авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКИЙ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

МЕДИЦИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

имени Н. И. Пирогова

Сборник методических материалов

по курсу "Химия"

для студентов медицинских вузов,

обучающихся по специальностям

060101 — Лечебное дело

060103 — Педиатрия

060201 — Стоматология

Подготовлено в соответствии с ФГОС-3

в рамках реализации Программы развития РНИМУ Кафедра химии ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Минздравсоцразвития России Москва 2012 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профес сионального образования РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Министерства здравоохранения и социального развития Сборник методических материалов по курсу "химия" для студентов медицинских вузов Москва Сборник методических материалов по курсу "Химия" для студентов 1 кур са дневного отделения лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов, студентов-лечебников 1 курса МБФ и 2-го курса вечернего от деления этих факультетов. РНИМУ. 2012. 84 c.

Сборник составлен в соответствии с ФГОС-3 по соответствующим специ альностям.

Материалы сборника включают темы и задания для самостоятельной про работки, содержание занятий и домашние задания по каждой теме, примеры ситуационных задач (заданий для самостоятельной аудиторной работы под контролем преподавателя, САРС). Приведены примеры билетов текущих контрольных работ и тестового контроля, содержание и примеры билетов модульного контроля. Кроме того, в пособии представлены дополнительные справочные материалы (таблицы, формулы для вычисления основных физи ко-химических характеристик процессов и др.), а также описание некоторых лабораторных работ.

Методические указания подготовлены проф. Белавиным И. Ю. при уча стии проф. Баукова Ю. И., доц. Шаповаленко Е. П., ст. преподавателей Дьяковой В. В., Негребецкой Е. А., Сергеевой В. П. и Тарасенко Н. А.

Общая редакция — зав. кафедрой, проф. Негребецкий В. В.

Оформление и техническое редактирование — ст. преп. Артамкин С. А.

Информацию о химии РНИМУ, расписание занятий и другую учебно методическую информацию можно найти на сайте кафедры по адресу:

http://www.rsmu.ru/ кафедры лечебный факультет кафедра химии учебная и учебно-методическая работа.

Список литературы и ее условные обозначения Ленский А. С., Белавин И. Ю., Быликин С. Ю. Биофизическая ББХ и бионеорганическая химия. Учебник для студентов медицинских ВУЗов. М.:

Медицинское информационное агентство. 2008.

Попков В. А., Пузаков С. А. Общая химия. М., ГЭОТАР-Медиа, ПОХ 2010 (2007).

Тюкавкина Н. А., Бауков Ю. И. Биоорганическая химия. М.:

БОХ- Дрофа. 2010 (2004–2009).

Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., Зурабян С.Э. Биоорганическая БОХ- химия. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2011 (2010, 2009).

Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической РУК химии под ред. Н.А Тюкавкиной. М. Дрофа 2010 (2006–2009).

Данное пособие.

СБ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Программа курса включает введение и 2 крупных раздела — модуля.

Введение в курс химии (1-ая часть данного пособия, см. сайт кафедры) со держит материал, позволяющий восполнить углубить знания, касающиеся школьного курса химии. Раздел изучается самостоятельно.

1 модуль — общая химия.

2 модуль — органическая химия.

На кафедре химии используется рейтинговая оценка знаний, умений и навыков студентов, которая предполагает, что повседневная работа студента над предметом находит свое отражение в конечной суммарной оценке. Цель введения этой системы:

1) стимулировать регулярную систематическую работу;

2) повысить состязательность в учебе путем замены усредненных кате горий студентов (отличники, хорошисты, троечники) точной оценкой того ме ста, которое конкретный студент занимает среди своих сокурсников;

3) исключить возможность любой предвзятости к студентам.

По первому требованию студента преподаватель сообщает ему его текущий рейтинг. Положения рейтинговой системы приведены на сайте кафедры.

На сайте кафедры также приведены программы 1-го и 2-го модулей ИНСТРУКЦИЯ По охране труда и пожарной безопасности для студентов при работе в лабораториях кафедры химии 1. Общие положения 1.1. Настоящая инструкция устанавливает требования, обязательные для исполнения всеми учащимися в помещениях кафедры.

1.2. Нарушения (невыполнение, ненадлежащее выполнение или уклоне ние от выполнения) требований данной инструкции, в зависимости от насту пивших последствий, влечет уголовную, административную, дисциплинарную или иную ответственность в соответствии с действующим законодательством РФ.

1.3. Инструкция должна пересматриваться не реже чем один раз в пять лет и досрочно пересматривается:

— при пересмотре законодательных актов, стандартов, нормативов;

— по указанию вышестоящих органов;

— при внедрении новой техники, технологии, новых материалов;

— при изменении условий труда, по результатам расследования аварии и несчастных случаев.

1.4. Настоящая инструкция основывается на федеральном законе от 21.12.94 №69-ФЗ (редакция от 19.07.09) "О пожарной безопасности", приказе МЧС РФ от 18.06.03 №313 "Об утверждении правил пожарной безопасности в Российской Федерации (ППБ 01-03), правилах о мерах пожарной безопасности при эксплуатации электрических сетей, электроустановок, приборов освещения в РНИМУ №118 (редакция от 26.11.03), правилах пожарной безопасности в специализированных помещениях РНИМУ № 122, правилах пожарной без опасности для территорий, зданий и помещений РНИМУ № 124 (редакция от 25.11.03), инструкции сотрудникам РНИМУ по действиям в чрезвычайных си туациях (редакция от 22.05.09), инструкции РНИМУ №229 по оказанию первой доврачебной помощи при несчастных случаях (редакция от 14.07.09), общих требованиях при составлении инструкций по охране труда в РНИМУ (распоря жение ректора №21 от 07.09.09), действующей инструкции №167 по охране труда и пожарной безопасности для студентов при работе в лабораториях ка федры Общей и биоорганической химии (редакция от 18.01.05), типовых пра вилах по охране труда и пожарной безопасности в химических лабораториях, на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности и других стандартах, нормах и правилах регулирующих вопросы охраны труда и пожарной безопасности.

1.5. Настоящая инструкция включает в себя приложения (размещены на сайте кафедры), которые предназначены для уточнения, детализации и допол нения некоторых ее положений. Приложения могут быть изменены или допол нены, при возникновении производственной необходимости. В случае таких изменений должен проводиться внеплановый инструктаж.

Приложения включают:

— Приложение 1. Телефоны для обращения в экстренных случаях.

— Приложение 2. Меры первой (доврачебной) помощи при несчастных случаях.

— Приложение 3. Краткие правила пользования первичными средствами пожаротушения.

2. Общие требования безопасности 2.1. К работе в лабораториях кафедры допускаются студенты прошедшие первичный инструктаж по технике безопасности.

2.2. Повторный инструктаж проводится не реже двух раз в год, а при из менении специфики работы, при введении в действие новых стандартов, пра вил, инструкций, а также изменений к ним проводится внеплановый инструк таж. После проведения инструктажа инструктор обязан сделать запись в соот ветствующем журнале и поставить свою подпись. Инструктируемые также ста вят свои подписи.

2.3. Перед проведением каждой лабораторной работы преподаватель про водит инструктаж на рабочем месте с целью ознакомления учащихся с органи зацией рабочего места и безопасными методами работы.

2.4. Внеплановый инструктаж по технике безопасности для учащихся преподаватель проводит в случае грубого нарушения правил техники безопас ности.

2.5. Каждый студент обязан:

— знать и выполнять правила и инструкции по эксплуатации оборудова ния, охране труда, пожарной безопасности;

— соблюдать Правила внутреннего трудового распорядка и установлен ные режимы труда и отдыха;

— содержать в порядке свое рабочее место, а также соблюдать чистоту в помещениях кафедры;

— выполнять только те виды работ, которые определены его преподава телем (распоряжение преподавателя может быть не выполнено, если оно про тиворечит требованиям правил безопасности, производственных инструкций и может причинить вред здоровью);

— при обнаружении на рабочем месте нарушений правил безопасности, могущих повлечь за собой несчастный случай или аварию, немедленно прекра тить работу и сообщить об этом преподавателю или любому представителю кафедры;

— знать опасные и вредные свойства, а также пожарную опасность при меняемых химических веществ, с которыми приходится соприкасаться в про цессе работы, соблюдать правила безопасной работы с ними;

— уметь пользоваться первичными средствами тушения пожара, знать их назначение и принцип работы;

— уметь оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим.

2.6. Работать в лаборатории разрешается только в х/б халатах с длинными рукавами. Длинные волосы должны быть аккуратно подобраны. Студенты, присутствующие на практической работе без халата, непосредственно к прове дению эксперимента не допускаются, но присутствуют на занятии.

2.7 При всех работах с химикатами необходимо соблюдать максималь ную осторожность, помня, что неаккуратность, невнимательность, недостаточ ное знакомство с приборами и свойствами веществ могут повлечь за собой несчастный случай.

2.8. Все процедуры при выполнении работы (отмеривание реактивов, их переливание, нагревание и т. д.) должны производиться только на своем рабо чем месте или под тягой.

2.9. В помещениях при работе должна соблюдаться чистота: как на рабо чих местах, так и вокруг работающих не должно быть ничего лишнего. Не до пускается загромождение столов склянками, реактивами и т. п. ненужными в данный момент для работы, в особенности посудой с концентрированными кислотами и щелочами или взрывчатыми и огнеопасными веществами.

2.10. Нельзя оставлять никаких веществ в посуде без этикеток или надпи сей. Набирая вещество, необходимо внимательно читать этикетку и при малей шем сомнении наводить справку у преподавателя.

2.11. При работе со спиртом и другими легко воспламеняющимися веще ствами возможно неожиданное воспламенение паров. Количество этих веществ в практикуме ограничено.

2.12. При перебоях в электроснабжении и в случае аварии разрешается применять только электрические фонари.

2.13. В каждой рабочей зоне в легкодоступном месте должна находиться аптечка, содержащая средства по оказанию первой помощи.

2.14. Запрещено:

— принимать пищу и напитки в лаборатории;

— курить в помещениях РНИМУ;

— использовать в лаборатории во время занятия мобильный телефон и другие средства связи;

— работать в лаборатории в отсутствие преподавателя или лаборанта, а также выполнять в лаборатории экспериментальные работы, не связанные с выполнением учебного практикума;

— использовать внутренние пожарные краны, для других целей, кроме, тушения пожара;

— пользоваться неисправными или поврежденными электроприборами;

— подключать неизвестные приборы к лабораторным розеткам;

— оставлять без присмотра включенные в сеть электрические приборы;

— переносить включенные приборы.

2.15. Все вопросы по выполнению эксперимента, возникающие в про цессе работы, следует немедленно выяснить у преподавателя.

3. Требования безопасности перед началом работы 3.1. Студент должен быть информирован о содержании предстоящей работы и знать ее методические особенности по учебному практикуму.

3.2. Лабораторный журнал должен быть заранее оформлен.

