Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации»

Кафедра неорганической химии

учебно-методическое издание

Ответы к ЗАДАНИЯМ

на самоподготовку к занятиям по общей химии

для студентов 1 курса лечебного, педиатрического, медико-профилактического

и стоматологического факультетов

Ответы на вопросы и решения задач

Часть 1

Курск – 2007

УДК 54(072)	Печатается по решению
ББК 24я7	редакционно-издательского
	совета КГМУ

Рецензенты

Профессор кафедры патологической физиологии КГМУ Ляшев Ю.Д.

Зав. кафедрой гигиены КГМУ, профессор Губарев Е.А.

Луньков В.Д., Лушов К.А., Хабаров А.А. Ответы к заданиям на самоподготовку к занятиям по общей химии для студентов 1 курса лечебного, педиатрического, стоматологического и медико-профилактического факультетов. Ответы на вопросы и решения задач. Часть I. – Курск: КГМУ, 2007. – 140 с.

Учебно-методическое издание в двух частях содержит систематизированные ответы по изучаемым темам и вопросам в рамках курса общей химии. Также приведены решения наиболее типичных задач, выносимых на контрольные работы и экзамены по курсу общей химии. Рекомендуется для самостоятельной работы студентов 1 курса лечебного, медико-профилактического, педиатрического и стоматологических факультетов, а также студентов заочной формы обучения факультета высшего сестринского образования.

ISBN	ББК 24я7
 Коллектив авторов, КГМУ, 2007

Задание № 1

1. В чем различие между массой атома и атомной массой?

Массой атома называется масса одного атома (в г или в а.е.м.), а атомной массой называется масса одного моля атомов (или 6,0210²³ атомов).

2. Что называется относительной атомной и относительной молекулярной массой?

Относительной атомной (молекулярной) массой элемента (вещества) называют отношение массы его атома (молекулы) к 1/12 части массы атома изотопа ¹²С.

3. Дайте определение понятию: «атомная единица массы».

Атомной единицей массы (а.е.м.) называется 1/12 часть массы изотопа ¹²С.

4. Дайте определение понятию «моль».

Моль – количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов и т.д.), сколько содержится атомов в 12 г изотопа ¹²С.

5. В чем различие между молярной и относительной молекулярной массой?

Относительная молекулярная масса измеряется в относительных единицах массы (а.е.м.), а молярная в г/моль. Их численные значения совпадают.

6. Сформулируйте основные законы стехиометрии. При каких условиях они справедливы?

Основными законами стехиометрии считаются законы сохранения (массы, состава, эквивалентов, зарядов и др.). Все эти законы, за исключением закона сохранения массы, выполняются строго только для соединений с молекулярной структурой. Для соединений с немолекулярной структурой (атомной, ионной и металлической решеткой) состав соединений зависит от способа получения.

Закон сохранения массы веществ. Масса веществ, вступающих в химическую реакцию равна массе веществ, образующихся в результате реакции. (А как Ломоносов сказал: «Ежели где в одном месте чего сколько убудет, то в другом месте присовокупится»)

Закон постоянства состава вещества. Всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.

Закон объемных отношений. Объемы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу как простые целые числа.

Закон Авогадро. В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул. (Примечание: этот закон строго выполняется при отсутствии межмолекулярного взаимодействия газов.)

Закон эквивалентов. Вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

Закон кратных отношений. Если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то массы одного из элементов, приходящиеся в этих соединениях на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.

Резюме. Все вышеупомянутые законы можно свести к двум основным: закону сохранения массы и закону эквивалентов.

7. Сколько молекул и атомов содержится в 100 мл воды при 4⁰С?

Решение

Плотность воды при 4^оС составляет 999,973 г/л (примерно 1 г/мл). Следовательно, масса 100 мл воды составляет = 1 г/мл * 100 мл = 100 г. Молярная масса Н₂О = 18 г/моль, тогда количество вещества = 5,56 моль. Известно, что , тогда число молекул воды составляет 5,56 моль  6,0210²³ молекул/моль = 3,3510²⁴ молекул. Поскольку молекула воды состоит из трех атомов, то число атомов составляет 33,3510²⁴ = 1,00510²⁵ атомов.

Ответ: в 100 мл воды при 4^оС содержится 3,3510²⁴ молекул и 1,00510²⁵ атомов.

8. Какими методами можно определить молекулярные массы газообразных веществ?

