Лидин Р. А., Молочко В. А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу

Физиологическое значение белков трудно переоценить; не случайно их называют «носителями жизни». Белки-основ­ ной материал, из которого построен живой организм, т.е. протоплазма каждой живой клетки.

При биологическом синтезе белка в полипептидную цепь включаются остатки 20 аминокислот (в порядке, задаваемом генетическим кодом организма). Среди них есть и такие, которые нё синтезируются вообще (или синтезируются в не­ достаточном количестве) самим организмом, они называют­ ся незаменимыми аминокислотами и вводятся в организм только вместе с пшцей. Пищевая ценность белков различна; животные белки, имеющие более высокое содержание неза­ менимых аминокислот, считаются для человека более важ­ ными, чем растительные белки. .

Упражнения

27.1.Составьте структурные формулы следующих веществ: а) полный эфир глюкозы и пропионовой кислоты; б) альдегидоспирт " состава‘.С5Н10О5; в) тетранитрометан; г) сульфат диметиламмония; д) аланинат калия; е) сульфат аланиния; ж) циклогексиламин.

27.2.Напишите уравнения следующих реакций:

27.3.Предложите способ разделения смеси бензола, фенола

инитробензола. Составьте уравнения всех необходимых реакций. .

27.4.Соединение состава С2Н5Ж )2 образует соли как с азотной кислотой, так и с гидроксидом бария. Напишите структурную формулу этого вещества и его изомера из другого класса. Приведите ' уравнейия реакций солеобразования и назовите полученные про­

Назовите все органические вещества.

230

г: Х1ШИЧЕС1Ш& ЗАДАЧИ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

Для решения химических задач можно использовать два метода: метод пропорций и по расчетной формуле. Первый из них хорошо описан и проиллюстрирован в учебнике химии для средней школы. Второй метод, также упомина­ емый в учебнике, но недостаточно объясненный, использует­ ся в этом пособии. Он основан на математических форму­ лах-определениях физико-химических величин^ которые со­ держатся в тексте пособия в пронумерованном виде.

Решение химических задач путем выведения расчетной формулы проводится в несколько этапов.

1) Записывается текст задачи и устно определяется ее тема.

Пример. Определите, какой объем (при н.у.) занимает порция углекислого газа С 0 2 с массой 110 г.

Тема данной задачи-определение объема газа (при щу.) по известной массе порции этого газа.

2) Составляется условие задачи; вводятся буквенные обо­ значения физических величин, причем вначале указывается величина, подлежащая определению, а затем-заданные величины.

тсо2 —1Ю г

3)Составляется химическая формула или уравнение реакции, на основе которых будет решаться данная задача (если о них говорится в условии задачи).

Внашем примере уравнения реакции нет.

4)Решается задача в общем виде, т. е. выводится матема­ тическая расчетная формула на обнове известных из материа­ ла данной и предыдущих тем закономерностей.

Внашем примере используются два уравнения, а именно связь между объемом газа и его количеством-уравнение (4) и связь между массой газа и его количеством-уравнение (2):

псо2 ~ ^со2/^м и псо2 —тсо2/^со2*

Решая эту систему уравнений относительно УСо2>получаем:

1со2 = 1мт со2М^со2*

231

5) Выведенная расчетная формула , проверяется на соот­ ветствие ^единиц. В случае необходимости вносятся уточнег ния в данные задачи. -

Внашем примере имеем: умвыражается в л/моль, гпСо2~

вг и МСо2‘"в г/моль, откуда получаем, что Усо2 выразится

вл, т.е. формула верна.

6)Условие задачи (пункт 2) дополняется теми данными, которые в задачах обычно не даются (но требуются для расчета в соответствии с выведенной формулой), поскольку эти данные можно получить из уравнения реакции (стехио­ метрические коэффициенты), из Периодической системы (от­ носительные атомные массы, относительные молекулярные массы, молярные массы) или из справочных 'таблиц (число Авогадро и молярный объем газа при н. у. должны быть

7) Проводится подстановка значений всех величин в рас­ четную формулу (не нарушая порядка их расположения и опуская единицы) и сам расчет; к полученному значению искомой величины добавляется ее единица измерения.

8) Записывается ответ задачи, причем он должен быть полным. .

.Ответ. Порция углекислого газа с массой 110 г занимает при н. у. объем 56,0 л. *

Ответ. В 0,25 моль водорода Н2 содержится 1,5*1023 молекул Н2.

232

НЖ)3, 710 г НС1, 200 г Мп02, 60 г С12, 3,1 г Са3(Р04)2.

1.3.Определите, какое число молекул содержат: 1,25 моль 0 2,

680 г ИН3, 13,2 моль Н2, 4,5 кг 802, 0,055 моль Н20.