3.3. Работа в лабораториях должна производиться с исправными прибо рами, оборудованием и посудой, известными реактивами и материалами.

3.4. Химическая посуда должна быть чистой, т. к. грязь может изменить ход реакции.

3.5. Все работы, связанные с возможностью выделения токсичных или пожаро- и взрывоопасных паров и газов, должны производиться только в вы тяжных шкафах из негорючих материалов.

4. Требования безопасности во время работы 4.1. Запрещается проводить опыты, не назначенные преподавателем, вно сить и выносить из лаборатории любые вещества и приборы без разрешения преподавателя.

4.2. Химические реакции надлежит выполнять с такими количествами и концентрациями веществ, в таких приборах и посуде, как указано в описаниях работ. Необходимо внимательно прочесть надпись на этикетке, прежде чем взять вещество для опыта.

4.3. Необходимо соблюдать большую осторожность при работе с кисло тами, щелочами, солями тяжелых металлов, а также такими веществами, как бромная вода, фенол и др. Следует остерегаться попадания указанных реакти вов на кожу (ожоги), одежду (разъедание ткани) и внутрь организма (отравле ния).

4.4. Нельзя никакие вещества в лаборатории пробовать на вкус. Нюхать какие бы то ни было вещества в лаборатории необходимо с осторожностью, не вдыхая полной грудью, а направляя к себе пары или газ движением руки.

4.5. Сосуды с веществами или растворами необходимо брать одной рукой за горлышко, а другой снизу поддерживать за дно. Большие химические стака ны с жидкостью поднимают только двумя руками так, чтобы отогнутые края стакана опирались на указательные пальцы.

4.6. При переливании жидкостей необходимо пользоваться воронкой, по ставленной в кольцо штатива над сосудом приемником.

4.7. Набирать в пипетку растворы химических веществ обязательно ре зиновой грушей.

4.8. Все пролитое, разбитое или просыпанное на столах, мебели или на полу необходимо немедленно убрать.

4.9. Неиспользованные реактивы никогда не помещайте обратно в тот со суд, из которого они были взяты. Нельзя опускать в сосуды с реактивами ника ких других веществ или предметов, кроме чистого шпателя, который прилага ется к банке и служит для набирания из нее сухого реагента.

4.10. Необходимо соблюдать крайнюю осторожность при работе с горю чими, особенно с легко воспламеняющимися жидкостями:

— нельзя держать их вблизи огня;

— отработанные горючие жидкости нельзя выливать в раковину, их сле дует собирать в специальную герметично закрывающуюся тару для последую щего уничтожения или переработки.

4.11. Нельзя наклоняться над сосудом, в котором кипит или наливается ка кая-нибудь жидкость (особенно едкая), так как брызги могут попасть в глаза.

4.12. Пробирку, в которой нагревается жидкость, надо держать отверстием в сторону, а не к себе и не к соседу, так как жидкость, вследствие нагревания, может быть выброшена из пробирки.

4.13. Во избежание ожогов нельзя брать голыми руками нагретые колбы, стаканы, чашки. Следует предварительно выключить или отодвинуть источник нагрева и пользоваться тигельными щипцами или полотенцем. Горячему стеклу надо дать хорошенько остыть, прежде чем брать его руками. Помните, что го рячее стекло по виду ничем не отличается от холодного.

4.14. Во время работы необходимо:

— постоянно содержать в чистоте и порядке рабочее место;

— все включения и выключения электроприборов производить только сухими руками;

— избегать попадания воды или других жидкостей на электроприборы;

— использовать оборудование только по его прямому назначению.

4.15. Запрещается:

— отвлекаться и отвлекать от работы других;

— допускать на рабочее место посторонних лиц;

— находиться на рабочем месте в состоянии алкогольного и наркотиче ского опьянения.

5. Требования безопасности в аварийных ситуациях 5.1. Обо всех неполадках в работе оборудования, водопровода, электросе ти и т. д. студенты обязаны сообщить преподавателю. Устранять неисправности самостоятельно запрещается.

5.2. При получении травм (порезы, ожоги и т.п.), а также при плохом са мочувствии необходимо немедленно сообщить преподавателю.

5.3. В случае возникновения любой чрезвычайной ситуации необходимо предупредить окружающих об опасности и доложить о ней преподавателю для принятия соответствующих мер. В том случае, если нет возможности известить преподавателя, необходимо самостоятельно поставить в известность соответ ствующие службы (см. Приложение 1). В любой чрезвычайной ситуации следу ет извещать:

— городской район "Обручевский";

— оперативного дежурного городского защитного пункта Управления префектуры ЮЗАО;

— оперативного дежурного центра управления в кризисных ситуациях ЮЗАО.

5.4 При обнаружении пожара или признаков горения (задымление, запах гари, повышение температуры и т. п.) необходимо:

— немедленно сообщить об этом по телефону "01" (при этом необходи мо назвать адрес объекта, место возникновения пожара, что горит, а также со общить свою фамилию и номер телефона);

— принять по возможности меры по эвакуации людей, тушению пожара до прибытия пожарных и сохранности материальных ценностей, с учетом обес печения безопасности своей жизни;

— в случае угрозы жизни людей немедленно организовать их спасение, используя для этого имеющиеся силы и средства;

— продублировать сообщение о возникновении пожара в охрану уни верситета, поставить в известность дежурного по университету и оперативного дежурного УВД ЮЗАО.

5.5. Краткие правила пользования первичными средствами пожаротуше ния описаны в Приложении 4 настоящей инструкции.

5.6. В случае воспламенения горючей жидкости (например, при растрес кивании колбы и т. п.):

— погасить горелку;

— отставить сосуды с огнеопасными веществами;

— прикрыть пламя одеялом, а затем, если нужно, засыпать песком;

— в случае необходимости — воспользоваться огнетушителем;

— все жидкости, смешивающиеся с водой, (метанол, изопропанол, бута нол, этанол, ацетон, уксусная кислота) можно тушить водой. Все жидкости не смешивающиеся с водой, (бензол, толуол, все виды эфиров, высшие спирты и др. подобные органические жидкости) заливать водой нельзя. Следует приме нять песок, углекислоту из огнетушителя, четыреххлористый углерод;

— если пламя не удается погасить сразу — немедленно вызвать пожар ных.

5.7. Если загорится одежда:

— не бежать, т. к. при этом огонь разгорается еще сильнее;

— гасить пламя обертыванием одеялом, войлоком, пальто и т. п. или, ка таясь по полу.

5.8. Если случайно прольется легко воспламеняющаяся жидкость, то надо поступать следующим образом:

— немедленно погасить в помещении все горелки и выключить электри ческие нагреватели;

— закрыть двери, открыть форточки или окна;

— собрать пролитую жидкость полотенцем или тряпкой и выжимать над широким сосудом, из которого перелить потом жидкость в склянку с пробкой;

— прекратить проветривание после полного исчезновения запаха проли той жидкости в помещении.

5.9. В случае перерыва действия вентиляции все работы в вытяжных шка фах, связанные с выделением вредных веществ, газов и паров, немедленно пре кратить.

5.10. Если ядовитая жидкость, кислота, щелочь случайно пролита из бутылки, надо отставить бутыль, предварительно закрыв ее пробкой, а лужицу засыпать песком или опилками. Поверхность стола после удаления песка об мывают жидкостью, нейтрализующей пролитое вещество, или, в крайнем слу чае, водой.

5.11. При ожогах, травмах, отравлениях, поражении электрическим током и других опасных для жизни ситуациях необходимо немедленно вызвать Ско рую помощь по телефону 03 и оказать пострадавшему доврачебную помощь.

Меры первой (доврачебной) помощи при несчастных случаях, а также особен ности работы с некоторыми химическими веществами см. Приложения 2 и настоящей инструкции.

6. Требования безопасности по окончании работы 6.1. Сосуды, в которых раньше находились горючие жидкости, еще до вольно долгое время содержат взрывчатые смеси, поэтому их надо основатель но промыть проточной водой из-под крана.

6.2. Отработанные кислоты и щелочи следует собирать раздельно в спе циальную посуду и после нейтрализации сливать в канализацию.

6.3. Не оставлять на рабочем месте без присмотра посуду с опасными ве ществами.

6.4. Если в процессе работы были выявлены какие-либо недостатки, вли яющие на безопасность труда, необходимо поставить в известность преподава теля для их своевременного устранения или принятия решения о прекращении работ.

6.5. По окончании эксперимента необходимо:

— вымыть грязную посуду, вытереть рабочий стол;

— все не использованные реактивы необходимо расставить в том же по рядке, в каком они стояли перед началом эксперимента.

УКАЗАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТОВ О ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Студент допускается к выполнению лабораторной работы только при наличии подписи преподавателя в лабораторном журнале с указанием числа.

1. Для записи отчетов о выполнении лабораторных работ необходимо завести отдельную тетрадь, на которой должны быть указаны фамилия учаще гося и номер группы.

2. На отчете должны быть указаны дата выполнения работы, ее название и цель. В конце следует сделать вывод, в котором, помимо прочего, отмечается успешность выполнения поставленной задачи и достижения цели.

3. Все наблюдения, сделанные в ходе лабораторной работы, сразу же за писываются в рабочую тетрадь. Необходимо отмечать изменение всех наблю даемых характеристик исследуемых систем (агрегатного состояния, температу ры, цвета, прозрачности, вязкости и т. д.). Там, где это уместно, записывайте результаты в виде таблицы. Если это возможно, лучше заготовить форму для таблицы еще до начала лабораторной работы. Ошибочные записи не следует замазывать корректором – их просто перечеркивают одной линией. Делайте все записи разборчиво.

4. Уравнения химических реакций следует приводить в начале отчета, если проводится исследование одной реакции в серии экспериментов. Если изучается несколько реакций, то уравнения приводятся перед описанием каж дого опыта (или серии опытов).

5. Указывайте, какие арифметические операции использованы при про ведении расчетов, иллюстрируя их на одном подробно выписанном примере.

Не загромождайте расчетную часть отчета деталями вычислений. Указывайте, в каких единицах определены данные измерений. Как правило, во время выпол нения лабораторной работы вычислений не делают.

6. На включенные в лабораторную работу пронумерованные вопросы следует дать письменный ответ в отчете. Отвечайте на вопросы кратко.

7. Не вносите в отчет ответов на вопросы, содержащиеся в вводной и описательной частях инструкций к лабораторным работам. Некоторые из этих вопросов предназначены для того, чтобы обратить внимание на проблемы, ко торые будут исследованы в работе. Другие – позволяют выяснить смысл неко торых особенностей выполнения работы или введены для самоконтроля и более осмысленного выполнения лабораторной работы.

ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКОВ Многие практические работы курса общей и биоорганической химии предусматривают оформление графиков, отражающих зависимость измеряемых величин от различных параметров, для чего студентам необходимо знать ос новные правила построения графиков.

1. Графики строятся карандашом на миллиметровой бумаге и вклеива ются в лабораторный журнал. Использовать для этих целей бумагу "в клеточку" нежелательно, т. к. довольно часто клетка бывает неравномерной, что сказы вается на точности измерения. Все надписи в графике делаются чернилами.

