VIII. Задачи:

ЗАДАЧИ С ЭТАЛОНАМИ РЕШЕНИЙ

Буферная система

Задача 1

рН гидрокарбонатного буфера при увеличении концентрации основного компонента в 100 раз:

а) уменьшится на 2

б) увеличится на 2

в) уменьшится в 2 раза

г) увеличится в 2 раза

Решение:

Гидрокарбонатная буферная система относится к кислотным буферным системам (Н₂СО₃) / NаНСО₃

рН₁ = рК + lg [соль]

[кислота]

До изменения концентрации солевого компонента

рН = рК_к-ты + lg [NaHCO₃]

[H₂CO₃]

после увеличении концентрации солевого компонента в 100 раз

рН = рК_к-ты +lg 100 [NaHCO₃] = рК_к-ты + lg [NaHCO₃] + lg 10² = рК_к-ты+

[H₂CO3] [H₂CO₃]
+ lg [NaHCO₃] + 2

[H₂CO₃]

рН = рН₂ – рН₁ = рК_к-ты + lg [NaHCO₃] + 2 – рК_к-ты - lg [NaHCO₃] = 2

[H₂CO₃] [H₂CO₃]

Ответ: б
Задача 2

рН аммиачной буферной системы при увеличении концентрации солевого компонента в 1000 раз:

а) увеличится в 3 раза

б) уменьшится на 3

в) увеличится на 3

г) уменьшится в 3 раза

Решение:

Аммиачная буферная система относится к основным NH₄OH / NH₄Cl

рН = 14 – рК_осн. – lg [соль]

[основ]

До изменения концентрации солевого компонента

рН₁ = 14 - рК_осн. – lg [NH₄Cl]

[NH₄OH]

После увеличения концентрации солевого компонента в 1000 раз

рН = 14 – рК_осн. – lg [NH₄Cl] • 1000 = 14 – рК_осн – lg [NH₄Cl] – lg 10³ =

[NH₄OH] [NH₄OH]

= 14 – pK_осн- lg [NH₄Cl] – 3

[NH₄OH]

рН = рН₂ – рН₁ = 14 – рК_осн. – lg [NH₄Cl] – 3 – 14 + pK_осн. + lg [NH₄Cl] =

[NH₄OH] [NH₄OH]

= - 3, т.е. уменьшается на 3

Ответ: б
Задача 3

рН буферного раствора, состоящего из 20мл раствора СН₃СООН и 40мл раствора СН₃СOONa в одинаковой молярной концентрации равен:

(рК_{СН3СООН} = 4,75; lg ₂ = 0,3)

а) 4,45 б) 5,05 в) 3,75 г) 4,0

Решение:

Ацетатная буферная система относится к кислотным. Так как компоненты буферной системы, имеют одинаковые концентрации, то

---

рН = рК_к-ты + lg V_соли = 4,75 + lg 40мл = 4,75 + lg ₂ = 4,75+0,3=5,05

V_к-ты 20мл

Ответ: б

Задача 4

рН аммонийного буфера, полученного при смешивании растворов гидроксида аммония и хлорида аммония одинаковой молярной концентрации в соотношении 1 : 3 (К_NH4OH) = 1,85 . 10^-5 моль/л; lg 1,85 = 0,26; lg 3 = 0,48, равен:

а) 9,74 б) 8,12 в)8,78 г) 9,26

Решение:

Так как компоненты буферной системы имеют одинаковую концентрацию, то рН =14 – рК_омн.– lg Vсоли =14– рК_осн.– 3 рК_осн.= - lgК_NH4OH=

Vосн 1

= - lg 1,85 • 10^-5 = 5 – 0,26 = 4,74

рН = 14 – 4,74 – 0,48 = 8,78

Ответ: в

Задача 5

Больному с рН крови 7,6 объемом 4л и буферной емкостью по кислоте 0,06 моль/л для нормализации рН крови необходимо ввести количество (моль) одноосновной кислоты:

а) 0,56 б) 0,048 в) 0,032 г) 0,064

Решение:

N ( I ) r-ns

Вк = ___Z________ Z = 1

| pH| • Vб. с.

n (к-ты) = Вк • | рН| • Vб.с. = 0,06моль/л • (7,6 – 7,40) • 4л = 0,048 моль

Ответ: б
Задача 6

Кислотная буферная система, содержащая в 1л 0,05моль слабой кислоты и 0,03 моль ее натриевой соли, имеет рН =4,5, что соответствует [H⁺]= 3,1 • 10^-5 моль/л. Следовательно, константа диссоциации кислоты будет равна (моль/л):