Молекулярные массы газообразных веществ можно определить:

а) используя закон Авогадро, по молярной массе известного газа по формуле , где D_1/2 – относительная плотность одного газа по другому;

б) используя уравнение Менделеева-Клапейрона (Примечание: следует упомянуть, что вычисленные таким образом молярные массы неточны, т.к. эти соотношения строго выполняются только для идеальных газов).

9. Какие значения может принимать универсальная газовая постоянная? Какова её размерность?

Известно, что: . Тогда R имеет следующие значения при различных значениях размерностей давления и объема.

; ; ;

; ; .

р₀ = 1 атм. = 101,325 кПа = 760 мм рт.ст; V₀ = 22,4 л = 22400 мл = 0,0224 м³.

10. Что называется парциальным давлением газа в смеси? Сформулируйте закон парциальных давлений.

Парциальное давление газа в смеси представляет собой то давление, которое производило бы имеющееся в смеси количество данного газа, если бы оно одно занимало весь предоставленный объем при той же температуре.

Закон парциальных давлений: это давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равное сумме парциальных давлений газов, составляющих смесь.

11. Какой объем займут при н.у. 24 мл водорода, собранного над водой при 20С и давлении 750 мм рт.ст. (100 кПа). Давление насыщенного пара при 20С равно 17,25 мм рт.ст. (2,3 кПа).

Решение

Используя закон парциальных давлений, определим парциальное давление водорода в кПа.  р(Н₂) = 100 кПа – 2,3 кПа = 97,7 кПа.

Найдем объем водорода при нормальных условиях по закону Клапейрона: =21,56 мл.

Ответ: объем водорода составит 21,56 мл.

12. Дайте определение понятиям: эквивалент, фактор эквивалентности, молярная масса эквивалента.

Эквивалентом называется реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях соответствует 1 иону водорода, или 1 электрону в окислительно-восстановительных процессах.

Фактор эквивалентности – это доля реальной или условной частицы, которая в данной реакции соответствует одному эквиваленту вещества.

Молярной массой эквивалента называется масса одного моля эквивалента и выражается в г/моль (M_eq = Mf_eq).

13. Чему равны эквивалентные массы и эквивалентные объёмы водорода и кислорода?

Так как эквивалент связан с конкретной химической реакцией, то для водорода M_eq = 1 г/моль; V_eq = 11.2 л (н.у.). Для кислорода, который может участвовать в нескольких процессах (образование надперекисных, перекисных соединений и оксидов), его M_eq может принимать значения 32 г/моль, 16 г/моль и 8 г/моль, а V_eq 22,4 л, 11,2 л и 5,6 л соответственно.

14. Сформулируйте закон эквивалентов.

Вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Математически это выражается следующим образом:

15. Как определить эквивалент и эквивалентную массу элемента в соединении? Чему равны эквивалент и молярная масса эквивалента марганца в оксидах: MnO; Mn₂О₃; MnO₂; Mn₂О₇?

Для одного и того же соединения, участвующего в кислотно-основных или окислительно-восстановительных процессах, могут быть различные факторы эквивалентности и соответствующие им массы эквивалентов. Способы расчета факторов эквивалентности для кислотно-основных реакций приведены в Приложении 1.

Для окислительно-восстановительных процессов фактор эквивалентности соединения равен , где n_e – количество электронов, переданных в полуреакции (в расчете на 1 частицу).

Например: для MnO в кислотно-основных реакциях f = ½ или 1, а в окислительно-восстановительных фактор равен: 1, 1/2,1/4 и 1/5 в зависимости от процесса, в котором он участвует. Молярная масса эквивалента равна Mf и составляет 71 г/моль, 35,5 г/моль, 17,75 г/моль и 14,2 г/моль соответственно.

16. Как определить эквивалент и молярную массу эквивалента сложных веществ: оксидов, кислот, оснований, солей?

Формулы для расчетов соответствующих факторов эквивалентности (и, следовательно, их молярных масс) приведены в Приложении 1.

17. В каких случаях эквивалентная масса равна его атомной массе? Является ли значение эквивалентной массы элемента постоянной величиной?

В том случае, когда фактор эквивалентности равен 1, масса эквивалента равна его атомной массе.

Масса эквивалента не является постоянной величиной, так как зависит от фактора эквивалентности в данной химической реакции.

18. Какие способы выражения состава раствора вам известны?

Подробно данный вопрос рассмотрен в Задании № 2.

Вариант № 1

1) В организме человека содержится около 4 г железа. Сколько это составляет: а) молей; б) атомов железа?