2. Начало осей координат должно совпадать с крупной клеткой милли метровой бумаги.

3. На оси абсцисс откладываются значения независимой переменной, а на оси ординат – зависимой переменной. На каждой оси указываются измеряе мые величины или найденные величины и единицы, в которых они измеряются.

4. Масштаб графика выбирается таким образом, чтобы координаты лю бой точки можно было бы найти без дополнительных уточнений масштаба.

5. Нанесенные на график экспериментальные точки обводятся кружком или помечаются крестиком. По экспериментальным точкам строится плавная усредняющая кривая, при этом некоторые из точек могут выпадать. Недопу стимо проводить ломаную кривую, охватывающую все точки. Линия графика должна быть тонкой, но отчетливо видимой, занимать все поле чертежа. Для этого оси X и Y должны начинаться не с нуля, а с ближайшего округленного значения откладываемой величины, и оканчиваться ближайшим наибольшим значением.

6. Масштабы следует выбирать так, чтобы кривая была наклонена к оси абсцисс примерно под углом 45°.

7. В некоторых опытах получаются величины, имеющие значения не це лых чисел, например, 4.310–3 и т. п., в таких случаях следует брать масштаб це лых чисел или, в крайнем случае, учесть десятые доли.

1-Й МОДУЛЬ. ОБЩАЯ ХИМИЯ В 1-м модуле излагаются основы современного учения о растворах, изу чаются термодинамические закономерности протекания физико-химических процессов, рассматриваются основы химического равновесия, вопросы фор мальной кинетики химических реакций. Изложение этих положений служит научной основой для последующего изучения электролитного баланса орга низма человека и выяснения последствий его нарушения, необходимого для дальнейшего понимания биохимических процессов. Они позволяют будущему врачу получить ясное представление об энергетическом балансе живых систем, установить специфические особенности преобразования одних видов энергии в другие в процессе жизнедеятельности, получить объективные критерии, с по мощью которых можно судить об осуществимости тех или иных реакций в че ловеческом организме.

Пример билета тестового контроля исходного уровня (проводится на первом занятии):

1. Степень окисления хрома в соединении K2Cr2O7 равна:

а) –6;

б) –3;

в) +3;

г) +6.

2. Соединение, в котором имеются одновременно и ковалентные и ионные связи является:

а) NO2;

б) NH4NO3;

в) KF;

г) MgBr2.

3. Окислительно-восстановительной является реакция:

а) CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O;

в) 2KI + Cl2 = 2KCl + I2;

б) Na2O + SO3 = Na2SO4;

г) Na2CO3 + HCl = 2NaCl + NaHCO3.

4. Как называется процесс, который соответствует схеме: S+6 S– 2, и сколько электронов в нем участвует:

а) окисление, 4е-;

в) восстановление, 4е-;

б) окисление, 8е-;

г) восстановление, 8е-.

5. Какая пара соединений не может реагировать между собой:

а) CO2 и H2O;

б) HCl и СО2;

в) NaOН и CO2;

г) NaOН и NaHCO3.

6. Все вещества являются слабыми электролитами в ряду соединений:

а) NH3, HF, CH3COOH;

в) H2SO3, HNO2, KF;

б) NH4Cl, CH3COONa, CaCl2;

г) Zn(OH)2, CH3OH, AgNO3.

7. Нейтральную реакцию среды имеет раствор соли:

а) NH4NO3;

б) K3PO4;

в) CuSO4;

г) Ca(NO3)2.

8. Смещение равновесия: N2 (газ) + 3 H2 (газ) 2 NH3 (газ) + Q не вызовет:

а) увеличение давления;

в) понижение температуры;

б) введение катализатора;

г) добавление HCl.

9. 16 г кислорода при нормальных условиях занимают объем, равный:

а) 10 л;

б) 22.4 л;

в) 11.2 л;

г) 1 л.

10. В 150 г раствора NaOH с массовой долей 2% содержится щелочи:

а) 5 г;

б) 15 г;

в) 30 г;

г) 3 г.

Тема 1. Классификация растворов. Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе Содержание темы. Классификация растворов. Способы выражения со держания вещества в растворе (массовая доля, молярная концентрация и дру гие). Растворимость газов (законы Генри и Сеченова) (ББХ, с. 218–223 или ПОХ, с. 66–72, 251–255).

Новые и наиболее важные термины: массовая доля, молярная концен трация вещества, массовая концентрация, моляльность.

Разделы, выносимые на самостоятельную проработку: молярная доля, титр, эквивалент, фактор эквивалентности молярная концентрация эквивалента (нормальность), парциальное давление. (ББХ, с. 210–215 или ПОХ, с. 116–122) Письменное задание для подготовки по теме и к контрольной работе 1. 20 г NaOH (M = 40 г/моль) растворили в 80 мл воды и получили раствор с плотностью 1.22 г/мл. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию гидроксида натрия в полученном растворе. (Ответ: 20%, 6.1 моль/л) 2. Раствор хлорида кальция (CaCl2, M = 111 г/моль) с массовой долей соли 10%, ( = 1.08 г/мл) используют в медицине в качестве кровоостанавливающего и противоаллергического средства. Рассчитайте молярную концентрацию и массу соли, которая содержится в 15 мл такого раствора.

(Ответ: 0.97 моль/л, 1.62 г) 3. В 1 л воды растворили 150 л хлороводорода (н.у.) (HCl, M = 36.5 г/моль).

Полученный раствор имеет плотность 1.1 г/мл. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию HCl в этом растворе. (Ответ: 19.6%, 5.93 моль/л) 4. Растворимость хлорида натрия при 25 °C составляет 36 г на 100 г воды.

Определите массовую долю соли в насыщенном растворе. (Ответ: 26.5%) Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии 1. 18 г глюкозы (C6H12O6, M = 180 г/моль) растворили в 182 г воды и полу чили раствор с плотностью 1.04 г/мл. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию глюкозы в этом растворе. (Ответ: 9%, 0.52 моль/л) 2. Массовая доля хлорида натрия (NaCl, M = 58.5 г/моль) в физиологи ческом растворе составляет 0.88 %. Рассчитайте молярную концентрацию NaCl в этом растворе, если плотность раствора 1.005 г/мл. (Ответ: 0.15 моль/л) 3. В плазме крови содержится 2.5 ммоль/л (1 ммоль = 110–3 моль) ионов кальция. Считая, что ионы кальция находятся только в виде хлорида кальция, рассчитайте массовую долю CaCl2 (M = 111 г/моль) в мг% в плазме крови.

Плотность плазмы крови составляет 1.03 г/мл. (Ответ: 26.9 мг%) 4. Массовая доля железа в крови в расчете на элемент составляет 50 мг%.

Какая масса ионов железа содержится в 5 кг крови? (Ответ: 2.5 г) 5. В желудочном соке молярная концентрация соляной кислоты составляет около 0.04 моль/л. Рассчитайте массовую долю HCl в желудочном соке, приняв его плотность за 1 г/мл. (Ответ: 0.146 %) 6. Нашатырный спирт – это водный раствор аммиака (NH3, M = 17 г/моль).

Для получения нашатырного спирта в 300 мл воды растворили 56 л аммиака (н.у.). Вычислите массовую долю и молярную концентрацию аммиака в полу ченном растворе, если его плотность 0.96 г/мл. (Ответ: 12.4%, 7 моль/л) Способы выражения состава растворов 7. Растворимость NaCl при 25 °C составляет 36 г соли на 100 г воды, плот ность насыщенного раствора 1.2 г/мл. Какой объем насыщенного раствора NaCl потребуется для приготовления 100 мл раствора хлорида натрия с массовой до лей соли 5% и плотностью 1.034 г/мл? (Ответ: 16.3 мл) 8. Растворимость CO2 в воде при 0 °C и давлении 1.0133105 Па равна 1.713 м3 на 1 м3 воды. Какова масса и массовая доля CO2 в этом растворе?

(Ответ: 3.36 кг, 0.335%) Пример билета контрольной работы «Способы выражения состава растворов»

1. В 200 мл раствора ( = 1.01 г/мл) содержится 1.42 г Na2SO (M = 142 г/моль). Рассчитайте молярную концентрацию сульфата натрия в рас творе. (Ответ: 0.05 моль/л) 2. Какую массу KCl (M = 74.5 г/моль) надо взять для приготовления 500 г раствора с массовой долей ионов K+ (в расчете на элемент) 20 мг%?

(Ответ: 0.191 г) Лабораторная работа.

Приготовление раствора NaCl с заданной массовой долей (выполняется на втором занятии) Задание. Приготовить 100 мл раствора NaCl с определенной массовой до лей из его насыщенного раствора.

Выполнение работы 1. Рассчитать объем насыщенного раствора NaCl, необходимый для приго товления 100 мл раствора NaCl с заданной массовой долей. Для расчета необ ходимо воспользоваться табличными данными по плотности приготовляемого раствора, а также данными по насыщенному раствору NaCl при 20 °C:

= 1.2 г/мл, S = 36.0 г/100 г H2O.

Плотность водных растворов NaCl при 20 ° C NaCl, %, г/мл NaCl, %, г/мл NaCl, %, г/мл 0.00 1.000 5.50 1.038 11.00 1. 0.50 1.003 6.00 1.041 11.50 1. 1.00 1.005 6.50 1.045 12.00 1. 1.50 1.009 7.00 1.049 12.50 1. 2.00 1.013 7.50 1.053 13.00 1. 2.50 1.017 8.00 1.056 13.50 1. 3.00 1.020 8.50 1.060 14.00 1. 3.50 1.024 9.00 1.063 14.50 1. 4.00 1.027 9.50 1.067 15.00 1. 4.50 1.031 10.00 1.071 15.50 1. 5.00 1.034 10.50 1.074 16.00 1. 2. Рассчитать молярную концентрацию NaCl для заданного раствора.

3. Рассчитанный объем насыщенного раствора с помощью бюретки пере нести в пустую, промытую дистиллированной водой мерную колбу на 100 мл и затем разбавить его до метки дистиллированной водой. Последние капли воды добавить с особой осторожностью. Колбу закрыть пробкой, и раствор тщательно перемешать.

4. Приготовленный таким образом раствор должен иметь рассчитанную массовую долю, которую проверяют по его плотности с помощью ареометра.

Для этого пустой цилиндр ополаскивают 3–5 мл приготовленного раствора, за тем налить в него достаточное (для свободного перемещения ареометра) коли чество раствора, и опустить в раствор чистый сухой ареометр. Проверку пра вильности выполнения работы производит преподаватель.

Тема 2. Коллигативные свойства растворов. Осмос Содержание темы. Осмос и осмотическое давление. Расчет осмотического давления в растворах неэлектролитов и электролитов. Закон Вант-Гоффа. Изо тонический коэффициент. Изотонические растворы. (ББХ, с. 224–230 или ПОХ, с. 277–285).

