Морозов В.П. Практикум по неорганической химии

Подождите немного. Документ загружается.

111

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Задачи, раскрывающие межпредметные связи химии

Химия и медицина

1. Сколько граммов жженой магнезии (MgO) требуется при-

нять человеку, нечаянно выпившему 100 мл серной кислоты, мо-

лярная концентрация которой равна 0,2 моль/л?

2. В медицине используются жидкости, заменяющие кровь.

Самым первым кровезаменителем был раствор хлорида натрия с

массовой долей 0,9 %? Чему равна моляльность этого раствора?

3. Антисептический препарат борный спирт имеет массовую

долю борной кислоты 3 %, а его плотность равна 1,01 г/см

. Опре-

делите массу борной кислоты, необходимую для приготовления

одной упаковки объемом 10 мл.

4. Раствор поваренной соли, содержащий 150 г соли в 850 г во-

ды, обладает антисептическими свойствами. Рассчитайте массовую

долю и моляльность раствора.

5. Используя в качестве примочки при воспалительных про-

цессах, свинцовая вода содержит 2 % основного ацетата свинца (II).

Какую массу соли необходимо взять для приготовления 2 литров

примочки (р = 1,01 г/см

6. При отравлении человека цианидом калия, ему внутривенно

вводят раствор тиосульфата натрия. Предполагают, что проходит

реакция по схеме:

+ S

= SCN

+ SO

Подберите стехиометрические коэффициенты и напишите мо-

лекулярное уравнение реакции. Укажите окислитель и восстанови-

тель.

7. Усвоение лекарственных препаратов в организме человека

подчиняется кинетическому уравнению первого порядка. Период

биологического полураспада некоторого лекарства в организме че-

ловека равен 40 ч. Масса принятого препарата равна 40 мг. Какая

масса препарата останется в организме через неделю?

Раствор хлорида натрия называют физиологическим. Если

поместить красные кровяные тельца в концентрированный раствор

112

NaCl, то они «сморщиваются». Если же их поместить в разбавлен-

ный раствор или в чистую воду, то они «набухают». Объясните

данное явление.

9. Осмотическое давление в организме млекопитающих колеб-

лется от 669 до 810 кПа. Какой должна быть молярная концентра-

ция гипотетического раствора неэлектролита, чтобы при 20

С его

осмотическое давление соответствовало максимальному?

10. Сколько граммов кальция поступает в организм при приеме

столовой ложки (15 мл) кровеостанавливающего средства – раство-

ра, содержащего 5 г CaCl

*6H

O в 100 мл воды c ρ = 1,015 г/см

11. Массовая доля крови у человека составляет 7 %. Сколько

фтора содержит кровь человека массой 80 кг, если в 10 мл ее содер-

жится 0,03 мг фтора? Плотность крови принять равной 1,2 г/см

12. Самая богатая бромом часть человеческого организма – это

ткань головного мозга: 30 мг брома на 100 г мозга. Определить

число моль атомов брома содержащихся в головном мозгу взрос-

лого человека (его масса равна 1200 г).

13. Определить массу йода в щитовидной железе человека, если

ее масса равна 40 г, а массовая доля йода в ней составляет 0,12 %.

14. Массовая доля костей в теле человека равна 18 %. Содер-

жание неорганических веществ в костях составляет 22 %, из них 85

% приходится на фосфат кальция. Определите массу фосфата

кальция в организме человека массой 70 кг.

15.Большинство медицинских инструментов покрываются сло-

ем никеля толщиной 5*10

-5

м в электролите NiSO

. Рассчитать

время электролиза для получения покрытия необходимой толщины

на пинцете с общей поверхностью 5*10

-5

м при силе тока I = 1/9 A,

если плотность равна 8,9 г/см

, а выход по току равен 96 %.

16. Тантал применяется в восстановительной хирургии как не-

заменимый ортопедический материал. Обладая высочайшей хими-

ческой стойкостью и пластичностью, он используется также как

конструкционный материал, работающий в агрессивных средах.

Тантал растворяется только в смеси плавиковой и азотной кислот:

Ta + HNO

+ HF = H

[TaF

] + NO + H

Уравняйте реакцию, укажите окислитель и восстановитель.

17.