* 1.4. Рассчитайте абсолютную массу одной молекулы Вг2, С02, ИН3, Н2804, Н20, 12..

1.5. Одинаковое ли число молекул содержится в 1 г 0 2, 1 г Н2

и1 г СОд? Ответ подтвердите расчетом.

1.6.Определите количество и массу веществ, в порциях которых содержится:

а) 3* 1022 молекул О,, в) 4* 1023 молекул С 02, б) 6*1021 молекул ЫН3, г) 1,2* 1024 молекул N3.

Рассчитайте также массу одной молекулы каждого вещества.

1.7.Определите количество вещества и число молекул для следующих порций: а) 3,55 г С12, б) 31,1 г НЖ)3. ч

1.8.Вычислите массу 5,2 моль вещества состава Ре2С16. Какое число молекул содержится в этой порции?

1.9.Вычислите массу вещества, содержащую 2,41 • 1019 молекул Р4О10. Какое число атомов фосфора и кислорода находится в этой

233

11.10. Определите количестврвеществаи массу порции бутана С4Н10, содержащей 2,4*1021 атомов углерода. Какова масса одной молекулы бутана?

1.11. Рассчитайте, какое число атомов кислорода и водорода находится в 4,375 г кристаллогидрата Си804*5Н20.

РАЗДЕЛ 2

\Типовые задачи

1.Составьте молекулярную формулу веществах названием:

сульфат алюминия.

Молекулярная формула А12(804)3

Ответ. Молекулярная формула сульфата . алюминия будет А12(804)3.

Пояснения к решению.

1) Пользуясь сводкой катионов и анионов, выпишем химический символ катиона алюминия и формулу сульфат-иона:

и проверим соблюдение закона сохранения заряда: +3 —2= +1 (электронейтральность отсутствует).

2) Подберем дополнительные множители, позволяющие обеспечить электронейтральность формульной единицы:

(А13+)я(8 0 П у и ^ = 2,у = 3.

*3) Запишем молекулярную формулу сульфата алюминия, опуская все заряды и скобки у простых ионов (в данном случае-у катиона алюминия):

'А 12( 8 0 4 ) з .

2. Определите, какой объем (при н. у.) занимает порция углекислого

Ответ. Порция углекислого газа С 02 с массой 110 г занимает объем 56,0 л (при н. у.).

3. Определите объем, который занимает (при н.у.) порция газа В,

234

если в этой порции содержится 2,69г 102? молакуд,<В.

Ответ. Порция газа В, содержащая 2,69-1022 молекул В, занимает объем 1 л при н. у.

4. Определите молярную массу неизвестного газа В, если его от­ носительная плотность по водороду равна <32.

Ответ. Молярная масса газа В равна 64 г/моль.

5. Определите массовые доли углерода С и серы 8 в некотором соединении углерода с серой; если 15,2 г его содержат 2,4 г углерода.

тс = 2,4 г

и>8 = 1 —и>с = 1 —0,158 = 0,842.

Ответ. В данном соединении углерода с серой массовые доли ^углерода й серы равны 0,158 и 0,842 соответственно.

6.Определите массовые доли (в процентах) железа Ре и кислорода

Ов соединении Ре30 4.

72,4% (Ре) и 27,6% (О). .

7. Определите массу алюминия А1 в 20,4 г оксида алюминия А120 3.

= 20,4-2-27/102= 10,8 г.

Ответ. В 20,4 г А12Оэ содержится 10,8 г алюминия А1.

8. Составьте молекулярную формулу соединения марганца Мп *с кислородом О, если известно, что массовая доля марганца в нем

235

I

равна 0,496, а массовая доля кислорода 0,505.

Молекулярная формула Мп20 7.

Ответ. Молекулярная формула данного соединения марганца с кис­ лородом будет Мп20 7.

9. Определите молекулярную формулу соединения НхРу0 2, если известно, что и>н = 0,022, и>Р = 0,348 и и>0 = 0,630.

Ответ. Молекулярная формула данного соединения будет Н4Р20 7.

10. Составьте истинную формулу соединения (А1хС1у)2, содержащего 20,2%, А1 и 79,8% С1, если известно, что плотность его пара по воздуху равна 9,31. “

= 29-9,31/27 + 3-35,5 = 267,09/133,5 = 2,02 ;

Ответ. Истинная формула соединения (А1С13)2 или А12С16.

236 ,

11. Рассчитайте-массовые доли Р20 5 й Н20 в соединении Н4Р20 7.

Ответ. Марсовые доли Р2Р 5 и Н20 в.Н4Р20 7.раэны 0,798 и 0,202 соответственно.