Разделы, выносимые на самостоятельную проработку. Зависимость температуры замерзания и температуры кипения раствора от концентрации растворенного вещества. (ББХ, с. 230–234 или ПОХ, с. 269–276).

Письменное домашнее задание по теме 1) Выпишите определения следующих терминов: осмос, осмотическое давление, изотонический коэффициент, осмолярность, гипо-, гипер- и изотони ческие растворы, гемолиз, плазмолиз.

2) Рассчитайте осмотическое давление 0.5 M раствора глюкозы при 25 °C и раствора NaCl такой же концентрации. (Ответ: 1238.2 кПа, 2476.4 кПа) 3) Расположите приведенные ниже вещества в порядке увеличения осмо тического давления их водных растворов с одинаковой молярной концентраци ей при одной температуре: NaCl, CH3COOH, CaCl2, C6H12O6, K3PO4.

4) Подготовьте лабораторный журнал, выполнив расчеты по п.п. 1 и 2 на с.

14 СБ для раствора с массовой долей, заданной преподавателем.

Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии 37 °C 1. Рассчитайте осмотическое давление при (кПа) (R = 8.31 Дж/мольК): а) раствора, в 2 л которого содержится 90 г глюкозы (M = 180 г/моль);

б) 0.1 M раствора CaCl2;

в) внутриклеточной жидкости, – если состав раствора (ммоль/л): [Na+] = 35, [K+] = 115, [Ca2+] = 5, [Cl ] = 25, – – – [HCO3 ] = 20, [H2PO4 ] = 100, [SO42 ] = 10.

(Ответ: а) 644 кПа;

б) 772.8 кПа;

в) 798.6 кПа) 2. Сравните (без расчета) осмотическое давление двух растворов: а) 0.1 M раствора сахарозы и 0.1 М раствора NaCl;

б) растворов NaCl и KCl с одинако вой массовой долей соли, равной 10% (плотности растворов равны).

3. Осмотическое давление плазмы крови человека при 37 °C находится в интервале 740–780 кПа. Какую массу глюкозы следует взять для приготовления 0.5 л раствора изотоничного плазме крови с осмотическим давлением 760 кПа?

Каким по отношению к плазме крови является 0.5 М раствор NaCl (изотониче ским, гипертоническим или гипотоническим)? Что будет происходить с эрит роцитами в таком растворе? (Ответ: 26.6 г) Факультативно 1.Рассчитайте ионную силу и активность ионов Na+ в плазмозаменяющем растворе Трисоль, если в 200 мл этого раствора содержится 1 г NaCl, 0.2 г KCl и 0.8 г NaHCO3. (Ответ: 0.147 моль/л;

0.097 моль/л) Пример билета контрольной работы «Осмос»

1. Осмолярность 0.05 M раствора CaCl2 (моль/л) равна:

а) 0.05;

б) 0.1;

в) 0.15;

г) 0.2.

2. Наибольшее осмотическое давление из перечисленных имеет раствор (температура одинакова):

а) 0.15 M C6H12O6;

б) 0.05 M NaCl;

в) 0.05 M MgCl2;

г) 0.1 M KCl.

3. При одинаковой температуре изотоническими являются два раствора:

а) 0.2 M KCl и 0.4 M C6H12O6;

в) 0.2 M NaCl и 0.2 M CaCl2;

б) 0.2 M KCl и 0.1 M MgSO4;

г) 0.2 M NaCl и 0.2 M C12H22O11.

4. Выберите неправильное утверждение:

а) значения осмотического давления 1%-ных растворов NaCl и KCl при одинаковой температуре равны между собой;

б) осмотическое давление раствора увеличивается при увеличении тем пературы раствора;

в) плазмолиз — явление сморщивания (обезвоживания) клеток в гипертоническом растворе.

5. Осмотическое давление плазмы крови при 37 °C составляет 770 кПа.

Определите: а) осмолярность плазмы крови;

б) молярную концентрацию CaCl в изотоническом плазме растворе (при одинаковой температуре).

(Ответ: а) 0.3 M, б) 0.1 M) Тема 3. Элементы термодинамики Содержание темы. Термодинамические функции. Первое начало термо динамики. Закон Гесса и следствия из него. Термохимические уравнения. Вто рое начало термодинамики. Критерии самопроизвольного протекания процесса.

Энтропия. Энергия Гиббса, Эндэргонические и экзэргонические реакции. Са мопроизвольный и несамопроизвольный процесс. Термодинамическое сопря жение. Макроэргические соединения (ББХ, с. 119–148, или ПОХ, с. 150–178).

Письменное домашнее задание по теме 1) Выпишите определения следующих терминов: Термодинамическая си стема. Изолированная, закрытая, открытая, гомогенная, гетерогенная системы.

Внутренняя энергия. Энтальпия. Экзотермические и эндотермические реакции.

Термохимическое уравнение реакции. Стандартное состояние. Стандартные эн тальпия образования и сгорания веществ, стандартная энтальпия реакции. За кон Гесса. Энтропия. Энергия Гиббса. Экзэргонические и эндэргонические процессы. Термодинамическое сопряжение.

2) Выпишите формулы для расчета теплового эффекта реакции, исходя из значений стандартных энтальпий образования и сгорания веществ, взаимосвязи энтальпии, энтропии и энергии Гиббса.

3) Выполните задания по ББХ 4.14 и 4.24, с. 159–160.

4) Стандартные энтальпии образования хлорбензола (C6H5Cl(ж)) и сгорания ацетона (С3Н6О(ж)) равны соответственно (кДж/моль): –10.7 и –1832. Напишите термохимические уравнения реакций, к которым относятся эти тепловые эф фекты.

5) При образовании 1.7 г аммиака из азота и водорода выделилось 4.62 кДж тепла. Рассчитайте стандартную энтальпию образования аммиака.

(Ответ: –46.2 кДж/моль).

6) При сгорании 2.24 л (н. у.) пропана выделилось 216 кДж в стандартных условиях. Рассчитайте стандартную энтальпию сгорания пропана.

(Ответ: –2160 кДж/моль) 6) Установите путем расчета G 298, протекание каких из нижеследующих реакций возможно в стандартных условиях при 25 °C:

2 N2O (газ);

G 298(N2O (газ)) = 103.6 кДж/моль.

а) 2 N2 (газ) + O2 (газ) б) 4 HCl (газ) + O2 (газ) 2 H2O (газ) + 2 Cl2 (газ).

(Ответ: а) р G 298 = 207.2 кДж, невозможно;

б) –114.4 кДж, возможно) 7. Оценив качественно знак изменения энтропии, укажите, какие из реак ций образования оксидов азота и при каких температурах (высоких, низких или любых) могут протекать самопроизвольно:

H 0;

а) 2 N2 (газ) + O2 (газ) 2 N2O (газ), 2 NO (газ), H 0;

б) N2 (газ) + O2 (газ) H 0;

в) 2 NO (газ) + O2 (газ) 2 NO2 (газ), H 0.

г) 2 N2O5 (газ) 4 NO2(газ ) + O2 (газ), В каких случаях энтальпийный фактор, а в каких энтропийный фактор способствует самопроизвольному протеканию процесса? В каких случаях они действуют согласованно?

8) Подготовьтесь к лабораторной работе «определение стандартной эн тальпии нейтрализации» (см. ниже).

Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии 1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции сгорания ацетилена (C2H2), исходя из стандартных энтальпий образования веществ. Какой объем ацетилена сгорел, если в результате реакции выделилось 260 кДж теплоты?

(Ответ: –1300 кДж/моль, 4.48 л) 2. Для реакции C6H12O6 (тв) + 6 O2 (газ) 6 CO2 (газ) + 6 H2O (ж), H 298= –2817 кДж, рассчитайте стандартную энтальпию образования глю козы, используя стандартные энтальпии образования CO2 (газ) и H2O (ж).

(Ответ: –1260 кДж/моль) 3. Рассчитайте тепловой эффект реакции C2H2 (газ) + 2 H2 (газ) C2H6 (газ) двумя способами: а) с использованием стандартных энтальпий образования ве ществ (данные таблицы);

б) с использованием стандартных энтальпий сгорания веществ. Стандартные энтальпии сгорания C2H2 (газ), H2 (газ) и C2H6 (газ) равны со ответственно (кДж/моль): –1300, –287 и –1563. (Ответ (кДж): –312 и –314) 4. Энергетическую ценность топлива и пищевого продукта принято оцени вать его теплотой сгорания (калорийностью) и выражать в кДж/г (ккал/г). Вы числите калорийность (в кДж/г): а) жира тристеарина (C57H110O6, M = 890 г/моль), если энтальпия сгорания жира равна –37760 кДж/моль;

б) сахарозы (C12H22O11, M = 342 г/моль), если энтальпия сгорания сахарозы рав на –5653 кДж/моль. Ответ (кДж/г): 42.4 и 16.5) 5. Рассчитайте S реакций, используя данные таблицы а) CO (газ) + 3 H2 (газ) CH4 (газ) + H2O (газ);

б) CO (газ) + H2O (ж) CO2 (газ) + H2 (газ) Способствует ли энтропийный фактор протеканию каждой реакции?

(Ответ (Дж/К): –216.3 и 76.6) 6. Распределите следующие соединения в порядке увеличения энтропии:

а) CH3–CH2–CH3;

CH3–CCH;

CH3–CH=CH2;

СН3–CH2–CH2–CH б) С(графит);

С(алмаз);

СО2(газ);

СО(газ) 7. Не производя вычислений, оцените знак изменения энтропии и опреде лите без расчета возможность самопроизвольного протекания реакций:

H 0;

а) 2 NO(газ) + O2(газ) 2 NO2(газ), H 0.

б) N2O4(газ) 2 NO2(газ), Для какой из этих реакций вероятность самопроизвольного протекания ее возрастает с увеличением температуры?

8. Используя приведенные ниже и табличные данные, рассчитайте стан дартное изменение энергии Гиббса (G0298) реакций а) фотосинтеза глюкозы 6 CO2(газ) + 6 H2O (ж) C6H12O6(тв) + 6 O2(газ);

б) гликолиза: C6H12O6(р-р) 2 С3H6O3 (р-р).

Возможно ли самопроизвольное протекание каждой из реакций?

G0298(C6H12O6(р-р)) = –917 кДж/моль, G0298 (C3H6O3(р-р)) = –539 кДж/моль.

(Ответ (кДж): 2871 и –161) 9. Рассчитайте стандартное значение энергии Гиббса при 25о С реакции C2H5OН (ж), если для нее H0298 = – гидратации этилена: C2Н4 (газ) + H2O (ж) 44 кДж и S0298 = –127 Дж/К. Оцените роль энтальпийного и энтропийного факторов для этого процесса. (Ответ: –6.2 кДж) 10. При 37 °C и физиологическом значении pH величины H0' и G0' для гидролиза АТФ равны –20.0;

–29.3 кДж/моль, соответственно. Вычислите вели чину S0' для тех же условий. (Ответ: 30 Дж/моль К) 11. Вычислите G ' процесса:

АТФ + аланин + глицин АДФ + фосфат + аланилглицин, если известно, что G ' = –30.5 кДж/моль;

для реакций: а)АТФ + H2O АДФ + фосфат G ' = 17.2 кДж/моль.

