Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные теории естествознания в вопросах и ответах. Учебное пособие.pdf
41
цепных химических реакциях
реакциях деления тяжелых ядер
реакциях термоядерного синтеза
реакциях α-распада
лептонного заряда
электрического заряда
энергии
числа частиц
Выберите один вариант ответа:
Объяснение
Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым
зарядом ядра. Для возникновения ядра с иным зарядом необходимо, чтобы имеющиеся ядра либо слились в более тяжелые (это
происходит в реакциях термоядерного синтеза), либо разделились на более легкие (это происходит в реакциях деления), либо
испустили одну или несколько заряженных частиц (это происходит, в частности, в процессах альфа- и бета-радиоактивного распада атомных ядер). В любых химических реакциях, в том числе
цепных, могут образовываться новые вещества, но не новые элементы.
Вопрос
Распад протона на нейтрон и позитрон (античастицу электрона) запрещен законами сохранения…
Выберите не менее двух вариантов:
42
Объяснение
электронное строение валентных подуровней
число полностью заполненных энергетических уровней
число электронов на внешнем уровне
число электронов
В микромире действует принцип: что не запрещено, то возможно. Если какие-то процессы никогда не наблюдаются, значит,
они запрещены каким-то законом природы, чаще всего одним из
законов сохранения. Например, частица не может распадаться на
более тяжелые частицы поскольку масса эквивалентна энергии,
энергия продуктов распада была бы больше энергии исходной
частицы. Протон стабилен именно потому, что он является наилегчайшей частицей в классе адронов и потому не может распасться на адрон меньшей массы и еще что-то. Распад же его на неадронные частицы запрещен законом сохранения адронного заряда. Для лептонов действует аналогичный закон сохранения
лептонного заряда.
3.5. Химические системы
Вопрос
Все химические элементы, находящиеся в главной подгруппе
пятой группы, имеют одинаковое…
Выберите не менее двух вариантов:
Объяснение
В периодической системе Менделеева все элементы систематизированы по периодам, группам и подгруппам. С точки зрения
современной науки, эта систематизация связана с особенностями
электронного строения атомов. Номер группы для большинства
химических элементов совпадает с общим числом валентных
электронов. Для элементов главных подгрупп валентными являются все электроны внешнего уровня, то есть для них, в отличие
43
от элементов побочных подгрупп, номер группы совпадает еще
в процессе фотосинтеза выделяется кислород
кислород входит в состав молекулы воды
рыбы дышат кислородом
кислород существует в природе в виде трех стабильных
изотопов
и с числом электронов на внешнем уровне. У элементов побочных подгрупп валентные электроны находятся не только на
внешнем уровне, но и на предвнешнем, поэтому для них номер
группы совпадает с числом валентных электронов, но не с числом
электронов на внешнем уровне. У всех элементов подгруппы
одинакова структура валентных подуровней. Именно эта структура определяет химические свойства элементов и их соединений.
Вопрос
В каких высказываниях речь идет о кислороде как химическом элементе?
Выберите не менее двух вариантов:
Объяснение
Химический элемент и простое вещество этого элемента называют одинаково. Различие между ними устанавливают по контексту. В высказывании «кислород входит в состав молекулы воды» речь идет о кислороде как химическом элементе. В состав
молекулы воды входит атом кислорода с зарядовым числом ядра
8, а не простое вещество кислород, газообразное при обычных
условиях. Совокупность атомов с определенным зарядом ядра –
это и есть химический элемент. Анализ фразы «кислород существует в природе в виде трех стабильных изотопов» приводит к выводу, что и в ней речь идет о химическом элементе. Изотопы –
это разновидности атомов одного и того же химического элемента, которые различаются массовым числом, но имеют одинако-
44
вый заряд ядра. Практически каждый элемент существует в при-
превращением атомов одних элементов в атомы других
элементов
превращением одних молекул в другие
перестройкой внешних электронных оболочек атомов
перестройкой внутренних электронных оболочек атомов
уменьшить концентрацию оксиды серы (IV) SO2
роде в виде смеси изотопов, среди которых есть устойчивые и радиоактивные.
3.6. Реакционная способность веществ
Вопрос
Чем сопровождаются химические превращения веществ?