Для кислородной терапии используют кислородные по-

душки ёмкостью 25, 40, 75 и 100 л, которые разрешается в экс-

113

тренных случаях применять в домашних условиях. Чем опасно

хранение кислородных подушек в домашних условиях? Какие пра-

вила безопасности необходимо соблюдать?

18. В медицине используют дыхательные аппараты, заряжае-

мые оксилитом. Оксилит – это прессованная в виде таблеток смесь

пероксидов KO

и Na

, взятых в мольном соотношении KO

= 2 : 1. Рассчитать объём поглощаемого CO

и выделяемого

при полном использовании порции оксилита массой 745 г.

19. Сложные биохимические процессы, протекающие в орга-

низме человека, обусловлены определенной величиной рН крови

(7,26 – 7,42), желудочного сока (0,9 – 2,0) и других жидких сред

организма. Каков физико-химический смысл и полное название

рН? Чем обусловлена небольшая величина этого показателя для

желудочного сока?

20. Растворимость кислорода в крови при 36,7 градусах равна

2,2 %, а в воде при этой же температуре – около 2,5 мл газа на 100 г

воды. Во сколько раз и почему растворимость кислорода в крови

больше, чем в воде?

21. Растворимость углекислого газа в крови при 36,7

С равна

5,1 %, а в воде при этой же температуре – около 60 мл газа на 100 г.

воды. Во сколько раз и почему растворимость CO

в крови больше,

чем в воде?

22. Антацидные лекарственные средства, применяемые в ме-

дицине, это химические соединения, снижающие кислотность же-

лудочного сока. В качестве таких средств используются оксид маг-

ния, гидроксид алюминия, карбонат кальция и гидрокарбонат на-

трия. Почему происходит снижение кислотности желудочного сока

при приеме этих веществ?

23. Активированный уголь широко используется в медицине

как противоядие. На каком свойстве основано его применение в

этом качестве?

24. При отравлении солями тяжелых металлов (ртути, свинца,

кадмия и др.) в качестве противоядия используют тиосульфат на-

трия, который образует с ними нетоксичные сульфиты. Написать

уравнения реакций тиосульфата натрия с хлоридом свинца.

25.

Чтобы вывести человека из обморочного состояния, ему

дают вдохнуть пары нашатырного спирта со смоченного кусочка

114

ваты или марли. Этот же препарат в виде примочек применяется

при болезненных укусах насекомых. Что представляет собой наша-

тырный спирт с точки зрения химика?

26. Нашатырный спирт (10 %-ый раствор аммиака NH

) при-

меняют в хирургической практике для обработки рук хирургов.

Для этого 25 мл нашатырного спирта, плотностью 0,96 г/мл, рас-

творяют в 5 л теплой кипяченой воды. Чему равна массовая доля

аммиака в такой воде?

27. В качестве антисептического лекарственного препарата,

обладающего противомикробной активностью, в медицинской

практике используется кислота, которая в виде 2 – 4 %-го раствора

применяется для промывания полости рта и глаз. Какова формула

и основность этой кислоты?

28. Какова химическая формула медного купороса, применяе-

мого в медицинской практике в качестве вяжущего и антисептиче-

ского средства?

29. Раствор перманганата калия применяется для полоскания

рта и горла (0,01 – 0,1 %), для промывания ран (0,1 – 0,5 %), для

смазывания язвенных и ожоговых поверхностей кожи (1 – 5 %).

Какую массу KMnO

необходимо растворить в 100 мл воды для

получения каждого из этих растворов?

30. В медицине в качестве антисептика используется (в виде

порошка, таблеток «Бикарминт» или 20 %-го раствора) неоргани-

ческое соединение бора – тетраборат натрия. Напишите формулу

этого соединения.

31. Аэроионотерапия – это ингаляционный метод лечения ле-

гочных заболеваний ионами O

и CO

, которые образуются в

воздухе с помощью специальных ионизаторов. Используя метод

молекулярных орбиталей, покажите, что эти ионы могут сущест-

вовать.

32. На каком свойстве сульфата бария основано его примене-

ние при рентгеноскопии желудка?

33. Препараты, содержащие йод, обладают различными свой-

ствами. Его спиртовые растворы применяются для обработки ран,

подготовки операционного поля. Йод оказывает активное влияние

на функцию щитовидной железы. Суточная потребность в йоде со-

115

ставляет 200 мг на килограмм веса человека. Вычислить ежеднев-

ную потребность человека в йоде со средним весом 70 кг.