б) аланин + глицин аланилглицин + H2O (Ответ: –13.3 кДж/моль) Факультативно 1. Водород можно использовать как чистое топливо, не дающее загрязне ний. Вычислите теплоту, выделяющуюся при сгорании 1 г Н2(г) до Н2О(ж) в стандартных условиях, если для водорода H0сгорания(Н2(газ)) = –286 кДж/моль.

(Ответ 143 кДж) 2. Для октана H сгорания(С8Н18(ж)) = –5471 кДж/моль. Запишите термохими ческое уравнение и вычислите теплоту, выделяющуюся при сгорании 1 г С8Н18(ж) (М = 114 г/моль) до СО2(газ) и Н2О(ж) в стандартных условиях. Сравните теплоту, выраженную в Дж/г для водорода и для октана.

(Ответ (кДж/г): а) 143;

б) 48) 3. При сгорании 1 кг жира выделяется 32000 кДж теплоты. Допустив, что избыточный вес человека обусловлен отложением жира, определите расстоя ние, которое нужно пробежать человеку, чтобы "сбросить" 1 кг веса, если при умеренном беге затрачивается 400 кДж/км. Определите время такой пробежки со скоростью 8 км/час и оцените, насколько реально уменьшение веса тела че ловека в результате подобных физических упражнений. (Ответ: 10 час, 80 км) Лабораторная работа. Определение стандартной энтальпии реакции нейтрализации H (H+ + OH – H2O) Задание. Целью данной практической работы является определение стан дартной энтальпии реакции нейтрализации растворов щелочей (NaOH, KOH и др.) растворами сильных кислот (HCl, H2SO4 и др.). В этом случае тепловой эффект относится к реакции нейтрализации, которая выражается уравнением:

– H+ + OH H2O, так как сильные кислоты и щелочи являются сильными элек тролитами, и затраты энергии на разрыв связей не происходит.

Измерение энтальпии реакции производится в калориметрах. В простей шем случае калориметр представляет собой сосуд, в котором протекает изучае мая реакция, имеющий стенки из плохо проводящего тепло материала. В нашей работе калориметром является стеклянный стакан объемом 100 мл, покрытый снаружи асбестом.

Выполнение работы 1. В стаканчик, покрытый асбестом, налейте 25 мл 2 M раствора щелочи (KOH или NaOH). Раствор перемешайте термометром и зафиксируйте его тем пературу t1. В этот же стаканчик добавьте 25 мл раствора кислоты (HCl или H2SO4) заданной концентрации, и полученный раствор продолжайте перемеши вать тем же термометром (объемы растворов щелочи и кислоты отмеряем мер ными цилиндрами).

2. В результате выделения тепла температура суммарного раствора по вышается очень быстро. Зафиксируйте максимальное значение температуры t (когда температура перестает возрастать).

3. Суммарный раствор после нейтрализации можно условно рассматри вать как чистый растворитель, то есть воду, поскольку количество растворенно го вещества в нем незначительно. Масса воды (конечного раствора) численно равна ее объему, так как можно считать (H2O) = 1 г/мл = 1 кг/л, и составляет 0.05 кг.

4. По литературным данным удельная теплоемкость воды C(H2O) = 4. кДж/кгград. Тогда количество теплоты, необходимое для нагревания воды ко нечного раствора Q = C(H2O) m(H2O) t, где C(H2O) — удельная теплоем кость воды, m(H2O) — масса воды, t = t2 – t1 — разность температур раствора после и до реакции. Зная концентрации исходных растворов кислоты и щелочи, рассчитайте количество вещества образовавшейся H2O. На основании получен ных данных, рассчитайте стандартную энтальпию (25 °C) реакции нейтрализа ции, H нейтр. = H / n(H2O) (кДж/моль).

5. Используя табличные величины H0298 образования соответствующих ионов, рассчитайте теоретическое значение H0298 реакции нейтрализации, сравните с экспериментальной величиной и объясните причину полученного расхождения.

Пример билета тестового контроля по теме «Химическая термодинамика»

1. Эндотермическую реакцию однозначно характеризует неравенство:

а) Н 0;

б) H 0;

в) G 0;

г) G 0.

2. Процесс, для которого H 0 и S 0, возможен в закрытой системе а) при любых температурах;

в) только при высоких температурах;

б) только при низких температурах;

г) невозможен.

3. Определите без расчета, при протекании какой реакции энтропия системы возрастает:

а) CaO (тв) + CO2 (газ) CaCO3 (тв);

в) 2 CH4 (газ) C2H2 (газ) + 3 H2 (газ);

б) N2 (газ) + 3 H2 (газ) 2 NH3 (газ);

г) NH3 (газ) + HCl (газ) NH4Cl (тв).

4. Тепловой эффект какой из приведенных реакций соответствует энтальпии образования ацетилена (С2Н2(газ)):

а) C2H2 (газ) + H2O(ж) = CH3COH(ж);

в) 2 CH4 (газ) = C2H2 (газ) + 3 H2 (газ);

б) 2 C(кр) + H2 (газ) = C2H2 (газ);

г) СаС2(тв) + 2Н2О = С2Н2(газ) + Са(ОН) 5. Выберите правильное утверждение:

а) стандартная энтальпия реакции нейтрализации положительна;

б) экзотермические реакции всегда могут протекать самопроизвольно;

в) молярная энтропия твердого вещества меньше, чем энтропия его в газо образном состоянии.

Пример билета контрольной работы «Химическая термодинамика»

1. При нейтрализации 200 мл 0.5 M раствора соляной кислоты щелочью выделилось 5.6 кДж тепла. Определите стандартную энтальпию реакции нейтрализации. (Ответ: –56 кДж/моль) 2. Метаболизм глюкозы возможен в следующем направлении:

C6H12O6 (р-р) CH3(CH2)2COOH(ж) + 2 CO2 (г) + 2 H2 (г) G 298 (кДж/моль) – –400 – H 298 (кДж/моль) – –532 – Используя данные задачи, рассчитайте G 298, H0298 и S0298 для этого процесса. При каких температурах (высоких, низких, любых) возможно само произвольное протекание этого процесса?

(Ответ: G0 = –252 кДж, H0 = –56 кДж;

S0 = 658 Дж/К) 3. Рассчитайте G0' для следующего процесса:

креатинфосфат + АДФ креатин + АТФ, если известно, что для реакций:

креатин + фосфат, G0' = –43 кДж/моль;

креатинфосфат + H2O АДФ +фосфат, G0' = –30.5 кДж/моль.

АТФ + H2O (Ответ: –12.5 кДж/моль) Тема 4. Химическое равновесие Содержание темы. Константа химического равновесия. Принцип Ле Шателье. Определение направления обратимой реакции и равновесных концен траций. Связь константы равновесия с G0 процесса. Изотерма химической ре акции. (ББХ, с. 166–179, или ПОХ, с. 180–189).

Письменное домашнее задание по теме 1) Выпишите определения следующих терминов. Необратимые и обрати мые реакции. Химическое равновесие. Константа химического равновесия.

Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье (принцип адаптив ных перестроек).

2) Выпишите формулы: связи константы равновесия с G0 прямой реак ции, уравнение изотермы химической реакции (Вант-Гоффа).

3) Выполните задания по ББХ 5.4–5.8, с. 179 и 5.11 с. 180.

4) Ознакомьтесь с лабораторной работой на с 24 СБ. и оформите лабора торный журнал, записав уравнения соответствующих химических реакций.

5) Оформите лабораторный журнал по результатам, полученным на предыдущем занятии., выполнив расчеты по п.3.

Последовательность действий (операций) студента при качественном опре делении преимущественного направления обратимого процесса и расчете равновесных концентраций 1. Прежде всего для гомогенной обратимой реакции реакции в общем виде aA + bB cC + dD для заданных исходных концентраций нужно рассчитать отношение произве дения концентраций продуктов к произведению концентраций реагентов с уче том стехиометрии. Обозначим это число Пс:


c(C)c c(D)d Пс = c (A)a c (B)b 2. Затем сравним Пс с величиной константы равновесия Kс: а) если Пс Kс, то процесс идет в сторону образования реагентов;

б) если Пс Kс, то процесс идет в сторону образования продуктов реакции;

в) если Пс = Kc, то система находит ся в состоянии равновесия.

Нахождение равновесных концентраций 3. Если процесс идет в соответствии с (2а), следует записать выражение для Kс с учетом стехиометрии и того, что концентрации реагентов будут увеличиваться, а продуктов – уменьшаться. Решение уравнения относительно x позволит затем найти равновесные концентрации.

aA + bB cC + dD c(A) c(B) c(C) c(D) c +ax +bx –cx –dx cравн. c(A) + ax c(B) + bx c(C) – cx c(D) – dx [c (C) cx ]c [ c(D) dx ]d Kс = [c(A) + ax]a [ c(B) + bx ]b 4. Если процесс идет в соответствии с (2б), следует записать выражение для кон станты равновесия Kс с учетом того, что концентрации продуктов будут увели чиваться, а концентрации реагентов – уменьшаться в соответствии со стехио метрией. Решение уравнения относительно x позволит затем найти равновес ные концентрации.

aA + bB cC + dD c(A) c(B) c(C) c(D) c –ax –bx +cx +dx cравн. c(A) – ax c(B) – bx c(C) + cx c(D) + dx [c(C) + cx ]c [ c(D) + dx ]d Kс = [c (A) ax]a [ c(B) bx ]b Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии 1. Для следующих обратимых реакций запишите выражения констант химического равновесия (Kс) и определите, как повлияет на состояние равнове сия этих систем 1) повышение давления и 2) понижение температуры.

4 NO (газ) + 6 H2O (газ), H = –900 кДж, а) 4 NH3 (газ) + 5 O2 (газ) H = +56 кДж, H+(р-р) + OH–(р-р), б) H2O (ж) CaCO3 (тв), H = –1200 кДж, в) CaO (тв) + CO2 (газ) H = +75 кДж.

г) CH4 (газ) C (тв) + 2 H2 (газ), 2. С ростом температуры приведенное ниже равновесие сдвигается в сторону обратной реакции.

CO (газ) + 2 H2 (газ) CH3OH (газ) Сделайте вывод о знаке H прямой и обратной реакции. Запишите выра жение для константы равновесия. Как изменится константа равновесия реак ции, если концентрацию CO увеличить в 4 раза?

3. При температуре 500 K для реакции CO(газ) + H2O (газ) CO2 (газ) + H2 (газ), Kс = 1. Исходные концентрации CO, H2O, CO2 и H2 равны, соответственно (моль/л): 0.8;

0.8;

1.4 и 1. Определите направление процесса, протекающего в системе при этих условиях, и концентрации всех веществ после достижения си стемой состояния равновесия (V = const).

