Дмитрий Жданов – Химия для студентов-медиков: общая, физическая и коллоидная химия. Практикум-рабочая тетрадь (страница 6)

23. Смесь хлоридов натрия и кальция массой 24,78 г растворили в воде и в полученный раствор добавили избыток раствора нитрата серебра, и при этом выпал осадок массой 63,14 г. Определить количества и массы веществ в исходной смеси. (Ответ: 0,12 моль; 0,16 моль.)

24. Для хлорирования 12,0 г смеси стружек железа и меди потребовалось 5,6 л хлора (н.у.), и при этом образовалась смесь хлоридов железа (III) и меди (II). Определить количества и массы веществ в исходной смеси. (Ответ: 0,1 моль; 0,1 моль).

25. Массовые доли компонентов газовой смеси равны (в %): Cl_2–67; Br_2–28; O_2–5;

вычислите: 1) объемные доли компонентов; 2) парциальные давления компонентов; 3) объем 1 кг смеси.

Общее давление равно 1,013 · 105 Па. Температура 373 К.

(Ответ: Cl₂ (74 об.%, p = 0,750·105 Па); Br2 (13,7 об.%, p = 0,139 105 Па); O2 ( 12,2 об.%, p =0,124 ·105 Па.)

Часть 2. Практическая работа

Предельно допустимые концентрации (ПДК) некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов, установленные в Российской Федерации (МР – максимальная разовая, СС – среднесуточная; класс опасности – чрезвычайно опасный – 1, малоопасный – 4):

1. Запишите молекулярные формулы представленных химических соединений. Рассчитайте их молярные массы.

2. Укажите химическую природу веществ: органические/неорганические

3. Составьте графические формулы представленных соединений

4. Ответьте на вопросы, представив расчеты:

А) Какая допустимая максимальная разовая концентрация хлороформа будет создания в помещении, где проводится введение лабораторных животных в наркоз, если учесть, что объем лаборатории 55 м³

Б) Какая допустимая среднесуточная концентрация угарного газа может присутствовать в гаражном боксе, где находится автомобиль, если учесть, что объем бокса 40 м³

5. Предложите методы идентификации и количественного определения в воздухе аммиака, уксусной кислоты и свинца.

Растворение в жидкостях даже достаточно больших объёмов газов не приводит к существенному росту объёма раствора по сравнению с объёмом взятого растворителя и при решении задач можно с хорошей точностью принять, что объём раствора равен объёму растворителя. Кроме того, говоря о растворимости газов в воде и других жидкостях, нужно помнить, что это характеристика насыщенного раствора данного газа и она зависит от его химической природы, температуры и парциального давления над раствором. При повышении температуры жидкости растворимость газов в ней падает, поэтому, например, удаление газов из воды достигается её кипячением. С другой стороны, рост парциального давления приводит к увеличению растворимости.

Химическая природа газа проявляется в том, что одни имеют аномально большую растворимость в воде, например, аммиак, галогенводороды, а другие образуют очень разбавленные растворы. К последним относятся газы, которые химически не взаимодействуют с водой – водород, азот, кислород, инертные газы, угарный и углекислый газы, газообразные углеводороды и др. Их растворимость при постоянной температуре описывается законом Генри:

p = K_Г · x,

где p – парциальное давление растворенного компонента над раствором, x – его мольная доля в насыщенном растворе, K_Г – константа Генри, имеющая размерность давления – Па, атм или мм рт.ст.

При расчете растворимости газов в воде закон Генри представляют в более удобном виде:

c = K_Г* · p, где c – молярная концентрация газа в насыщенном растворе (моль/дм³ ), p – парциальное давление газа над раствором, K_Г* – константа Генри, имеющая размерность моль / (дм³ ·давление).

Проведем пересчет констант Генри K_Г, Па (из справочника) в K_Г*, моль / (дм³ ·атм). Поскольку 1 атм = 101325 Па, то пересчет K_Г, атм = K_Г, Па / 101325

Данные таблицы соответствуют температуре 298 К = 25 °С:

Задание: рассчитайте растворимость указанных компонентов воздуха в воде при 25 °С

Пример:

c = K_Г* · p

с(О₂) = 1,28·10^–3 · 1 · 0,2095 = 2,682·10^–4 моль/дм³ = 6,55 мл/дм³

Расчет для азота – N₂:_____________________________________

Расчет для угарного газа – CO_____________________________________

Часть 3. Домашнеее задание

1. Сформулируйте определения понятий валентность, химическая связь, степень окисления. В чем разница между ними?

2. Назовите основные положения теории химического строения Бутлерова.

3. Что такое ионная связь? Почему её называют научной абстракцией?

4. Какая связь называется ковалентной? В чём разница между ковалентной полярной и неполярной связью? Что такое диполь?

5. Объясните чем σ-связь отличается от π-связи. Какие существуют механизмы образования общей электронной пары?

6. Какая связь называется металлической? Что у неё общего и различного с ковалентной связью?

7. Что называют силами Ван-дер-Ваальса? Какую связь называют водородной? В каких веществах она встречается?