Решение:

Количество вещества рассчитывается по формуле: , следовательно в организме содержится = 0,0714 моль железа и N = 0,0714 моль  6,0210²³ = 4,310²² атомов железа.

2) Жизненная ёмкость легких составляет 4 л воздуха. Выдыхаемый человеком воздух содержит 4% углекислого газа. Какова масса этого газа при температуре 37С и атмосферном давлении?

Решение:

Найдем объем СО₂ с использованием объемной доли: V(CO₂) = 4 л  0,04 = 0,16 л. По уравнению Менделеева-Клапейрона вычисляем массу СО₂:

3) В организм человека с пищей и жидкостью поступает 16 г одного из элементов в сутки. В свободном состоянии элемент образует газ, занимающий объём 12,8 л при н.у. Определите молярную массу газа и назовите элемент, учитывая, что молекула газа двухатомна.

Решение:

Найдем количество неизвестного элемента, используя формулу: . Зная, что молекула двухатомна, определим его молярную массу , что соответствует азоту (N₂).

4) Определите эквивалент и молярную массу эквивалента гидроксида меди в реакциях:

Сu(ОН)₂ + 2НСl = СuСl₂ + 2Н₂О

Сu(ОН)₂ + НСl = СuОНСl + Н₂О

Решение:

Исходя из определения фактора эквивалентности для кислотно-основных процессов:

в первой реакции f(Cu(OH)₂) = ½, а M_eq = Mf = 98 г/моль  ½ = 49 г/моль;

во второй реакции f(Cu(OH)₂) = 1, а M_eq = Mf = 98 г/моль  1 = 98 г/моль.

5) Определите эквивалент и молярную массу эквивалента сульфата марганца в реакциях:

МnSО₄ + 2КОН = Мn(ОН)₂ + К₂SО₄

МnSO₄ + 2Сl₂ + 8КОН = К₂МnО₄ + 4КСl + К₂SО₄ + 4Н₂О.

Решение:

Исходя из определения фактора эквивалентности:

в первой реакции кислотно-основной f(МnSО₄) = ½, а M_eq = Mf = 151 г/моль  ½ = 75,5 г/моль;

во второй реакции окислительно-восстановительной f(МnSО₄) = 1/4, а M_eq = Mf = 151 г/моль  ¼ = 37,75 г/моль.

6) Вычислите относительную атомную массу двухвалентного металла и определите, какой это металл, если 8,34 г металла окисляется 0,68 л кислорода (н.у.).

Решение:

2Ме + О₂ = 2МеО

Используя закон эквивалентов ; V_eq(O₂) = 5,6 л/моль. Подставляем и определяем молярную массу эквивалента неизвестного металла: . Поскольку металл двухвалентен, то его М = M_eq/f = 68,7 г/моль/½ = 137,4 г/моль, что соответствует Ва.

7) Суточная потребность организма человека в кальции составляет 0,6 г. Выразите это количество в моль и мэкв. Какой массе хлорида кальция это соответствует?

Решение:

Находим количество кальция:

По формуле

Масса хлорида кальция, соответствующая этому количеству, составляет: m(CaCl₂) = M = 0,015 моль  111 г/моль = 1,665 г.

8) Содержание ионов калия в 100 мл плазмы крови в норме составляет 19,9 мг, а в эритроцитах - 83,7 ммоль/л. Где больше калия и во сколько раз? Каким является элемент: внеклеточным или внутриклеточным?

Решение:

Приведем данные к одинаковым размерностям (ммоль/л). В 100 мл содержится 19,9 мг ионов К⁺, а в 1 л (в 1000 мл) 199 мг соответственно, что составляет 5,1 ммоль в 1 л. Сравнивая два объекта, определяем, что в эритроцитах ионов К⁺ больше в 16,41 раза.

9) Сульфат натрия (М_r = 142) и сульфат магния (М_r = 120) используется в медицине как слабительное средство. Определите массу МgSO₄, эквивалентную 7,1 г Na₂SO₄.

Решение:

В кислотно-основных процессах факторы эквивалентности этих соединений одинаковы и составляют ½.

Используя закон эквивалентов, определим массу сульфата магния:

Вариант № 2

1) В организме человека содержится 140 г калия. Сколько это составляет: а) молей; б) атомов калия?

Ответ: а) 3,59 моль калия; б) 2,16110²⁴ атомов калия.

2) Кровь здорового человека содержит 15% гемоглобина. 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода (при температуре тела человека и атмосферном давлении). Масса крови составляет 8% от массы тела. Определите объём и массу кислорода, который может быть связан гемоглобином человека массой 70 кг. Приведите объём кислорода к н.у.