(Ответ: влево;

CO, H2O, CO2 и H2, соответственно, 0.99, 0.99, 1.21, 0.81 моль/л) Влияние различных факторов на равновесие (принцип Ле-Шателье) для реакции:

H aA + bB cC + dD (больший объем) (меньший объем) экзотермическая реакция Состав равновесной Константа Скорости реак Изменение условий смеси по сравнению равнове ций, с исходной сия, K Повышение температуры возрастают больше A и B изменяется Понижение температуры уменьшаются больше C и D изменяется возрастают для не изме Повышение давления газовых реак- больше C и D няется ций уменьшаются не изме Понижение давления для газовых больше A и B няется реакций возрастает для Увеличение концентрации не изме прямой реак- больше C и D AиB няется ции возрастает для Увеличение концентрации не изме обратной ре- больше A и B CиD няется акции не изме Внесение катализатора возрастают не изменяется няется – 4. Константа диссоциации муравьиной кислоты при 298 K равна 1.710 4.

Рассчитайте G процесса диссоциации. Какой процесс (диссоциация или мо ляризация) протекает в системе самопроизвольно, если концентрация cHCOO– = cH+ = cHCOOH = 10 2 моль/л? Ответ подтвердите расчетом G.

– (Ответ: G0298 = 21.5 кДж;

G = 10.1 кДж;

моляризация) 5. Рассчитайте константу равновесия (Кс): CO (газ) + 2 H2 (газ) CH3OH (ж), если G 298(CO(газ)) = –137 кДж/моль;

G 298(CH3OH(ж)) = –167 кДж/моль.

0 (Ответ: 1.8105) 6. Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления обратимого процесса если для него N2 (газ) + 3 H2 (газ) 2 NH3 (газ), H 298 = –92.4 кДж, S 298 = –199.5 ДжK. Зависимостью от температуры H 0 0 – и S0 пренебречь. (Ответ: 463 К) 7. Рассчитайте величину константы равновесия Kс для реакции (T = 298 K) Глюкозо-1-фосфат Фруктозо-6-фосфат, которая является результатом двух последовательных процессов:

Глюкозо-6-фосфат, G0' = –7.3 кДж/моль;

Глюкозо-1-фосфат Фруктозо-6-фосфат, G0' = +1.67 кДж/моль.

Глюкозо-6-фосфат (Ответ: Kс 10) Лабораторная работа. Химическое равновесие и его сдвиг Задание. Изучить влияние pH среды на сдвиг равновесия в системах:

– – – – 1) Cr2O72 + 2 OH 2 CrO42 + H2O;

2 CrO42– + 2 H+ Cr2O72 + H2O + – Zn2+ + 2 H2O;

Zn(OH)2 + 2 OH– [Zn(OH)4] 2) Zn(OH)2 + 2 H Выполнение работы 1. Поместите в три пробирки по 4–5 капель раствора Na2Cr2O7. В первую пробирку добавьте 1–2 капли раствора H2SO4, во вторую — сначала NaOH, а затем H2SO4, в третью — CH3COONa (кр). Объясните наблюдаемые изменения – окраски, имея ввиду, что ион Cr2O72 в растворе дает оранжевую окраску и мо жет обратимо превращаться без изменения степени окисления хрома в ион – CrO42, который устойчив в щелочной среде и имеет желтую окраску. Каче ственно оцените реакцию среды в трех пробирках.

2. Поместите в пробирку 5–6 капель раствора ZnSO4. К этому раствору медленно по каплям и при перемешивании прибавьте раствор NaOH до полного растворения образовавшегося осадка. Затем в эту же пробирку аналогичным образом осторожно по каплям прибавьте раствор HCl. Объясните наблюдаемые явления, имея в виду, что Zn(OH)2 — амфотерный гидроксид, который может растворяться как в растворах щелочей, так и в растворах кислот. Запишите уравнения всех реакций в молекулярном и ионном виде.

3. Запишите выражение для константы одного из равновесий и рассчи тайте ее значение. Для расчета используйте табличные данные (с. 81), а также значения стандартных энергий Гиббса образования частиц:

G0298(Cr2O72 (р-р)) = –1257 кДж/моль, G0298(CrO42 (р-р)) = –706 кДж/моль, – – G0298(Zn2+ (р-р)) = –147 кДж/моль, G0298(Zn(OH)2(тв)) = –555 кДж/моль, G0298([Zn(OH)4]2 (р-р)) = –861.5 кДж/моль.

– Пример билета тестового контроля по теме «Химическое равновесие»

1. Основным критерием химического равновесия в системе является условие:

а) S 0;

б) G 0;

в) G = 0;

г) Н = 0.

2. Какое воздействие на систему 2H2O(газ) + 2Cl2 (газ) 4HCl(газ) + O2 (газ), (H 0) приведет к смещению равновесия вправо:

а) увеличение концентрации Cl2;

в) понижение температуры;

б) увеличение концентрации HCl;

г) введение катализатора.

3. Понижение давления вызовет смещение равновесия влево реакции:

а) N2 (газ) + 3H2 (газ) 2NH3 (газ);

в) C(тв) + H2O(газ) CO (газ) + H2 (газ);

+ – б) HNO2(р-р) H (р-р) + NO2 (р-р);

г) CH4 (газ) + H2O(газ) CO(газ) + 3H2 (газ).

4. Константа равновесия: H2 (газ) + I2 (газ) 2 HI (газ) (H 0) при повышении температуры а) увеличится;

б) уменьшится;

в) не изменится.

5. Оцените истинность суждения:

В состоянии равновесия энергия Гиббса системы максимальна.

а) верно;

б) неверно Пример билета контрольной работы «Химическое равновесие»

1. Запишите выражение константы равновесия для реакции 2 HI(газ) H2(газ) + I2(газ). Рассчитайте величину константы равновесия (Кс) при 298К, если значение G0298 процесса равно –3.42 кДж.

В каком направлении протекает реакция при стандартных условиях?

При повышении температуры величина Кс уменьшается.

Каков знак изменения энтальпии (Н) прямой реакции?

(Ответ: Kc = 4, вправо, Н 0) 2. системе C(тв) + H2O(газ) CO(газ) + H2(газ) равновесные концентрации Н2О, СО и Н2 соответственно равны (моль/л): 2.5, 0,02 и 0.02.

Рассчитайте Кс и исходную концентрацию Н2О, если исходные концентра ция CO и Н2 были равны 0.

Как повлияют на состояние равновесия и на величину Кс а) уменьшение концентрации СО, б) увеличение давления?

(Ответ: Kc = 1.6.10–4;

с(Н2О)=2.52 моль/л;

а) вправо, б) влево) Тема 5. Химическая кинетика Содержание темы. Скорость химических реакций. Влияние различных факторов на величину скорости и константы скорости. Закон действующих масс. Молекулярность и порядок реакции. Энергия активации. Уравнение Ар рениуса. Катализ. Уравнение Михаэлиса–Ментен. (ББХ, с. 182–205, или ПОХ, с. 200–229).

Письменное домашнее задание по теме 1) Выпишите определения следующих терминов: простые и сложные реак ции, механизм реакции. Молекулярность реакции. Средняя и истинная скорость реакции. Кинетическое уравнение реакции. Порядок реакции по веществу и суммарный порядок реакции. Константа скорости реакции. Период полупре вращения. Температурный коэффициент скорости реакции Вант-Гоффа, энер гия активации, молярная активность (число оборотов) фермента 2) Выпишите формулы кинетических уравнений реакций нулевого, перво го и второго порядков, связи периода полупревращения с константой скорости, уравнение Вант-Гоффа температурной зависимости, уравнение Аррениуса, уравнение Михаэлиса-Ментен.

3) Выполните задания по ББХ 6.9, 6.10, 6.11, 6.15 и 6.18 с.206.

4) Среди нижеприведенных реакций по формальным признакам выберите:

простую, сложную, гомогенную, гетерогенную, последовательную, параллельную + + OH-(р-р) а) H б) Zn (тв)+2HCl (р-р) H 2O (ж) ZnCl 2(р-р) + H2(г) (р-р) O2 (г) в)2 NO (г) 2 NO2 (г) N 2O 2 (г) кат. Br г) и Br CH3 (р-р) + Br2 (р-р) CH3 (р-р) + HBr (г) CH3 (р-р) 5) Определите молекулярность следующих простых реакций:

а) CO + Cl2 б) C4H COCl2;

C2H6 + C2H 6) Запишите выражение закона действующих масс для прямой и обратной реакции, считая их простыми: C2H4(газ) + H2(газ) C2H6(газ).

Во сколько раз изменится скорость прямой реакции, если а) увеличить концентрацию этилена в 3 раза;


б) увеличить давление в 3 раза;

в) уменьшить температуру на 40 °C, если температурный коэффициент реакции равен 2? (Ответ: а) 3;

б) 9;

в) 16) Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии 1. Вещество Х в растворе с концентрацией 0.2 моль/л участвует в реакции – Y, с начальной скоростью 310 4моль/лс. Вычислите кон 1-го порядка X станту скорости и определите ее размерность. Изобразите графическую зави (Ответ: 0.0015 с –1) симость c(x) = f(t) и lg(c) = f(t).

2. Реакция: H2 (газ) + Br2 (газ) 2 HBr(газ) имеет первый порядок по водороду и 0.5 порядок по брому. Запишите кинетическое уравнение реакции. Рассчи тайте константу скорости этой реакции и определите ее размерность, если начальная скорость реакции 510–4 моль/лс и концентрации обоих реагентов по (Ответ: 410–3 л0.5/моль0.5с) 0.25 моль/л.

3. Реакция между веществами A и B выражается уравнением 2 A + B C и имеет первый порядок по веществам A и B. Запишите кинетическое уравне ние реакции. Найдите начальную скорость реакции, если смешали равные объ емы растворов с концентрацией вещества A 0.03 моль/л и B 0.05 моль/л, кон (Ответ: 1.510–4 моль/лс) станта скорости составляет 0.4 л/мольс.

4. Появление изотопа 131I имеет место при авариях на АЭС. Период полу распада радионуклида иода 131I составляет 8 суток. Сколько времени потребу ется, чтобы активность радионуклида а) составила 25% от начальной;

б) уменьшилась на 87.5%? (Ответ: а) 16 ;

б) 24 суток.) 5. Константа скорости разложения лекарственного препарата при 20 °C со ставляет 310 6час 1. Определите срок хранения в сутках (т. е. время разложе – – ния 10% препарата) при этой температуре. (Ответ: 1462 суток.) 6. Во сколько раз изменится скорость и время протекания химической реакции при повышении температуры на 60 °C, если температурный коэффи циент ее равен 2? (Ответ: в 64 раза.) 8. Энергия активации разложения H2O2 без катализатора составляет 75 кДж/моль, а в присутствии фермента каталазы составляет 23 кДж/моль. Во (Ответ: в 6108 раз.) сколько раз различаются скорости реакций при 310 K?

