Биология для студентов-медиков: общая биология, молекулярная биология, генетика

Жданов Дмитрий

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 ?-связь отличается от ?-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 ?(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 )