Ответ: объем кислорода составляет 1125,6 мл, масса 1,416 г; объем кислорода при н.у. 991,3 мл.

3) Определите, сколько фтора входит в состав организма человека, если известно, что каждые 100 г тела содержат 0,9 мг фтора. Масса тела человека 70 кг. Какой объём занял бы этот фтор при н.у.?

Ответ: объем фтора при н.у. 0,37 л.

4) Определите эквивалент и молярную массу эквивалента серной кислоты в реакциях:

Н₂SO₄ + 2NаOН = Na₂SO₄+ 2 Н₂O

Н₂SO₄ + NaOН = NaНSO₄ + Н₂О.

Ответ: в первом процессе M_eq(H₂SO₄) = 49 г/моль, а во втором 98 г/моль.

5) Определите эквивалент и молярную массу эквивалента перманганата калия в реакциях:

2КMnО₄ + 5 Н₂О₂ + 3Н₂SO₄ = 2 МnSO₄ + 5О₂ + К₂SO₄ + 8 Н₂О

2КMnО₄ + К₂SO₃ + 2КОН = 2К₂МnО₄ + К₂SO₄ + Н₂О.

Ответ: молярная масса эквивалента перманганата калия в первой реакции составляет 31,6 г/моль, а во второй – 158 г/моль.

6) Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 27,9 г/моль, вытесняет из кислоты 700 мл водорода, измеренного при н.у. Определите массу металла.

Ответ: 1,74 г.

7) Содержание бромид ионов в головном мозге составляет 15 мг на 100 г ткани. Выразите это количество в ммоль. Какой массе бромида калия это соответствует?

Ответ: 0,1875 ммоль; 22,31 мг бромида калия.

8) Содержание ионов натрия в плазме крови (в норме) составляет 143 ммоль/л. Анализом установлено, что в 250 мл плазмы крови больного содержится 40,75 ммоль ионов натрия. Что подтверждает анализ: избыток или дефицит Na? Какой массе хлорида натрия соответствует это отклонение oт нормы?

Ответ: избыток; соответствует 1,17 г NaCl на 1 л.

9) Карбонат кальция и оксид магния (жженая магнезия) применяются как антацидные средства при повышенной кислотности желудочного сока. Определите массу MgO, эквивалентную 1 г карбоната кальция.

Ответ: 0,4 г.

Вариант № 3

1) В организме человека содержится 100 г натрия. Сколько это составляет: а) молей; б) атомов натрия?

Ответ: 4,35 моль натрия; 2,6210²⁴ атомов натрия.

2) Содержание белков в организме составляет 17% от массы тела. Белки содержат 16% азота. Сколько азота входит в состав организма человека массой 70 кг? Какой объём занял бы этот азот при 37С и атмосферном давлении?

Ответ: масса азота = 1904 г; V(N₂) = 1728,56 л.

3) В состав тела человека входит хлор (Сl) в количестве 156 мг на каждые 100 г массы тела. Определите, сколько хлора содержит организм человека массой 60 кг. Какой объём занял бы этот хлор в свободном состоянии при н.у.?

Ответ: масса хлора = 93,6 г; V(Cl₂) = 29,53 л.

4) Определите эквивалент и молярную массу эквивалента следующих солей:

АlС1₃ ; Na₂СО₃.

Ответ: f(AlCl₃) = 1/3; M_eq(AlCl₃) = 44.5 г/моль; f(Na₂CO₃) = ½; M_eq(Na₂CO₃) = 53 г/моль.

5) Определите эквивалент и молярную массу эквивалента MnO₂ в реакциях:

3МnO₂ + КСlО₃ + 6КОН = 3 К₂МnО₄ + КСl + 3Н₂О,

2MnO₂ + 3РbО₂ + 6НNО₃ = 2 НMnO₄ + 3 Рb(NО₃)₂ + 2Н₂О.

Ответ: f₁ = ½; M_eq 1 = 43.5 г/моль; f₂ = 1/3; M_eq 2 = 29 г/моль.

Примечание: в задании на самоподготовку опечатка – вместо Mn следует читать MnO₂.

6) Одно и то же количество металла соединяется с 0,2 г кислорода и с 3,17 г одного из галогенов. Определите эквивалентную массу галогена.

Ответ: M_eq = 126,8 г/моль (йод).

7) В организме человека содержится 70 мг ионов меди. Выразите это количество в ммоль и мэкв. Какой массе СuSO₄ это соответствует?