9. Для уреазы, ускоряющей гидролиз мочевины, молярная активность или число оборотов (т. е. количество молекул субстрата, превращаемых в продукт реакции одной молекулой фермента при оптимальных условиях, составляет – 3104 с 1). Рассчитайте, при какой концентрации фермента достигается макси – мальная скорость разложения мочевины равная 0.3 моль/лс? (Ответ: 10 5 M) 10. Карбоангидраза является одним из самых активных ферментов. Ее мо лярная активность или число оборотов (т. е. количество молекул субстрата, превращаемых в продукт реакции одной молекулой фермента) составляет 6 105 с –1. При какой концентрации карбоангидразы достигается максимальная скорость образования H2CO3 из CO2 и H2O равная 0.6 моль/лс? (Ответ: 10–6 M) Кинетические параметры для реакций различных порядков Размерность Порядок Линейная tg угла Время полу Кинетическое констан реак- зависи- накло- превраще уравнение ты скоро ции мость на ния сти v=k = c0 / 2k мольл–1с – 0 cA = f(t) k c0 – c = kt –k v = kcA lncA = f(t) – = 0.69 / k c – c = c0e–kt lgcA = f(t) k / 2. v = kcA = 1 / c0k лмоль–1с – 2 c = c / (1 + kc 1 / cA = f(t) k 0t) Пример билета тестового контроля по теме «Химическая кинетика»

1. Из нижеприведенных реакций выберите гомогенную реакцию:

а) NaOH (р-р) + CO2 (газ) NaHCO3 (р-р);

в) Zn(тв) + 2HCl(р-р) ZnCl2 (р-р) + H2 (газ);

б) MgO(тв) + CO2 (газ) MgCO3 (тв);

г) FeCl2(р-р) + Na2S(р-р) FeS(тв) + 2NaCl(р-р).

2. Как изменится скорость реакции 2 А + В С, протекающей в растворе, кинетическое уравнение которой, = k.с А.с В и = 2, при 1) увеличении концентрации А в 2 раза а) уменьшится в 2 раза 2) уменьшении концентрации В в 2 раза б) увеличится в 2 раза о 3) повышении температуры на 20 С в) увеличится в 4 раза г) не изменится 3. Выберите правильное суждение:

а) константа скорости химической реакции не зависит от наличия катализатора;

б) константа скорости химической реакции зависит от концентрации реагентов;

в) численные значения порядка и молекулярности простой реакции совпадают.

Пример билета контрольной работы «Химическая кинетика»

1. Реакция между веществами A и B выражается уравнением A + 3 B C + D и имеет первый порядок по веществам A и B. Запишите кинетическое уравнение реакции и найдите ее начальную скорость, если смешали равные объе мы растворов вещества A с концентрацией 0.2 моль/л и вещества B с концентра – (Ответ: 810 4 моль/л с.) цией 0.04 моль/л. Константа скорости 0.4 л/мольс.

2. Период полувыведения лекарственного препарата (реакция первого порядка) из организма больного 4 часа. Определите время, за которое произой дет выведение препарата на 87.5%. (Ответ: 12 часов) 3. Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при уве личении температуры на 30 °C скорость реакции возрастает в 27 раз. (Ответ: 3) Расчетная лабораторная работа (I). Кинетика разложения H2O Задание. Определить константу скорости в кинетическом уравнении реак ции разложения пероксида водорода.

Выполнение работы 1. Реакция 2 H2O2(р-р) 2 H2O(ж) + O2(газ) может идти без катализатора, но с очень низкой скоростью в соответствии с величиной энергии активации Ea = 71–75 кДж/моль. Под действием фермента каталазы, резко снижающей энергию активации процесса (Ea кат = 7.9 кДж/моль), происходит чрезвычайно сильное (в 1011 раз) ускорение этого процесса.

Реакция разложения пероксида водорода подчиняется кинетическому уравнению I порядка: v = kc(H2O2) и c(H2O2) = c0(H2O2)e–kt.

По приведенным ниже экспериментальным данным постройте два графика — зависимости концентрации H2O2 от времени и зависимости логарифма кон центрации H2O2 от времени (lgc = lgc0 – 0.43kt).

Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант c(H2O2), c(H2O2), c(H2O2), c(H2O2), t, мин t, мин t, с t, с моль/л моль/л моль/л моль/л 0.0 0.0300 0.0 0.0400 0.0 0.200 0.0 0. 1.0 0.0250 2.0 0.0290 1.0 0.165 1.0 0. 2.0 0.0170 4.0 0.0200 2.0 0.137 2.0 0. 3.0 0.0130 6.0 0.0140 3.0 0.115 3.0 0. 4.0 0.0097 8.0 0.0100 4.0 0.095 4.0 0. 5.0 0.0073 10.0 0.0072 5.0 0.080 5.0 0. 6.0 0.0055 12.0 0.0052 6.0 0.066 6.0 0. 7.0 0.0040 7.0 0.055 7.0 0. 8.0 0.0030 8.0 0.045 8.0 0. 9.0 0. 2. Как следует из логарифмического вида кинетического уравнения тан генс угла наклона tg = –0.43k, откуда можно найти k.

3. Для нахождения tg на графике выбираются две произвольные точки "a" и "b" на прямой и на их основе строится прямоугольный треугольник. Тогда tg = (lgca – lgcb) / (ta – tb). Полученное значение используйте для расчета k.

4. Рассчитайте период полупревращения.

(II). Расчет константы скорости и определение порядка реакции по из вестным экспериментальным данным Задание. Определить порядок и константу скорости реакции.

Выполнение работы 1. Определите порядок реакции. Для этого по приведенным ниже экспери ментальным данным постройте два графика — зависимости lg(c) = f(t) и 1 / c = f(t). Установите, какая из зависимостей: для реакции первого порядка или для реакции второго порядка является линейной.

2. Из наклона линейного графика рассчитайте численное значение кон станты скорости при данной температуре.

Вариант Результаты изучения кинетики реакции при 25 °C2 H2O2 2 H2O + O2:

Время, мин 0 10 20 30 40 c H2O2, моль/л 2.50 0.90 0.32 0.12 0.04 0. Вариант Результаты изучения кинетики кислотного гидролиза метилацетата при постоянной температуре CH3COOCH3 + H2O CH3COOH + CH3OH:

Время, мин 0 20 40 60 80 100 c эфира, моль/л 0.500 0.375 0.278 0.216 0.152 0.117 0. Вариант Результаты изучения кинетики изомеризации при 20 °C транс-CHCl=CHCl цис-CHCl=CHCl:

Время, мин 0 10 15 20 25 c транс-изомера, моль/л 1.0 0.9 0.85 0.81 0.77 0. Вариант Результаты изучения кинетики изомеризации при 25 °C глюкозо-6-фосфат фруктозо-6-фосфат:

Время, мин 45 50 55 cглюкозо-6-фосфата, мкмоль/л 70 59 51 Тема 6. Сильные и слабые электролиты, протолитические равновесия, рН Содержание темы. Электролитическая диссоциация и ионное произведе ние воды. Водородный показатель pH. Протолитическая теория кислот и осно ваний. Протолитические равновесия в растворах кислот, оснований и солей (элек тролитическая диссоциация и гидролиз солей). Константы равновесия Ka, Kb, KBH+.

Расчет pH растворов электролитов. (ББХ, 272–299, или ПОХ, с. 575–594).

Разделы, выносимые на самостоятельную проработку 1. Ионная сила раствора, активность, коэффициент активности. (ББХ, с. 249–253 или ПОХ, с. 265–269).

2. Электрическая проводимость растворов электролитов (ББХ, с. 258– или ПОХ, с. 257–264).

Письменное домашнее задание по теме 1) Выпишите в тетрадь определения следующих терминов: ионное произ ведение воды показатели рН и рОН, ионная сила раствора, активность иона, ко эффициент активности, кислота Бренстеда, основание Бренстеда, сопряженные кислоты и основания, амфолиты, Ка, рКа, Кв, рКв, КВН+, рКВН+.

2) Выпишите формулы: для расчета рН слабых кислот и слабых оснований, гидролизующихся средних и кислых солей. Связи рКв и рКВН+.

3) Укажите, какие из перечисленных веществ являются неэлектролитами, слабыми или сильными электролитами: HBr, Sr(OH)2, глюкоза, HNO3, HF, KBr, мочевина, Ca(NO3)2, H2SO3, MgSO4. Для электролитов приведите схемы их дис социации (ионизации) в водном растворе.

4) Выполните задания по ББХ 8.11 и 8.12 с. 26;

9.3, 9.5, 9.9. 9.11, 9.12 и 9.13 с. 322.

Электролиты Сильные Слабые Диссоциируют необратимо, полно- Диссоциируют обратимо, стью, в одну ступень неполностью, ступенчато 1. Кислоты: HCl, HBr, HI, HNO3, 1. Кислоты: HF, HCN, H2S, H2SO3, H2CO3, H2SO4, HClO4, HMnO4, H2Cr2O7...

H3PO4, CH3COOH, HCOOH, HNO2...

2. Щелочи: LiOH, NaOH, KOH, 2. Основания и амфотерные гидроксиды:

CsOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, NH3, Fe(OH)2, Cu(OH)2, Zn(OH)2, Sr(OH)2...

Al(OH)3, Fe(OH)3...

3. Соли: NaCl, Al2(SO4)3, Cu(NO3)2...

– H+ + F 1. HF – – H+ + Cl H+ + H2PO 1. HCl 2. H3PO 2– – 2– + + 2. H2SO4 2 H + SO4 H2PO4 H + HPO – 2+ 2– 3– + 3. Ca(OH)2 Ca + 2 OH HPO4 H + PO 2– 1 2 3+ 4. Al2(SO4)3 2 Al + 3 SO – NH4+ + OH 3. NH3 + H2O Неэлектролиты: глюкоза и фруктоза (C6H12O6), сахароза (C12H22O11), мочевина (NH2CONH2), алифатические спирты (C2H5OH и т. д.) – не диссоциируют на ионы.

Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии 1. Качественно оцените реакцию среды водных растворов HCl и NaOH.

Рассчитайте значение рН их 0.01 М растворов, исходя из молярной концентра ции ионов Н+. (Ответ: 2 и 12) 2. Рассчитайте значения рН следующих растворов: 0,005М HCl;

0.02M H2SO4;

0.0002 M NaOH;

0.001 M Ba(OH)2. (Ответ: 2,3;

1,6;

10,3;

11,3) 3. Рассчитайте молярную концентрацию растворов: HCl c pH = 2 и 2,5:

КОН с рН = 11 и 12,7. (Ответ: 0.01М;

0.032М;

0.001М;

0.02М) 4. Напишите формулы сопряженных кислот для частиц: CH3O–, H2S, NH2CH3, H2PO4–, Cl–, SO42–, H2O.

5. Напишите формулы сопряженных оснований для частиц: H2CO3, HCO3–, CH3NH3+, H2PO4–, H2O.