8. Минерал альбит (натриевый полевой шпат) содержит по массе 32,1 % Si; 48,8 % О; остальное Al и Na. Определите формулу минерала и запишите ее через формулы составляющих его оксидов (при решении использовать условие электронейтральности).

9. Минерал берилл содержит по массе 31,285 % Si; 53,631 % О, а также Аl и Ве. Определите формулу минерала и запишите ее через формулы составляющих его оксидов (при решении использовать условие электронейтральности).

10. Вычислите объём аммиака (н.у.), необходимого для полной нейтрализации соляной кислоты массой 146 г и массовой долей HCl 10%.

11. Вычислите массу раствора азотной кислоты с массовой долей 15%, необходимой для полной нейтрализации раствора, содержащего 3,7 г гидроксида кальция.

12. В результате взаимодействия растворов нитрата серебра и хлорида калия, взятого в избытке, выпал осадок массой 2,87 г. Вычислите массу исходного раствора нитрата серебра с массовой долей 17%, взятого для реакции.

13. Вычислите объём углекислого газа, который был поглощён 740 г

0,2%-ного раствора гидроксида кальция, если после окончания реакции был получен прозрачный раствор гидрокарбоната кальция (Ca(HCO₃)₂).

14. Образец лунного грунта содержит по массе 16,2 % Са; 22,5 % Fe, а также кремний и кислород. При обработке 5,00 г этого образца при нагревании плавиковой кислотой выделилось 0,896 л тетрафторида кремния SiF₄ (н.у.). Установите химическую формулу лунного минерала. (Ответ: CaFeSi₂O₆.

15. Прокалили 15,54 г неизвестной соли, в которой массовая доля кислорода ω(О) = 36 %, при этом образовалось 1,26 г воды, 1,568 л углекислого газа (н.у.) и оксид металла (II). Установите формулу соли. (Ответ: гидроксикарбонат меди – малахит.)

16. При сжигании 2,0 г смеси серы и угля образовалось 6,0 г смеси оксидов. Определить количества и массы веществ в исходной смеси. (Ответ: 0,1 моль ; 0,025 моль.)

17. Смесь гидроксидов бария и натрия массой 6,33 г полностью нейтрализовали раствором фосфорной кислоты, и образовалось 7,65 г смеси средних солей. Определить количества и массы веществ в исходной смеси. (Ответ: 0,03 моль; 0,03 моль.)

18. Смесь порошков алюминия и карбоната натрия массой 18,7 г обработали избытком соляной кислоты, и при этом образовалось 12,32 л газов (н.у.). Определить количества и массы веществ в исходной смеси. (Ответ: 0,3моль; 0,1 моль.)

19. Сплав натрия и калия массой 8,5 г обработали избытком воды, и при этом выделилось 3,36 л газа (н.у.). Определить количества и массы веществ в исходной смеси. (Ответ: 0,2 моль; 0,1 моль.)

20. Для уксусной кислоты ПДКМР = 0,2 мг/м3 . На складе разбили бутыль с кислотой, и в воздухе склада установилось парциальное давление её паров, равное 3 Па. Во сколько раз превышена ПДК_МР? Внешние условия: давление 101,325 кПа, температура 298 К. (Ответ: в 370 раз.)

21. Сколько молекул формальдегида присутствует в см3 воздуха, если концентрация токсиканта соответствует ПДК_МР = 0,035 мг/м3? (Ответ: 7,0 · 10¹¹ 1/см3 .)

22. Константы Генри K_Г для кислорода и азота при 0° С равны 2,54·10⁹ и 5,45·10⁹ Па соответственно. Рассчитайте растворимость этих газов при н.у. (1 атм, 0 °С) и сравните её с растворимостью при стандартных условиях (1 атм, 25 °С). (Ответ: при н.у. с(О₂) = 4,65 · 10^–4 моль/дм³ = 10,42 мл/дм³ )

1.3. Использование качественного и количественного анализа химических соединений в медицинской практике

Часть 1. Лабораторная работа

«Основы качественного химического анализа органических веществ на примере производных 5-нитрофурана»

Фуран – ароматический гетероцикл, содержащий в качестве гетероатома атом кислорода. Синтетические производные нитрофурана (точнее – 5-нитрофурфурола, карбонильного производного фурана) обладают бактерицидным действием и используются как антибактериальные средства.

Производные 5-нитрофурана являются веществами кислотного характера. Кислотные свойства лекарственных веществ группы 5-нитрофурана проявляются в следующих видах взаимодействия:

• с водными растворами щелочей;

• с ионами тяжелых металлов

Фурацилин при использовании разбавленных растворов щелочей образует соль, окрашенную в оранжево – красный цвет.

При нагревании фурацилина в растворах гидрооксидов щелочных металлов происходит разрыв фуранового цикла и образуется карбонат натрия, гидразин и аммиак. Последний обнаруживают по изменению окраски влажной лакмусовой бумаги.

Раствор фуразолидона в тех же условиях, но при нагревании, приобретает красно – бурое окрашивание за счет разрыва лактонного цикла и образования соли: