Сборник задач по дисциплине «Химия воды с основами микробиологии» для практических занятий. Яценко В.Н., Бабкин В.Ф

9.В результате кислотного гидролиза образца жира получили 55,6 г линолевой кислоты, а так же глицерин массой 9,2 г. Какова масса полученной олеиновой кислоты?

10.Жир подвергли щелочному гидролизу. В результате чего получилось 64,4 г глицерина, а также смесь пальмитиновой и стеариновой кислот. Молярное соотношение образовавшихся кислот было равно 2:1. Определить, сколько жира вступило в реакцию.

11.Были взяты два образца жира одинаковой массы тринальнитинглицерина. Каждый из образцов подвергли гидролизу. Одну пробу подвергли щелочному гидролизу, а вторую кислотному. Образовалась кислота, масса которой на 30% меньше, чем масса полученной натриевой соли. Определить % выхода реакции кислотного гидролиза, щелочной гидролиз составил 90%.

12.Два одинаковых образца дипальмитостеароглицерина обработали щелочью. Произошёл щелочной гидролиз. В результате реакции образовалась смесь натриевых солей и смесь кислот. Причём масса натриевой смеси была на 15% больше, чем масса полученных кислот. Определить % выхода щелочного гидролиза, исходя из того, что кислотный гидролиз составил 70%

13.Жир, образованный непредельной кислотой из гомологического ряда акриловой кислоты, гидролизовали. Одну порцию методом щелочного гидролиза при выходе продукта 95%, а вторую, такой же массы, кислотного. В результате реакции образовалось кислота, масса которой равнялась 59,5% от массы образовавшийся калиевой соли. Написать формулу жира.

14.При сгорании 1 моль жира количество образовавшегося углекислого газа было на 3 моль больше, чем количество образовавшейся воды. Необходимо определить молярные соотношение реакции данного жира с водным раствором брома.

15.Гидролизу был подвергнут жир, в результате чего образовались три сложных эфиров с различной формой. Все образовавшиеся эфиры подвергаются реакции гидрогенизации. Один

всоотношении 1:3, второй 1:4; третий 1:5. Если сжечь 0,01 моль

71

этого жира, то образуется вода массой 8,64 г. Какова молярная масса данного образца жира?

16. Жир подвергли гидролизу, в результате получили разные сложные эфиры глицерина. Данные эфиры подвергаются гидрогенизации, причём в различных малярных соотношениях: первый 1:1; второй 1:3, третий 1:4. В процессе сжигания 0,2 моль этого жира получается 23,74 г (условия нормальные) CO2. Определить, чему равен моль данного жира.

17.При определенных условиях жиры вступает в реакцию с 0,4 моль водорода. После гидрирования образовавшейся образец подвергается гидролизу с 0,6 моль NaOH с образованием соли, но только одной кислоты массой 183,6 г. Чему равна молярная масса жира? Написать возможную формулу этого жира.

18.При определенных условиях жир вступает в реакцию с 0,05 моль водорода. Образовавшийся продукт подвергается кислотному гидролизу. В результате гидролиза образовалось вещество, масса которого на 2,7 г больше массы исходного вещества перед гидролизом. Гидролиз привел к образованию лишь одной кислоты масса которой составила 38,4 г. Чему равна молярная масса жира? Напишите его формулу.

19.При определенных условиях 0,06 моль воды может взаимодействовать с жиром. В результате реакции гидратации образуется новое вещество. Это вещество подвергается щелочному гидролизу. После гидролиза получается глицерин и натриевая соль одной кислоты массой 19,32 г. Из смеси выделили глицерин, который обработали избытком натрия. Выделилось 672 мл (условия нормальные) водорода. Определить молярную массу жира и написать его формулы.

20.При гидрогенизации жира используется 1 моль водорода. Продукт реакции нагрели с водой при 200°C получается смесь глицерина карбоновой кислоты, имеющая массу 188,8 г. Образовавшуюся кислоту обработали избытком раствора карбоната

72

натрия, выделилось 6,72 л (условия нормальные) газа. Чему равна молярная масса жира и какова его формула?

21.Сколько глицерина и стеариновой кислоты получается из 1 т жира, содержащего 80% глицерида стеариновой кислоты, в результате омыления этого глицерида?

22.Сколько гидроокиси натрия и жира, представляющего собой глицерид стеариновой кислоты, требуется для получения 1 т стеариновокислого натрия, если потери в производстве составляют

20%?