Ответ: количество меди 1,1 ммоль или 2,2 мэкв, m(CuSO₄) = 175 мг.

8) Содержание кальция в плазме крови (в норме) соответствует 2,4 ммоль/л. Анализом установлено, что в 100 мл плазмы больного содержится 0,052 мэкв ионов кальция. Что подтверждает анализ: избыток или дефицит кальция?

Ответ: дефицит; 0,26 ммоль/л.

9) Гидрокарбонат натрия и карбонат кальция применяются в качестве антацидных средств при повышенной кислотности желудочного сока. Рассчитайте, какая масса СаСО₃ эквивалентна 1 г гидрокарбоната натрия NaНСО₃.

Ответ: 0,6 г СаСО₃.

Вариант № 4

1) В организме человека содержится 20 г магния (Мg²⁺ ). Сколько это составляет: а) молей; б) атомов магния?

Ответ: 0,83 моль магния; 510²³ атомов магния.

2) Суточное поступление кислорода в организм человека составляет 2600 г.

Какой объём занял бы этот кислород при 37°С и атмосферном давлении?

Ответ: V(O₂) = 2065,4 л.

3) Суточная потребность организма в хлоре составляет 215 ммоль (Сl). Какой объём занял бы этот хлор, если бы он находился в газообразном состоянии при н.у.?

Ответ: V(Cl₂) = 2,408 л.

4) Определите эквивалент и молярную массу эквивалента оксидов:

Р₂О₅; А1₂О₃.

Ответ: f₁ = 1/10; M_eq 1 = 14,2 г/моль; f₂ = 1/6; M_eq 2 = 17 г/моль.

5) Определите эквивалент и молярную массу эквивалента азотной кислоты в реакциях:

3Сu + 8НNO_{3 (разб.)} = 3 Сu(NО₃)₂ + 2NO + 4Н₂О

4Мg + 10НNО_{3 (разб.)} = 4 Мg(NО₃)₂ + N₂О + 5Н₂О

Ответ: f₁ = 1/3; M_eq 1 = 21 г/моль; f₂ = 1/4; M_eq 2 = 15.75 г/моль.

6) 1,6 г кальция и 2,6 г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Вычислите эквивалентную массу цинка, зная, что эквивалентная масса кальция равна 20 г/моль.

Ответ: M_eq(Zn) = 32,5 г/моль.

Примечание: в задании на самоподготовку опечатка - масса цинка 2,16 г следует читать как 2,6 г.

7) Суточная потребность организма в кальции у взрослых составляет 8 мг на 1 кг веса. Сколько кальция потребуется в сутки человеку массой 70 кг? Выразите это количество в ммоль и мэкв.

Ответ: 14 ммоль кальция или 28 мэкв.

8) Содержание натрия в плазме крови (в норме) составляет 143 ммоль/л, а в 250 мл эритроцитов - 92 мг. Где больше натрия и во сколько раз? Какой это элемент: внутриклеточный или внеклеточный?

Ответ: внеклеточный, в плазме больше  в 9 раз.

9) Оксид магния (жженая магнезия) и гидрокарбонат натрия (питьевая сода) применяются в качестве антацидных средств при повышенной кислотности желудочного сока. Рассчитайте, какая масса МgО эквивалентна 1 г гидрокарбоната натрия NaНСО₃.

Ответ: 0,24 г MgO.

Формулы, используемые при решении задач по изучаемой теме:

Фактор эквивалентности:

для кислотно-основных реакций: ,

для окислительно-восстановительных реакций: ,

где: n (H⁺ ) - число катионов водорода, участвующих в данной реакции;

Z - число отданных или принятых электронов.

Фактор эквивалентности кислоты: ,

n - число катионов водорода в молекуле кислоты, замещенных на металл (основность кислоты ).

Фактор эквивалентности основания: ,

n (OH^‑) - число гидроксильных групп в молекуле основания, замещенных на кислотные остатки (кислотность основания).

Фактор эквивалентности соли: ,

n (Ме) - число атомов металла;

Z(Ме) - степень окисления металла.

Фактор эквивалентности оксида: ,

n (эл) —число атомов элемента, образующего оксид;

Z (эл) - степень окисления элемента, образующего оксид.

Молярная масса эквивалента: М_eq = М  f

Количество вещества эквивалента: ,

n - количество вещества (моль).

Закон эквивалентов для реакции: А + В = С + Д  или

Задание № 2

1. Дайте определение следующим понятиям: «раствор», «концентрация раствора», «растворимость», «коэффициент растворимости».

