, использованных Вами при проведении расчета, и укажите те положения , которые могут не соответствовать реальной ситуации и существенно влиять на время получения легкого отравления? ( около 109 минут )

32 Указать степени окисления элементов, определить окислитель и восстановитель, найти стехиометрические коэффициенты методом электронного баланса:

H₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → O₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

K₂S + K₂Cr₂O₄ + H₂SO₄ → S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

Mg + HNO_3(конц) → Mg(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

33 Потенциал серебряного электрода в растворе нитрата серебра AgNO₃ составил 95% от значения его стандартного потенциала. Какова молярная концентрация ионов серебра Ag⁺ в растворе.

34 Составьте схему, напишите уравнения катодного и анодного процессов и вычислите ЭДС медно-кадмиевого гальванического элемента, в котором металлические электроды опущены в соответствующие растворы солей с С(Cu²⁺) = 0,01 моль/л и С(Cd²⁺) = 0,8 моль/л.

35 Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь была бы катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов уравнения катодного и анодного процессов.

36 Какой гальванический элемент называют концентрационным? Составьте схему, запишите уравнения анодного и катодного процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из серебряных электродов, опущенных: первый в 0,01М, а второй в 0,1М растворы нитрата серебра AgNO₃.

37 Составьте уравнения катодного и анодного процессов при электролизе:

1. расплавов и водных растворов NaCl и KOH на графитовых электродах;

2. водного раствора сульфата натрия Na₂SO₄ с графитовыми электродами;

3. водного раствора сульфата меди CuSO₄ с медным анодом.

38 Как происходит атмосферная коррозия луженого железа (железо покрыто слоем олова). Каков тип покрытия? Составьте уравнения катодного и анодного процессов коррозии при нарушении покрытия, суммарное химическое уравнение коррозии, укажите конечные продукты этого процесса.

39 Железное изделие покрыто слоем цинка. Каков тип покрытия? Составьте уравнения катодного и анодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе, суммарное химическое уравнение коррозии, укажите конечные продукты этого процесса.