Выберите не менее двух вариантов:
Объяснение
В химическом процессе происходит превращение одних веществ в другие. Вещество, с точки зрения химии, состоит из совокупности молекул одного вида, следовательно, в химическом
процессе изменяется состав и структура молекул, иногда только
структура. При этом происходит перестройка внешних электронных оболочек атомов (изменяется состояние валентных электронов), входящих в состав молекулы, но сохраняется вид атомов
и их число. Перестройка валентных электронов приводит к разрыву старых связей и образованию новых.
Вопрос
Что следует предпринять для увеличения скорости химической реакции 2SO
2(Г)
+ O
2(Г)
= 2SO
в направлении от SO2 к SO3?
3(Г)
Выберите не менее двух вариантов:
45
увеличить концентрацию оксида серы (IV) SO2
увеличить температуру
увеличить концентрацию оксида серы (VI) SO3
2)
элементы-органогены
3)
макроэлементы
неметаллы
1)
микроэлементы
Объяснение
Кроме прочих факторов, на скорость химической реакции
влияют концентрация реагирующих веществ и температура.
Влияние концентрации описывается законом действующих масс,
согласно которому скорость пропорциональна концентрациям
реагирующих веществ: чем больше концентрация исходных веществ, тем больше скорость реакции, и наоборот. Влияние температуры описывается правилом Вант-Гоффа, согласно которому
с ростом температуры скорость реакции растет, а с понижением –
падает. Следовательно, в приведенной реакции скорость образования SO3 будет расти при увеличении температуры и концентрации оксида серы (IV) SO2 – одного из исходных веществ.
3.7. Особенности биологического уровня
организации материи
Вопрос
Какое соответствие существует между химическими элементами и их ролью в живой природе:
1) марганец, кобальт, медь, цинк, селен – …
2) углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера – …
3) натрий, калий, магний, кальций, хлор – …
Укажите в таблице варианты ответов:
46
2)
участие в качестве реагента в некоторых процессах
жизнедеятельности
хранение наследственной информации
3)
поддержание температурного гомеостаза внутренней
среды живого организма
Объяснение
Марганец, кобальт, медь, цинк, селен, йод, бром, фтор, бор,
молибден, ванадий (Mn, Co, Cu, Zn, Se, I, Br, F, B, Mo, V) и другие элементы являются микроэлементами живого вещества,
входя в его состав в небольших количествах (≤ 0,001% по массе).
Однако эти элементы жизненно необходимы и выполняют важные физиологические функции, находясь в составе ферментов,
гормонов, витаминов. Так, дефицит йода вызывает зоб, кариес
зубов связан с дефицитом фтора в воде. Макроэлементы – химические элементы, содержащиеся в какой-либо системе в больших
количествах (обычно выше 0,01% по массе). Среди макроэлементов живой природы выделяют шесть элементов-органогенов –
углерод, водород, кислород, азот, фосфор, серу (C, H, O, N, P, S),
которые обеспечивают основу жизнедеятельности организмов.
К макроэлементам живого мира относятся еще восемь элементов – кальций, калий, хлор, магний, натрий, железо, кремний,
алюминий (Ca, K, Cl, Mg, Na, Fe, Si, Al), участвующих в поддержании водно-солевого баланса, постоянства осмотического давления, входят в состав тканей и органов.
Вопрос
Каково соответствие между свойством воды и его значением
для жизни на Земле:
1) высокая растворяющая способность – …
2) химическая активность – …
3) высокая теплоемкость – …
Укажите в таблице варианты ответов:
47
1)
обеспечение процессов передвижения питательных
веществ и продуктов обмена
любая составная часть организма имеет специальное
назначение и выполняет строго определенную функцию
3)
живая система представляет собой множество взаимосвязанных согласованных во времени и пространстве
процессов
1)
в состав живой клетки входят органеллы, которые
представляют собой комплексы биоорганических макромолекул
2)
биосфера существует и развивается за счет постоянного
притока солнечной энергии и биогенного круговорота
Объяснение
Вода обладает рядом уникальных свойств, необходимых для
существования жизни на Земле. Вода является прекрасным полярным растворителем, что обеспечивает процессы передвижения питательных веществ и продуктов обмена в живых организмах. Высокая полярность молекул обеспечивает также химиче-
скую активность воды и участие ее в качестве реагента в некоторых процессах жизнедеятельности. Высокие теплоемкость,
теплота испарения и теплота плавления являются основой поддержания температурного гомеостаза живых организмов и регулирования климата планеты.