34. Раствор перманганата калия с массовой долей 0,1 % приме-

няют при промывке желудка при отравлениях даже синильной ки-

слотой. Окисление синильной кислоты под действием KMnO

про-

исходит только в щелочной среде. Какой препарат следует дать по-

страдавшему для создания щелочной среды в желудке? Записать

уравнение реакции, происходящей в организме человека.

35. При ожогах кожи фосфором ее смачивают 5 %-ым раство-

ром сульфата меди. При этом образуется нерастворимая фосфори-

стая медь и частичное восстановление металлической меди, кото-

рая образует пленку на поверхности частичек фосфора. Написать

уравнение реакции, указать окислитель и восстановитель, тип ре-

акции. Вычислить эквивалентную массу окислителя.

36. В табаке одной сигареты содержится в среднем 2,25*10

-5

никеля. Из них 1,7*10

-5

г переходит в пепел, а остальной никель

попадает в организм через дыхательные пути в виде токсичного

вещества – тетракарбонила никеля Ni(CO)

. Какая масса карбонила

попадает в организм?

37. В табаке сигареты содержится 8*10

-5

граммов железа. В пе-

пле и окурке остается 6*10

-5

граммов. Сколько газообразного, ток-

сичного вещества – пентакарбонила железа попадает в организм

при выкуривании одной сигареты?

Химия и питание

1. Фосфор является для человеческого организма жизненно

важным элементом, так как он входит в состав соединений, кото-

рые обеспечивают мышечную и умственную деятельность, явля-

ются основой костного скелета. Какими продуктами питания удов-

летворяется потребность организма в фосфоре?

2. Суточная потребность в фосфоре составляет 1 г на среднего

по массе человека. Содержание фосфора в продуктах питания та-

ково: мясо – 0,204 %, яйцо – 0,224 %, сыр – 0,7 %. Какую массу

каждого продукта нужно ввести в рацион для удовлетворения су-

точной потребности организма в фосфоре?

116

3. Кальций составляет основу костной ткани и активирует дея-

тельность ряда важных ферментов. Какими продуктами питания

удовлетворяется потребность человеческого организма в кальции?

4. Суточная потребность организма в кальции – 0,8 г. Содер-

жание кальция в коровьем молоке – 0,14 г. Вычислите массу моло-

ка, достаточную для удовлетворения потребности в кальции.

5. Потребность в магнии для взрослого человека – 400 мг в

день. Основной источник магния – это хлеб, крупы, фасоль, овощи,

орехи. В молочных продуктах содержание магния невелико, но он

находится в них в легко усвояемой форме в виде цитрата магния.

Напишите формулу этого соединения. Солью какой кислоты оно

является?

6. Калий в организме человека нормализует давление и регу-

лирует кислотно-щелочное равновесие крови, участвует в передаче

нервных импульсов, активизирует работу ферментов. Ежедневная

потребность взрослого человека в этом элементе 2,5 – 5,0 г. Какой

широко распространенный в нашей стране продукт питания обес-

печивает поступление калия в организм человека?

7. Хлор необходим для нормальной деятельности организма

человека (он участвует в образовании желудочного сока, формиро-

вании плазмы, активирует ряд ферментов). Его потребность – 2 г в

день. Какая масса поваренной соли содержит необходимую массу

хлора?

8. Организм человека не может нормально функционировать

без ионов натрия, потребность в которых составляет около 1 г в

день. Но поступление натрия в организм человека составляет

около 4 г в день, так как для улучшения вкусовых качеств пищу

подсаливают хлоридом натрия. Какая масса хлорида натрия со-

держит 4 г ионов натрия?

9. «Чтобы узнать человека надо съесть с ним пуд соли». Какой

же объем бульона 0,01 молярной концентрации необходимо упот-

ребить, чтобы выполнить это условие (1 пуд = 16 кг)?

10. NaCl является консервантом при концентрации w = 10 %.

Рецепт засолки: 30 г соли на 1 кг огурцов. Какой объем этого рас-

сола, плотность равна 1,071 г/см

, потребуется для засолки 50 кг

огурцов?

117

11. Английская пословица гласит: каждый день, съедая яблоко,

экономишь на враче. Мякоть яблок содержит железо, а семена –

йод. Какое значение для организма человека имеют эти химиче-

ские элементы?