23.Какой объем водорода (условия нормальные) требуется для гидрирования 1 т жира, представляющего собой глицерид олеиновой кислоты?

24.Из сложных эфиров, образуемых глицерином и минеральными кислотами, наиболее важным является эфир, образованный глицерином и азотной кислотой и называемый нитроглицерином. Написать структурную формулу нитроглицерина.

25.Сколько глицерина и азотной кислоты расходуется на получение 1 кг нитроглицерина? Вычислить объем газов (условия нормальные) получающихся при взрыве 1 кг нитроглицерина:

4С3H5(ONO2)3 → 6N2 + 12CO2 + 10H2O + O2.

21. АМИНОКИСЛОТЫ

Аминокислоты органические соединения, в молекулах которых одновременно содержатся аминогруппа –NH2 карбоксильная группа –COOH.

Название аминокислот производится от названия соответствующей кислоты с добавлением приставки амино-. Они содержатся в составе белков и названия их отличаются, так как происходят от исторически сложившихся названий. Например, аминоуксусная кислота H2N-CH2-COOH, входящая в состав белка называется гликоколом или глицином, аминопропионовая кислота

H2N-CH2-CH2-COOH – аланином и т.д.

73

Изомеры аминокислот зависят от расположения аминогруппы и строения углеводородного радикала. Если амино группа находится у первого атома углерода, т.е. рядом с карбоксильной группой, то это будет α-аминокислота, у второго β-аминокислота и т.д. В состав

Наиболее важными являются α-аминокислоты – из них построены белки. В состав белков входят 22 α-аминокислоты.

Задачи для самостоятельного решения

1.При взаимодействии 5,04 гидрокарбоната натрия NaHCO3 и раствора аланина массой 80 г выделился газ (условия нормальные) объёмом 896 мл. Определить, какова массовая доля вещества в образовавшемся растворе.

2.При взаимодействии серина и гидроксида натрия образовались различные вещества. В реакцию вступил раствор серина массой 500 г и содержащий серин в количестве 4,2%, а также растворённый гидроксид натрия в количестве 25,0 г и содержащий 48% данного вещества. Определить, каковы массовые доли образовавшихся в растворе веществ.

3.При взаимодействии раствора гидроксида калия массой 200 г

исодержащего 2,1% растворённого вещества с 9,05 г тирозина образовались вещества, массовые доли которых необходимо рассчитать.

4.Рассчитать массовые доли веществ в растворе, полученном при взаимодействии 3-амино-пентантадионовой кислоты массой 22,05 г и раствора гидроксида калия массой 200 г и содержащего 4% растворённого вещества.

74

5.В реакцию вступила монокарбоновая кислота, имеющая метилпропановую основу, в состав которой входят две аминогруппы (масса кислоты составила 7,08 г) и куда добавили соляной кислоты массой 116,8 г. Раствор кислоты HCl имеет концентрацию 2,5%. В образовавшемся растворе получены вещества, массовые доли которых необходимо рассчитать.

6.Исходя из того, что растворимость KOH равна 0,165 г / 100 г воды, а фенилаланина 3,0 г / 100 г воды, найти массу соли, полученной при смешивании 15 г KOH и 15 г фенилаланина.

7.При нормальных условиях через раствор серина пропустили бромистый водород, который содержался в 150 г раствора. Рассчитать объём HBr, необходимый для полного перехода серина в соль.

8.Для того, чтобы перевести анилин в его соль, смешали 50 г раствора анилина и насыщенный раствор Ba(OH)2. Учитывая, что растворимость Ba(OH)2 3,84/100 г, а анилина 3,0 г/100 г, определить массу Ba(OH)2 (насыщенный раствор) для протекания данной реакции.

9.К раствору, состоящему из 0,5 моля финилаланина и 2 молей тирозина, прилили раствор KOH, содержащий 5,5 моль вещества. Необходимо определить массу оставшихся веществ, полученных методом выпаривания.

10.В составе раствора содержалось 0,1 моль тирозина и 0,2 моль аланина. К этому раствору прилили раствор содержащий 0,5 моль NaOH. Необходимо определить, что осталось в остатке, который был получен выпариванием и какого вещества (по массе) будет больше, а также сравнить их по количеству вещества.