Раствором называют находящуюся в состоянии равновесия гомогенную систему переменного состава, состоящую из двух и более веществ. Вещества, составляющие раствор называют компонентами раствора.

Концентрацией раствора называется способ количественного выражения состава раствора.

Растворимостью называется способность вещества растворятся в том или ином растворителе.

Коэффициент растворимости – это характеристика раствора, означающая число единиц массы безводного вещества, насыщающего при данных условиях 100 единиц массы растворителя. Измеряется в m (г) вещества на 100 г растворителя.

2. Какие способы выражения состава раствора вам известны? Дайте определения.

Наиболее распространенные способы выражения состава раствора приведены в Приложении 1 в Задании № 2.

3. Какие факторы влияют на растворение твердых и газообразных веществ в жидкостях?

На процесс растворения веществ в жидкостях влияет: природа компонентов раствора, температура, давление (для газов).

4. Могут ли насыщенные растворы быть разбавленными, а концентрированные растворы ненасыщенными?

Если растворенное вещество находится при данных условиях в состоянии равновесии с чистой фазой данного вещества, то такой раствор называется насыщенным по данному компоненту. Растворы с низким содержанием растворенного вещества называются разбавленными; с высоким – концентрированными. Насыщенные растворы могут быть разбавленными (например, насыщенный раствор BaSO₄), а концентрированные – ненасыщенными (например, 50% раствор AgNO₃).

5. В каких случаях молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента одинаковы? В каких случаях они различаются?

Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента численно совпадают, если фактор эквивалентности равен 1. В остальных случаях они имеют разные значения.

6. Чем отличается молярная концентрация раствора от моляльности? Массовая концентрация от молярной? Массовая доля от массовой концентрации? Молярная концентрация от молярной доли?

Смотри Приложение 1 в Задании № 2.

7. В 80 г насыщенного раствора содержится 4 г соли. Чему равны коэффициент растворимости соли и массовая доля?

По определению коэффициента растворимости , а массовая доля .

8. Как определяют плотность раствора?

1. Пикнометрическим способом – взвешиванием определенного (точного) объема раствора;

2. С помощью ареометра (на шкале по уровню погружения);

3. Расчетным способом, зная массовую долю вещества, растворитель и табличные данные экспериментальных измерений.

9. Как по плотности раствора определить массовую долю компонента в данном растворе?

Необходимо использовать справочные данные экспериментальных измерений, в которых соотнесены массовая доля и плотность этого раствора.

10. Как рассчитать молярную концентрацию эквивалента раствора, зная массовую долю?

По формуле .

11. Предельно допустимая концентрация (ПДК). Для каких целей используется в медицине? Примеры.

ПДК – это максимальная концентрация вещества, не вызывающая токсического эффекта. ПДК (СО_газ) в воздухе составляет 0,05 мг/м³, ПДК (Pb²⁺) в питьевой воде составляет 5 мкг/л, ПДК (H₂S_газ) = 0,008 мг/м³, ПДК (Hg_пар) = 0,003 мг/м³.

12. Как рассчитать объём исходного концентрированного раствора кислоты, зная объём разбавленного раствора, который необходимо приготовить, и эквивалентные концентрации обоих растворов?

Используя закон эквивалентов, .

Вариант № 1

1. Раствор хлорида кальция используют в медицине при аллергических заболеваниях. Рассчитайте объём воды и массу безводной соли, а также кристаллогидрата СаСl₂6 Н₂О, необходимых для приготовления 400 г раствора с массовой долей 20% и плотностью 1,178 г/мл. Чему равны молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, массовая концентрация и моляльность такого раствора?

Решение.

1) Найдем массу CaCl₂ в 20% растворе:

2) Определим массу и объем необходимой для приготовления раствора воды:

m(H₂O) = m_р-ра – m_в-в = 400 г – 80 г = 320 г.

.

3) Найдем массу кристаллогидрата (CaCl₂6H₂O), определив его количество вещества:

(CaCl₂6H₂O) = (CaCl₂) = 0,72 моль.

m(CaCl₂6H₂O) = M = 0,72 моль  219 г/моль = 157,8 г.

4) Найдем молярную концентрацию, предварительно вычислив объем раствора:

.

5) Определим молярную концентрацию эквивалента:

.

6) Определим массовую концентрацию:

7) Определим моляльность раствора:

.

Примечание: в условии задачи плотность раствора 1,078 г/мл следует читать 1,178 г/мл.