12. Определите молекулярную формулу соединения (Са0)Л(Р20 5)у, если в нем и^о = 0,542 и и>Р 0 = 0,458.

Молекулярная формула (Са0)3(Р20 5), или Са3(Р04)2. Ответ. Молекулярная формула данного соединения Са3(Р04)2.

Задачи для самостоятельного решения

2.1., Определите, какой объем (при н.у.) занимают 4,5 моль 0 2,

2.3.Рассчитайте число молекул Н2 в 0,001 л (н.у.) этого газа.

2.4.В каком объеме С12 (при н.у.) число молекул равно 1 • 1024?

Какова масса этой порции газа?

2.5.Какой объем (при н.у.) занимает порция бутана С4Н10, содержащая 2,4* 1024 атомов углерода?

2.6.Определите, массу 20 л С12 (н.у.).

2.7.Масса 11,2л (н.у.) смеси газов Н2 и С02 равна 20,75 л. Определите количество вещества и массу для каждого газа в‘ смеси.

2.8.Масса 30 л (н.у.) смеси СО и С02 равна 54,36 г. Определите объем каждого, газа в смеси.

2.9.Рассчитайте плотность по водороду и по воздуху, а также массу Г л (при н.у.-) для следующих газов: N0, С02, Н28. .

2.10.Масса 0,25 л газа (при н.у.) равна 0,893 г. Определите молярную массу этого газа, его плотность по водороду и по воздуху.

2.12.Рассчитайте массовые доли (в процентах) всех элементов

всоединениях: а) (СиОН)2СОэ, б) Иа2В40 7 • 10Н2О,

в) А1НН4(804)2 12Н20.

2.13. Составьте молекулярные формулы веществ со следую-

237

щими массовыми долями элементов: а) 0,5 8 (второй элемент-О); б) 0,824N (второй элемент-Н), в) 0,3N (второй элемент-О).

2.14.Определите массовыйдоли элементов (в процентах) А120 3

иН20 в гидроксиде алюмиция А1(ОН)3.

2.15.Определите молекулярную формулу вещества. (Ыа20)я(8102)у, если в нем марсовая доля Ыа20 равна 0,674.

2.16.Составьте истинную формулу вещества (СяНуС1г)в, если известно, что массовые доли углерода и водорода в нем равны 0,378-

и0,063 соответственно, а плотность его пара, по водороду 63,42. *

2.17.Некоторое соединение углерода с азотом имеет массовую долю.,углерода 46,15,%. Пдотнорть цара >соединения., по воздуху^

2.18.Определите состав молекулы белого, фосфора Рх, если плотность его пара по водороду равна 62.

2.19.Масса молекулы твердрй серы 8Хсоставляет 4,26* 10“22 г,

амасса атома серы 5,32-10" г. Найдите состав молекулы серы.

РАЗДЕЛ 3 •

Типовые задачи

1. Определите количества реагентов, необходимые для получения

. 0,72 моль хлорида железа(Ш) РеС13 по реакции между Ре20 3 и НС1.

Ответ. Для получения 0,72 моль РеС13 необходимо взять 0,36 моль Ре2Оэ и 2,16 моль НС1.

2. Определите массу гидроксида алюминия А1(ОН)3, необходимую для получения 73,5 г сульфата алюминия А12(804)3 по реакции между А1(ОН)3 и серной кислотой Н2804.

Ответ. Для получения 73,5 г А12(804)3 берут 33,5 г А1(ОН)3.

3. Определите объем кислорода 0 2 (при н.у.), собранный при раз­ ложении 147,6 г оксида ртути(Н) Н§0.

238'

Ответ. При разложении 147,6 г Н§0 получается 7,62 л 0 2 (н.у.).

4. Определите объем аммиака ЫН3 (при н.у.), который можно получить из 0,68 л азота 142 по реакции И2 с Н2, если практический выход составляет 43%.

Лнн3% =43% ЬУ^ц^Уо

а100

=2-0,68-43/1-100 = 0,5? л.

Ответ. В данных условиях можно получить 0*59 л КН3.

5. Смешивают растворы, содержащие 0,125 моль сульфата желе­ зами) и 0,48 моль хлорида бария. Определите, какой реагент и в каком количестве взят в избытке. Рассчитайте также массу продукта, выпавшего в осадок.

Ответ. Взят избыток ВаС12 в количестве 0,105 моль, масса осадка Ва804 равна 87 г.,

6. Определите массовую долю (в процентах) основного вещества в техническом карбиде кальция СаС2, есл при полном разложении водой его навески в 640 г образовалось 196 л ацетилена С2Н2 (при н.у.). >

239