11.Исходная смесь содержала 0,05 моль динатриевой соли глутаминовой кислоты, а так же натриевую соль лизина в количестве 0,1 моль. Эту смесь обработали водным раствором, содержащим 0,5 моль HCl. Определить в сухом остатке, полученном при выпаривании, какого вещества образовалось больше.

75

12.К раствору серной кислоты добавили раствор глутаминовой кислоты с содержанием этой кислоты, равной 0,02 моль. После чего добавили гидроксид калия, содержащий 0,08 моль вещества. Остаток выпарили. Какова масса остатка после выпаривания?

13.Исходный раствор содержал 0,02 моль лизина. Этот раствор обработали 0,1 моль NaOH. Затем добавили хлороводород в количестве 0,7 моль. Остаток выпарили. Чему равна масса остатка?

14.Для получения смеси глутаминовой кислоты и лизина использовали гидроксид натрия концентрацией 32% и массой 50 г или было использовано 11,2 л HCl (условия нормальные). Смесь полностью сожгли. Рассчитать объём выделившегося азота.

15.Взята смесь серина и аланина, причём соотношение составило 2:3 в молях. Смесь находится в безводном растворителе. Необходимо определить массу этой смеси, прореагировавшую с 0,46

гнатрия.

16.При взаимодействии смеси тирозина и глицина массой 5 г, выделился газ (реакция идёт при температуре 150оС и добавлении 100

кПа), реакция протекает в инертном растворителе. Молярное соотношение смеси составляет 4:3. Чему равен объём полученного газа?

17.В процессе солеобразования смеси лизина и финилаланина, при их молярном соотношении 3:1, используется азотная кислота. Рассчитать необходимый объём раствора этой кислоты, имеющей концентрацию 1,5 моль/л, если масса смеси аминокислот равна 1,8 г.

18.Смесь алонина, тирозина и фенилаланина составляет 0,5 моль. Составляющие смеси по массе 1:3:2. Данную смесь обработали NaOH в объёме 75,6 мл при плотности 1,27 г/мл и имеющей массовую долю 0,25. Образовалась смесь солей, массы которых необходимо рассчитывать.

76

22. АМИНЫ

При замене одного или нескольких атомов водорода в молекуле аммиака образуются амины. Они могут быть предельными,

Амины обладают основными свойствами. Предельные амины более сильные основания, чем аммиак; ароматические амины – слабее, чем аммиак. Амины горят и при сгорании образуется азот. Чаще всего амины получают восстановлением нитросоединений (например, анилин):

C6H5NO2+3(NH4)2S → C6H5NH2+3S↓+ 6NH3↑+2H2O.

Задачи для самостоятельного решения

1.Через 100 мл соляной кислоты HCl, содержащей 1,5 моль/л и имеющей плотность 1,025 г/мл, пропустили 2 л (условия нормальные) смеси. В составе смеси содержался предельный амин и содержащий двойную связь непредельный амин. Оба ингредиента смеси имеют одинаковое число атомов водорода. Пары данных веществ имеют плотность по водороду, равную 26,0. Какие вещества и с какими массовыми долями получены?

2.При сгорании диамина массой 18 г образуются CO2 и N2, причём объём углекислого газа будет в два раза больше образовавшегося объёма азота. При обработке такой же массы (18 г) диамина 136,9 г соляной кислоты с концентрацией 12% образовались вещества, массовые доли которых необходимо вычислить.

3.Были сожжены пары аммиака, причём на один объём аммиака израсходовали 6,75 объёма кислорода. После реакции образовалась смесь газов в 10 объёмов. После пропускания смеси этих газов через концентрированные H2So4 и NaOH объём уменьшился до 0,5. Каковы формулы аммиака?

77

4.При сжигании в кислороде смеси диэтилового эфира с пропиламином образовались продукты реакции. Образовавшиеся газообразные вещества обработали концентрированной серной кислотой. Масса раствора увеличилась на 89,1 г, причём после обработки серной кислотой из реакционной смеси выделилось 88,5 л газообразных веществ (условия нормальные). Определить, какова массовая доля пропиламина, вступившего в реакцию.

5.В ацетоне растворили бутиламин. Образовавшийся раствор сожгли. Образовавшиеся продукты реакции подвергли взаимодействию с оксидом фосфора P2O5, находящимся в пробирке. После пропускания масса пробирки увеличилась на 58,5 г. Замеренный объём газов при выходе из пробирки был равен (условия нормальные) 70,56 л. Какова доля бутиламина (по массе) в первоначальной смеси?