Ответ: m(CaCl₂) = 80 г; V(H₂O) = 320 мл; масса кристаллогидрата = 157,8 г; С = 2,12 моль/л; Ceq = 4,24 моль/л; Р = 235,3 г/л; В = 2,25 моль/кг.

2. Раствор йодида калия с массовой долей 5% применяется для электрофореза при заболеваниях легких. В распоряжении физиотерапевта имеется 2 л раствора с массовой долей йодида калия 20% (плотностью = 1,148 г/мл ). Какой объём раствора с массовой долей 5% (плотностью = 1,06 г/мл) можно из него приготовить? Какой объём воды потребуется для этого? Чему равен титр исходного раствора?

Решение

1) Найдем массу 20% раствора:

2) Определим массу KI в этом растворе:

3) Определим массу 5% раствора:

4) Объем разбавленного 5% раствора составляет:

.

5) Определим массу и объем добавляемой воды:

m(H₂O) = m_р-ра(II) – m_р-ра(I) = 9184 г – 2296 г = 6888 г.

.

6) Рассчитаем титр 20% раствора:

.

Примечание: в условии задачи не указана плотность разбавленного раствора, которую следует принять за 1,06 г/мл.

Ответ: V(5%) = 8664.2 мл; V(H₂O) = 6888 мл; Т = 0,23 г/мл.

3. При пониженной кислотности желудочного сока используется раствор хлороводородной кислоты с массовой долей НСl 8% (плотность = 1,039 г/мл). Рассчитайте объём концентрированной кислоты с массовой долей НСl 36% (плотность = 1,183 г/мл) и объём воды, необходимый для приготовления 200 мл разбавленного раствора, а также молярную долю полученного раствора.

Решение.

1) Определим массу 8% раствора:

2) Найдем массу чистой HCl:

3) Определим массу 36% раствора:

4) Найдем объем 36% раствора:

.

5) Определим массу и объем добавляемой воды:

m(H₂O) = m_р-ра(II) – m_р-ра(I) = 207,8 г – 46,18 г = 161,62 г.

.

6) Определим молярную долю вещества в 8% растворе, предварительно определив количество веществ в растворе:

;

Ответ: объем 36% раствора = 39 мл; объем добавляемой воды = 161,62 мл; молярная доля = 4,1%.

4. Раствор сульфата магния МgSО₄7Н₂О используют в медицине как спазмолитическое средство. В ампуле содержится 10 мл раствора с массовой долей безводной соли 10% (плотность = 1,103 г/мл). Сколько граммов кристаллогидрата МgSО₄7 Н₂О и миллилитров воды потребовалось бы для приготовления этого раствора? Чему равны молярная концентрация эквивалента и титр этого раствора?

Решение.

1) Найдем массу раствора:

2) Найдем массу вещества в этом растворе:

3) Найдем массу кристаллогидрата (MgSO₄7H₂O), определив его количество вещества:

(MgSO₄7H₂O) = ( MgSO₄) = 0,0092 моль.

m(MgSO₄7H₂O) = M = 0,0092 моль  246 г/моль = 2,26 г.

4) Определим массу и объем добавляемой воды:

m(H₂O) = m_р-ра – m_кр = 11,03 г – 2,26 г = 8,77 г.

.

5) Определим эквивалентную концентрацию по формуле:

6) Определим титр раствора по формуле:

.

Примечание: в условиях задачи плотность раствора составляет 1,103 г/мл вместо 1,048 г/мл.

Ответ: m(MgSO₄7H₂O) = 2,26 г; V(H₂O) = 8,77 мл; C_eq = 1,838 моль/л; Т = 0,1103 г/мл.

Вариант № 2

1. Сульфат магния используют в медицине как желчегонное средство. Разовая доза составляет 3 г. Сколько граммов кристаллогидрата МgSО₄ 7 Н₂Онужно взять для получения такой дозы безводной соли? Какова массовая доля безводной соли в растворе, полученном при растворении рассчитанной массы кристаллогидрата в 0,5 стакана воды (объём стакана - 250 мл)? Какова молярная доля сульфата магния в таком растворе?

Ответ: m(MgSO₄7H₂O) = 6,15 г;  = 2,29%;  = 0,35%.

2. Раствор йодида калия с массовой долей 2% применяется как муколитическое средство при бронхиальной астме. В распоряжении врача имеется 200 мл раствора с массовой долей йодида калия 10% (плотность = 1,08 г/мл). Какой объём раствора с массовой долей 2% (плотность = 1,013 г/мл) можно получить из него? Какой объём воды потребуется для этого? Чему равен титр исходного раствора?