12. В организм человека ежедневно должно поступать 0,1 –

0,15 мг йода. С этой целью поваренную соль йодируют, добавляя

в нее 25 мг иодида калия на 1 кг соли. Однако при хранении йо-

дированной соли йод постепенно улетучивается, поэтому срок

использования йодированной соли – не более 6 месяцев. Почему

происходит улетучивание йода из йодированной соли?

13. Рассчитайте объём уксусной эссенции (w = 70 %, р = 1,06

г/см

), необходимый для приготовления 0,5 л пельменного бульона

эквивалентной концентрации 0,01 н.

14. Известно, что йод обнаруживают с помощью крахмала. Ес-

ли поместить каплю йодной настойки на срез картофелины или

краюшку белого хлеба, то можно наблюдать синее окрашивание

капли реактива. Почему нельзя установить присутствие йода тем

же приемом, если в качестве реактива использовать йодид калия?

15. Почему спиртные напитки не замерзают при 0

С? Вычис-

лить температуру замерзания водочной продукции, полагая содер-

жание этилового спирта равным 41 % (по массе). Криоскопическая

постоянная воды К = 1,86.

16. Если рН свежеприготовленного яблочного сока имеет

величину равную 3,76, то чему равна молярная концентрация

ионов H

17. В виноделии и пивоварении пользуются плавиковой кисло-

той для уничтожения бактерий молочно-кислого, уксуснокислого

брожения и других, нежелательных для основного процесса, бакте-

рий. При добавлении к 100 л сбраживаемой жидкости 10 г 30 %-ой

плавиковой кислоты, эти бактерии погибают, а бактерии спиртово-

го брожения сохраняются. Рассчитать концентрацию HF в граммах

на литр сбраживаемой жидкости.

18. Если в сосуд с очищенным картофелем и водой пропустить

в течение 10 минут озон, получаемый в озонаторе, то после такой

обработки картофель сохраняется свежим в течение месяца. Ана-

логично можно консервировать фрукты и ягоды без сахара. Объяс-

ните, почему это возможно.

118

Химия в сельском хозяйстве

1. Современное сельское хозяйство немыслимо без использо-

вания удобрений. Приведите формулы и названия азотных, фос-

форных, калийных и комплексных удобрений, выпускаемых хими-

ческой промышленностью.

2. Аммиачная селитра – минеральное удобрение, содержащее

34 % азота. Рассчитайте выход этого продукта в производстве, если

на получение 18,7 тонн нитрата аммония израсходовано 19,724 л

азотной кислоты с массовой долей азотной кислоты 57 % и плот-

ностью 1351 кг/м

3. Растениями за один сезон потребляется до 75 кг азота с 1 га

почвы. Какой массой аммиачной селитры можно возместить это

потребление азота, если 20 % азота возвращается в почву в резуль-

тате естественных процессов?

4. Коксовый газ, получаемый при коксовании углей, содержит

богатый ассортимент химических веществ. Одно их них – аммиак –

улавливается путем орошения газа серной кислотой. Какая масса

кислоты (моногидрата) и какой объем коксового газа необходимы

для получения одной тонны сульфата аммония, используемого в

качестве удобрения, если содержание аммиака в коксовом газе со-

ставляет 1,02 %?

5. Цианид кальция, используемый как удобрение, в почве в

присутствии воды и углекислого газа образует аммиак и карбонат

кальция. Написать уравнение реакции.

6. Бактериальное окисление аммиака в почве (нитрификация)

протекает в две стадии: 1) аммиак окисляется до азотистой кисло-

ты; 2) азотистая кислота окисляется до азотной кислоты. Далее с

карбонатами почвы азотная кислота образует нитраты, которые

вновь усваиваются растениями. Отразить эти превращения хими-

ческими уравнениями реакций.

7. При подкормке почвы на 1 гектар внесли 50 тонн навоза, с

массовой долей оксида калия 0,7 %. Какую массу калийного удоб-

рения с массовой долей хлорида калия 37 % нужно было бы внести

вместо навоза?

119

8. В золе древесины содержится 25 % карбоната калия. Какую

массу сильвинита NaCl*KCl с w (K

O) = 18 % может заменить одна

тонна золы?