Вопрос
Какое соответствие существует между характерной чертой
живых систем и одним из ее проявлений:
1) иерархичность – …
2) открытость – …
3) целостность – …
Укажите в таблице варианты ответов:
48
веществ и элементов в ней
3)
ДНК + … → 2 ДНК
ДНК: А–Т, Г–Ц; РНК: А–У, Г–Ц
1)
ДНК + … → РНК
2)
РНК + рибосома → белок
Объяснение
Любая живая система – от клетки до биосферы – является
целостной системой и обладает присущими ей системными свойствами. Иерархичность живых систем проявляется в том, что
системы низшего уровня входят в состав более высокоорганизованных. Например, биоорганические макромолекулы образуют
комплексы, называемые органеллами, которые специализируются
на выполнении определенных функций. Разные органеллы – рибосомы, митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы – входят в состав клетки, которая является элементарной живой системой. Все живые системы являются
открытыми, они поглощают высококачественные вещества
и энергию, а выделяют в окружающую среду вещества и энергию
низкого качества, за счет чего поддерживают свое высокоорганизованное состояние, растут и развиваются. Целостность живых
систем проявляется в том, что все структуры, органы и функции
в них взаимосвязаны, действуют согласованно.
3.8. Принципы воспроизводства живых систем
Вопрос
Какое соответствие существует между названием процесса
биосинтеза и его содержанием:
1) транскрипция – …
2) трансляция – …
3) репликация – …
Укажите в таблице варианты ответов:
49
Объяснение
3)
регулятор биохимических процессов
2)
основной компонент клеточных мембран
посредник в передаче наследственной информации
1)
хранение генетической информации
Транскрипция (от лат. transcriptio – переписывание) – процесс, в результате которого генетическая информация, заключенная в ДНК, переписывается по принципу комплементарности на
и-РНК (информационную РНК). Трансляция (от лат. translatio –
передача, перенос) – это передача информации, заложенной в последовательности нуклеотидов и-РНК, в последовательность
аминокислотных остатков. На и-РНК, как на матрице (отсюда ее
второе название м-РНК), с помощью рибосомы синтезируется
определенный белок первичной структуры. Каждый белок синтезируется своей и-РНК или ее участком. Репликация – процесс
синтеза ДНК путем удвоения (самовоспроизведения). Каждая из
двух цепей материнской молекулы ДНК служит матрицей для
синтеза двух новых цепей, процесс происходит по принципу
комплементарности. Образуются две дочерние двухцепочечные
молекулы ДНК, совершенно идентичные родительской молекуле.
Вопрос
Какое соответствие существует между биоорганическими
соединениями и одной из их важнейших функций в клетке:
1) ДНК – …
2) липиды – …
3) белки – …
Укажите в таблице варианты ответов:
Объяснение
Важнейшие функции ДНК – хранение и передача наследственной информации, которые осуществляются в процессах реду-
50
пликации и транскрипции на основе принципа комплементарности цепей. Главные функции липидов – структурная и энергетическая. Структурная функция проявляется в том, что липиды являются основными компонентами биологических мембран, разделяющих внутреннюю и внешнюю среды клетки. Липиды – самый богатый источник энергии, которая выделяется при их окислении. В форме липидов энергия запасается в живых организмах.
Функции белков очень многообразны. Регуляторная функция
обусловлена тем, что регуляторы физиологических процессов,
в частности гормоны, имеют белковую природу. Ферментативная
функция проявляется в том, что все ферменты по своей природе
являются белками. Транспортная функция заключается в переносе веществ, например, белковый комплекс гемоглобина переносит кислород от легких к тканям. Защитная функция связана
с выработкой лейкоцитами белковых молекул – антител – в ответ
на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов. Двигательная функция проявляется в том, что все виды
двигательных реакций организмов обеспечиваются способными
сокращаться специальными нитевидными белками, которые содержатся в мышцах.