Примечание: в задаче плотность 2% раствора принять 1,013 г/мл.

Ответ: V_р-ра = 1066 мл; V(H₂O) = 864 мл; Т = 0,108 г/мл.

3. Раствор хлорида кальция применяется как кровоостанавливающее средство. Сколько граммов кристаллогидрата СаСl₂6 Н₂О потребовалось бы для приготовления 10 мл раствора с массовой долей 10% (плотность = 1,083 г/мл)? Чему равны молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента и моляльность этого раствора?

Примечание: в задаче плотность 10% раствора принять 1,083 г/мл вместо 1,041 г/мл.

Ответ: масса кристаллогидрата = 2,136 г; С = 0,976 моль/л; C_eq = 1,951 моль/л; В = 1 моль/кг

4. Раствор перманганата калия с массовой долей 0,5% применяется для промывания ран. Сколько граммов препарата и миллилитров воды требуется для приготовления 300 мл такого раствора (плотность = 1 г/мл)? Чему равны массовая концентрация, титр и молярная доля перманганата калия в таком растворе?

Ответ: m(KMnO₄) = 1,5 г; V(H₂O) = 298,5 мл; Р = 5 г/л; Т = 0,005 г/мл; С = 0,0316 моль/л.

Вариант № 3

1. Раствор хлороводородной кислоты с массовой долей 8% назначают вместе с препаратами железа при анемиях. Рассчитайте объём кислоты с массовой долей 38% (плотность = 1,194 г/мл ) и объём воды, необходимые для приготовления 300 мл раствора с массовой долей НСl 8% (плотность = 1,038 г/мл ). 

Ответ: V(HCl) = 54,91 мл; V(H₂O) = 245,84 мл.

2. Раствор гидрокарбоната натрия с массовой долей 5% (плотность = 1,033 г/мл) применяется для коррекции повышенной кислотности (ацидоза). Сколько граммов препарата и миллилитров воды потребуется для приготовления 50 мл такого раствора? Чему равны молярная и массовая концентрации такого раствора?

Ответ: m(NaHCO₃) = 2,583 г; V(H₂O) = 49,067 мл; С = 0,615 моль/л; Р = 51,65 г/л.

3. Тиосульфат натрия используют при лечении аллергических заболеваний. Сколько мл раствора тиосульфата натрия с массовой долей 20% (плотность = 1,097 г/мл) и раствора с массовой долей 60% (плотность = 1,273 г/мл) следует взять для приготовления 2 л 30%-го раствора (плотность = 1,14 г/мл)?

Ответ: 447,8 мл 60% раствора и 1558,8 мл 20% раствора.

4. Йодид калия применяют в медицине при гипертериозе и эндемическом зобе. Определите молярную концентрацию и титр раствора с массовой долей 20% (плотность = 1,15 г/мл). Чему равна молярная доля йодида калия в этом растворе?

Ответ: С = 1,39 моль/л; Т = 0,23 г/мл;  = 2,65%.

Вариант № 4

1. Хлорид кальция применяется в медицине при аллергических заболеваниях. Какой объём раствора хлорида кальция с массовой долей 20% (плотность = 1,178 г/мл) следует взять для приготовления 250 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л?

Примечание: исходя из растворимости хлорида кальция следует заменить 50% раствор на 20% с учетом плотности.

Ответ: 11,78 мл.

2. Хлорид аммония используется в медицине при отёках сердечного происхождения. Рассчитайте молярную концентрацию и моляльность раствора хлорида аммония с массовой долей 20% (плотность = 1,055 г/мл)?

Ответ: C = 3,94 моль/л; В = 4,67 моль/кг.

3. Раствор хлороводородной кислоты с массовой долей 8% используется при пониженной кислотности желудочного сока. Рассчитайте массу раствора кислоты с массовой долей 25% и массу воды, которую следует взять для приготовления 150 г раствора с массовой долей НСl 8%.

Ответ: 102 г воды и 48 г HCl.

4. Сульфат меди применяют как антисептическое и вяжущее средство в виде раствора с массовой долей СuSО₄ = 0,16% при конъюнктивитах. Сколько граммов кристаллогидрата СuSО₄  5Н₂О следует взять для приготовления 200 г такого раствора? Чему равны молярная и эквивалентная концентрации этого раствора (плотность = 1 г/мл)?

Ответ: m = 0,5 г; С = 0,01 моль/л; C_eq = 0,02 моль/л.

Приложение 1