6. Напишите выражение константы диссоциации кислоты Ka, сопряженной с основанием HCO3–.

7. Определите тип электролита и напишите протолитические равновесия в водных растворах хлоруксусной кислоты, этиламина и нитрита натрия. Пред ложите формулы для расчета pH в каждом из этих растворов.

8. В каком из растворов с равными молярными концентрациями NH (pKb = 4.6) или C6H5NH2 (pKb = 9.4) значение pH выше? Какое из этих двух со единений представляет собой более сильное основание?

9. Как изменится pKa и pH в растворе NaH2PO4, если к нему добавить не большое количество Na2HPO4?

10. Рассчитайте значение pH 0.02 M раствора муравьиной кислоты, если ее pKa = 3.75. (Ответ: 2.72) 11. Рассчитайте значение pH 0.02 M раствора анилина (C6H5NH2), если pKBH+ = 4.6. (Ответ: 8.45) 12 Рассчитайте значение pH 0.1 M раствора K2C2O4. Для H2C2O4 (щавеле вая кислота) pKa1 = 1.19, pKa2 = 4.30. (Ответ: 8.65) 10. Рассчитайте значение pH 0.01 M растворов гидрофосфата натрия и ди гидрофосфата натрия, если для фосфорной кислоты pKa1 = 2.12, pKa2 = 7.20, pKa3 = 12.44. (Ответ: 9.82;

4.66) Факультативно 1. Рассчитайте pH раствора, в 1 л которого содержится 0.05 моль H2SO4 и 0.02 моль K2SO4, двумя способами: а) исходя из молярной концентрации ионов водорода;

б) исходя из активности ионов водорода. (Ответ: pH = 1 и 1.15) 2.Рассчитайте pH раствора, в 1 л которого содержится 0.05 моль Ba(OH)2 и 0. и моль BaCl2 двумя способами: а) исходя из молярной концентрации ионов водорода;

б) исходя из активности ионов водорода. (Ответ: pH = 13 и 12.85) Образец билета контроля «Равновесие в водных растворах электролитов»

1. Укажите сопряженные основания для частиц:

1) НСООН;

2) Н3РО4;

3) Н2РО4–;

4) NH4+;

5) SO32–.

2. Укажите приблизительное значение рН (7, =7, 7) в водных растворах следующих электролитов:

1) NaCl;

2) K2CO3;

3) CH3COOH;

4) NiSO4;

5) NH4Cl.

3. Соотнесите значения рН с растворами, в которых находятся нижеприве денные вещества с равными молярными концентрациями.

Варианты ответа:

а) 3, 1) NaOH б) 1, 2) HCl в) 12, 3) CH3COOH г) 2, 4) H2SO д) 12, 5) Sr(OH) 4. Определите тип электролита и напишите уравнения протолитических равновесий в водных растворах Н2S и СH3NH2. Зассчитайте рН 0.125М раство ров этих электролитов. (Ответ: рН(Н2S) = 3.94;

рН(СH3NH2) = 11.86) 5. Определите тип электролита и напишите уравнения протолитических равновесий в водном растворе NaHS. Рассчитайте рН 0,015Ь раствора этого электролита. (Ответ: рН = 9.94) Лабораторная работа. Идентификация растворов веществ по их кислотности Задание. Определить, раствор, какого вещества находится в каждой из трех выданных колб.

Выполнение работы.

1. Получите у преподавателя вариант задания (см. таблицу ниже) и набор пронумерованных колб. Зная свойства каждого вещества и его концен трацию (0.1 M), рассчитайте pH каждого раствора.

2. При помощи растворов индикаторов или индикаторной бумаги опре делите значение pH растворов в каждой колбе.

3. Полученные расчетные и экспериментальные данные запишите, про анализируйте и сделайте соответствующие выводы.

Варианты заданий № варианта Наборы веществ 1 HCl NaCl K2CO 2 Na2CO3 KBr CH3COOH 3 NaNO3 H2SO4 NaOH 4 Na2SO4 Na2CO3 H2SO NH3 H2O 5 HCl KNO 6 NaNO3 K2CO3 CH3COOH 7 NaCl NaOH CH3COOH 8 Na2SO4 HCl Na2CO NH3 H2O 9 H2SO4 NaCl 10 Na2CO3 NH4Cl KBr 11 K2CO3 NaNO3 CH3COOH 12 NaCl NaOH CH3COOH Характеристики некоторых кислотно-основных индикаторов Индикаторы Окраска раствора с индикатором при pH малиново бесцветная область перехода красная Фенолфталеин 8.3 8.3–10. 10. Метиловый красный красная область перехода желтая (метилрот) 4.2 4.2–6.3 6. Метиловый оранже- красная область перехода оранжево-желтая вый 3.1 3.1–4.4 4. Тема 7. Буферные системы Содержание темы. Состав, механизм буферного действия, расчет pH бу ферных растворов (уравнение Гендерсона–Гассельбаха). Буферная емкость и факторы ее определяющие. Главные буферные системы в организме человека.

(ББХ, 299–307, или ПОХ, с. 594–603).

кислотно Разделы, выносимые на самостоятельную проработку:

основное состояние в организме (КОС) и основные показатели КОС (щелочной резерв крови, дефицит и избыток оснований, буферные основания) (ББХ, с. 316– или ПОХ, с. 603–612).

Письменное домашнее задание по теме 1) Выпишите определения следующих терминов: буферные системы буфер ное действие, интервал буферного действия, буферная емкость, амфолит, дипо лярный ион, анионная и катионная формы аминокислот, изоэлектрическая точ ка.

2) Выпишите формулы для расчета рН ацетатного, гидрокарбонатного, гид рофосфатного, аммиачного и аминокислотного буферных растворов;

расчета буферной емкости.

3) Оформите лабораторный журнал по лабораторной работе, СБ с. 36.

4) Выполните задания по ББХ 9.18–9.20, 9.22 и 9.25, с. 323.

Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии 1. Ацетатный буферный раствор получен при смешивании 40 мл 0.1 M раствора CH3COOH и 20 мл 0.1 M CH3COONa.

а) Приведите уравнения реакций, иллюстрирующих схему буферного действия.

б) Рассчитайте значение pH исходного раствора, если для уксусной кис лоты Ka = 1.75 10–5, pKa = 4.76.

в) Рассчитайте значение pH после добавления к этому раствору: 1) 2 мл 0.5 M раствора HCl;

2) 10 мл 0.3 M раствора NaOH.

г) Укажите интервал буферного действия этой системы.

(Ответ: pHисх. = 4.46;

а) pH = 4.06;

б) pH = 5.46) 2. Рассчитайте объемы 0.1 M растворов CH3COOH и CH3COONa, необхо димых для приготовления 100 мл буферного раствора с pH = 5.36.

(Ответ: 20 и 80 мл) 3. Рассчитайте pH аммиачного буфера, образующегося при добавлении 10 мл 0.1 M раствора HCl к 40 мл 0.1 M раствора NH3 (pKBH+ = 9.25).

(Ответ: 9.73) 4. Покажите, какие буферные системы и в какой области pH образуются по мере добавления раствора NaOH к раствору H3PO4, если для фосфорной кисло ты pKa1 = 2.12, pKa2 = 7.20, pKa3 = 12.44.

5. Рассчитайте, как изменится значение pH 1 л фосфатного буферного рас твора, содержащего 0.1 моль NaH2PO4 и 0.2 моль Na2HPO4 после добавления 0.15 моль HCl (pKa H3PO4 см. задание 4). Чему равна буферная емкость исход ного раствора по отношению к кислоте?

(Ответ: pH1 = 7.50;

pH2 = 6.50;

Bк = 0.15 моль/л) 6. Гидрокарбонатный буфер, состоящий из NaHCO3 и растворенного CO2, является важной буферной системой крови. Рассчитайте pH, если концентрация HCO3– составляет 24 мМ, парциальное давление CO2 — 40 мм рт. ст., раство римость CO2 — 0.03 мМ/мм рт. ст., для угольной кислоты в данных условиях pKa1 = 6.1. Как изменится pH, если парциальное давление CO2 уменьшится на 5 мм рт. ст.? (Ответ: pH1 = 7.4;

pH2 = 7.46) 7. Определите состав и соотношение компонентов фосфатной буферной системы в условиях организма: pH = 7.4, pKa2 = 7.2. Рассчитайте, какое количе ство щелочи может поглотить 1 л такого раствора при изменении pH до 7.5, ес ли его буферная емкость по щелочи составляет 0.5 ммоль/л.

(Ответ: c(Na2HPO4) : c(NaH2PO4) = 1.58 : 1;

nщелочи = 510–5 моль) [основание] Уравнение Гендерсона–Гассельбаха: pH = pKa + lg [сопряженная кислота] Буферная система Сопряженная Расчет pH Основание кислота 1. Ацетатная буферная система [CH 3COONa] pH = pKa + lg СН3COONa СН3COOH [CH 3COOH] 2. Гидрокарбонатная буферная система [NaHCO3] * pH = pKa1 + lg s p(CO2) CO2 H2O NaHCO 3. Карбонатная буферная система [Na2CO3] pH = pKa2 + lg [NaHCO3] Na2CO3 NaHCO 4. Гидрофосфатная буферная система [Na2HPO4] pH = pKa2 + lg [NaH2PO4] Na2HPO4 NaH2PO 5. Аммиачная буферная система [NH3] pH = pKBH+ + lg [NH4Cl] NH3 NH4Cl 6. Глицин-кислота [ + NH 3CH 2 COO - ] pH = pKa1 + lg + NH3CH2COO – + NH3CH2COOH [+ NH 3 CH 2 COOH] диполярная форма катионная форма 7. Глицин-основание [NH 2 CH 2COO - ] pH = pKa2 + lg NH2CH2COO – + NH3CH2COO – [ + NH 3CH 2COO - ] анионная форма диполярная форма * s — растворимость CO 2 (ммоль/мм рт. ст.), p(CO 2) — парциальное давление CO 2 (мм рт. ст.). Вместо произведения s · р(СО2) можно использовать [CO 2].

8. Определите, какого типа буферная система образуется при добавлении к 20 мл + NH3CH2COO –) 12 мл 0.1 M рас 0.1 M раствора глицина (NH2CH2COOH твора NaOH. Рассчитайте значение pH этого раствора, если pKa1 = 2.34, pKa2 = 9.60. (Ответ: 9.78) 9. Рассчитайте буферную емкость плазмы крови по кислоте, если для изменения pH от 7.36 до 7.0 к 100 мл крови было добавлено 36 мл 0.05 M раствора HCl.

(Ответ: 0.05 моль/л) Показатели кислотно-основного состояния (КОС) в крови Показа- Значение в Название Изменения при патологии тель КОС норме 6.8–7. 7.4 ± 0. Водородный показатель 7.35 – ацидоз pH 7.45 – алкалоз Показатель CO2 или пар- 10–130 мм рт. ст.

циальное давление CO2 45 мм рт. ст. (pH 7.35) 40 ± 5 мм рт. ст.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.