6.При взаимодействии 4 л HBr со смесью этиламина и бутана объёмом 10 л образовалась смесь в количестве 49,33 г/моль. Каковы по объёму доли веществ в исходной смеси?

7.При взаимодействии HCl объёмом 5 л и 10 л смеси кислорода

иметиламина, молекулярная масса смеси равнялась 33,23 г/моль. Определить массовые доли метиламина и кислорода в первоначальной смеси.

8.Взаимодействуют 8 л HCl и 12 л смеси метана с метиламином. В результате реакции образовалась смесь с молекулярной массой 21,13 г/моль. Определить, какова объёмная доля метиламина в первоначальной смеси.

9.При нормальных условиях 448 мл HCl взаимодействуют со смесью этана и этиламина массой 4,2 г. Образовавшаяся смесь газов имеет плотность по воздуху 1,423. Чему равны доли газов в первоначальной смеси (по объёму)?

10.Взяты HBr и NaOH, причём массы этих веществ равны между собой. Эти вещества могут реагировать со смесью ортокрезола

ианилина. При обработке данной смеси бромной водой выпало 50 г осадка. Чему равна масса исходной смеси?

78

11.В реакции сжигания гомологов метиламина использовался кислород, объём которого на 20% больше (условия нормальные), чем объём образовавшегося водяного пара. Необходимо рассчитать, какой объём хлороводорода (условия нормальные) расходуется для получения солей при реакции с 1,0 г первоначальной смеси аминов.

12.По отношению к воздуху смесь, состоящая из предельного амина и циклоалкана (исходя из того, что в молекуле амина, по сравнению с циклоалканом, водорода больше на 1 атом), тяжелее воздуха в 2 раза. Смесь, при нормальных условиях, объёмом 3 л пропустили через раствор хлороводородной кислоты с концентрацией 16,3% и массой 20 г. Какова масса вещества полученного в результате реакции?

13.В реакцию вступила смесь алкена и амина, причём число атомов водорода в алкене меньше на 1, чем в амине. Данная смесь имеет плотность, равную плотности углекислого газа. Эту смесь массой 20 г обработали серной кислотой. Необходимо рассчитать объём (условия нормальные) газа, оставшегося после этой реакции.

14.Смесь амина и диамина, которые имеют одинаковое число водородных атомов и плотность по воздуху 1,982 г, сожгли. Масса сожжённой смеси составляла 10 г. Образовавшиеся продукты пропустили через известковую воду. Определить количество образовавшегося осадка.

15.Взята смесь диэтиламина, трет-бутиламина и метилизопропиламина в количестве 14,6 г. Эту смесь подвергли сжиганию на воздухе. Необходимо, при нормальных условиях, найти объём азота, который содержится в конечной смеси.

16.При сжигании в избытке воздуха смеси, состоящей из диэтилэтиламина, втор-бутиламина и метилпропиламина, масса которой составляла 29,2 г, необходимо вычислить до конденсации и после конденсации паров воды, долю кислорода в объёме.

79

23. ПЕПТИДЫ И БЕЛКИ

Белки – высокомолекулярные органические вещества. Их можно рассматривать как полимеры аминокислот, получаемые путём конденсации. Так, продукт конденсации двух аминокислот называется дипептидом:

NH2 CH COOH NH2 CH COOH NH2 CH C N CH COOH H2O

Белки – полипептиды, потому что в их молекулах многократно повторяется пептидная группа. В образовании молекул белка принимают участие только α-аминокислоты. Последовательность соединения α-аминокислот называют первичной структурой белка.

Для белков существует не только первичная структура, но и вторичная, третичная и четвертичная. Под вторичной структурой белка понимают конфигурацию полипептидной цепи, то есть способ свёртывания, скручивания полипептидной цепи в спиральную конформцию.

Под третичной структурой белка подразумевают пространственную ориентацию полипептидной спирали или способ укладки полипептидной цепи в определённом объёме.

Четвертичная структура белка показывает способ объединения с образованием глобул – первичной, вторичной и третичной структур.

Под воздействием внешних факторов белки могут подвергаться денатурации (нарушению четвертичной, третичной или даже вторичной структуры). Денатурация может быть обратимой и необратимой.

В жёстких условиях кислоты и щелочи вызывают гидролиз пептидов и белков. При гидролизе как в кислой, так и в щелочной средах, образуются соли аминокислот.

80