9. Преципитат (фосфорное удобрение) состоит на 80 % из

CaHPO

*2H

O и на 20 % из CaHPO

. Рассчитайте содержание P

в этом удобрении.

10. При урожае картофеля 200 центнеров с 1 гектара из почвы

уносится 375 кг азота, 96 кг оксида фосфора P

и 720 кг оксида

калия. Какую массу удобрений – аммиачной селитры, преципитата

и хлорида калия – необходимо внести в почву для восполнения

этой потери?

11. Определить содержание P

в суперфосфате, приготов-

ленном из фосфорита, содержащего 40 % P

, согласно техноло-

гическому процессу по уравнению:

(PO

)

+ 2H

+ 5H

O = (Ca(H

)

+ 2CaSO

) /суперфосфат.

12. Какую массу дигидрофосфата кальция содержит суперфос-

фат, полученный из фторопатита состава 3Ca

(PO

)

*CaF

13. Применение марганца в качестве микроудобрения при

норме 1 кг Mn на 1 га уменьшает поражаемость злаков головней в

33 раза. Какую массу MnSO

*4H

O необходимо внести на 40 га

почвы, чтобы выдержать эту норму?

14. Образец пестицида (средство для борьбы с сельскохозяй-

ственными вредителями), содержащего мышьяк массой 1,22 г,

подвергли химической обработке, в результате чего мышьяк пере-

вели в анион AsO

. Далее его оттитровали раствором нитрата се-

ребра, чтобы осадить мышьяк в виде Ag

AsO

. Каково содержание

в пестициде, если титрование всего раствора, содержащего AsO

пошло 25 мл раствора нитрата серебра с концентрацией 0,102

моль/л?

15. Для дезинфекции помещений овощехранилищ от плесени

домового грибка и насекомых используется сернистый газ, полу-

чаемый сжиганием серы. Какую массу серы с содержанием 5 %

примесей необходимо сжечь для дезинфекции помещений объемом

75 м

, если норма расхода сернистого газа составляет 1,5 г на 1 м

объема помещения?

16.

Для профилактики заболевания крупнорогатого скота ящу-

ром на ведро питьевой воды (10 л) добавляют 10 г 8,5 %-ой соля-

120

ной кислоты. Рассчитайте массу 25 %-ой соляной кислоты для при-

готовления 5 ведер воды.

17. Для предупреждения малокровия у поросят им с первых

дней жизни дают раствор, содержащий 2,5 г железного купороса

и 1 г медного купороса на 1 л воды. Рассчитайте титр раствора по

каждому из названных компонентов, если плотность раствора

равна 1,05 г/см

18. В ветеринарии в качестве глазных капель используют рас-

твор алюмокалиевых квасцов с массовой долей 0,5 %. Определить

массу кристаллогидрата KAl(SO

)

*12H

O, необходимую для при-

готовления 750 г раствора.

19. Санэпидемнадзор допускает дезинфекцию зернохранилищ

газом, образующимся при сжигании серы в расчете 24 г серы на 1 м

помещения. Какую массу серы необходимо сжечь для дезинфекции

хранилища объемом 2000 м

? Какой объем сернистого газа приве-

денный к н.у., образуется при этом?

20. Препарат для борьбы с насекомыми (инсектицид), содер-

жит 40 % оксида мышьяка (V). Какому содержанию гидроарсената

натрия в инсектициде это соответствует?

Химия и экология

1. Статистика утверждает, что ежегодно в атмосферу выбрасы-

вается SO

массой 100 млн тонн. Какую массу безводной H

можно получить при утилизации указанной массы газа?

2. Какую массу 100 %-ой серной кислоты, можно было бы по-

лучить из дымовых газов, полученных при использовании всех за-

пасов каменного угля Боготольского месторождения (6937 млн

тонн) при степени улавливания диоксида серы, равной 15 %? Мас-

совая доля серы в угле равна 0,8 %.

3. Определить объем (н.у.) оксида серы SO

, который будет за-

грязнять атмосферу при полном сгорании запасов углей (6937 млн

тонн) Боготольского месторождения КАТЭК. Массовая доля серы

в угле равна 0,8 %, а степень улавливания SO

равна 15 %.

4. Наиболее перспективными химическими методами очистки

выхлопных газов от сернистого газа SO

являются: а) поглощение

известняком, б) поглощение щелочным раствором алюмината на-