а) 5,17 • 10^-5 б) 1,86 • 10^-5 в) 2,13 • 10^-4 г) 3,25 • 10^-5

Решение:

В кислотной буферной системе:

[H⁺] = K_д [к-та]

[cоль]

К_д = [Н⁺][соль]

[кислота]

[кислота] = n = 0,05моль = 0,05моль/л

V 1л

[соль] = n = 0,03моль= 0,03 мольл

V 1л

К_д = 3,1 • 10^-5моль/л • 0,03моль/л = 1,86 • 10^-5моль/л

0,05моль/л

Ответ: б
Задача 7

Концентрация [OH^-] и рН в 0,003 молярном растворе СН₃СООН равна:

(К_{СН3СООН} = 1,85 • 10^-5 моль/л; lg 2,36 = 0,36)

а) 4,36 б) 5,12 в) 3,64 г) 2,36

5,02 • 10^-11 0,42 • 10^-11 4,24 • 10^-11 6,17 • 10^-10

Решение:

Для одноосновных слабых кислот используем уравнение

[Н⁺] = √ К_{СН3СООН} • С_к-ты = √ 1,85 • 10^-5моль/л • 3 • 10^-3моль/л =

= √ 5,55 • 10^-8моль²/л² = 2,36 • 10^-4моль/л

[ОН^-]= Кв = 10^-14моль²/л² = 4,24 • 10^-11 моль/л

[Н⁺] 2,36 • 10^-4моль/л

рН = - lg [H⁺] = - lg 2,36 • 10^-4 = 4 – 0,36 = 3,64

Ответ: в
Задача 8

рН раствора, в 1л которого содержится 4г NaОН равен:

---

а) 11 б) 13 в) 12 г) 10

Решение:

N aOH Na⁺ + OH^-

(NaOH) = m (NaOH) = 4г______ = 0,1 моль

М (NaOH) 40г/моль

С = n = 0,1 моль = 0,1 моль/л

V 1л

С _NaOH = С_ОН- = 0,1 моль/л

рОН = - lgC_OH- = - lg 10^-1 = 1

рН = 14 – 1 = 13

Ответ: б

Ситуационные задачи

«буферные системы»

Задача №1

В крови находится несколько буферных систем. Требуется сопоставить их способность к поддержанию постоянства водородного показателя крови.

Вопросы:

1.Какие системы называются буферными?

2.Какие буферные системы содержатся в плазме крови?

3.Какова эффективность действия гидрокарбонатного буфера крови?

4.Какова эффективность действия фосфатного буфера крови?

5.Какова эффективность действия белкового буфера крови?

Задача № 2

В организме гидрокарбонатный буферный раствор плазмы крови находится в равновесии с углекислым газом в альвеолах легких. Требуется объяснить способность гидрокарбонатного буфера нейтрализовать кислые и основные продукты клеточного метаболизма.

Вопросы:

1.Из каких компонентов состоит гидрокарбонатный буферный раствор?

2.В чем сущность буферного действия?

3.Что происходит при попадании в кровь кислых метаболитов?

4.Что происходит при попадании в кровь основных метаболитов?

5.Почему гидрокарбонатный буфер является наиболее важным буфером плазмы крови?

Задача № 3

В лаборатории для проведения биохимических экспериментов требуется приготовить 100 мл фосфатного буферного раствора с pH = 7,2.

Вопросы:

1.Какой раствор называется буферным?

2.Из каких компонентов состоит фосфатная буферная система?

3.К какому типу буферных систем относится фосфатный буфер?

4.По какой формуле вычисляется pH фосфатного буферного раствора?

5.В каких объемных соотношениях надо смешать исходные растворы компонентов фосфатной буферной системы, молярная концентрация которых 0,1 моль/л, чтобы приготовить 100 мл буферного раствора с pH = 7,2, если pK_a(H₃PO₄) = 1,9; pK_a(H₂PO₄^) = 7,2; pK_a(HPO₄^2) = 12,3?

Задача № 4

В лаборатории приготовлен фосфатный буферный раствор. Необходимо определить буферную емкость этого раствора по кислоте и по щелочи.

Вопросы:

1.Что называется буферной емкостью по кислоте и буферной емкостью по щелочи?

---

2.Какой метод следует выбрать для определения буферной емкости раствора?

3.По каким формулам рассчитывается буферная емкость по кислоте и буферная емкость по щелочи?

Задача № 5

В лаборатории имеются гидрокарбонатная (pK_a(H₂CO₃) = 6,35), фосфатная (pK_a(H₂PO₄^) = 7,12) и ацетатная (pK_a(CH₃COOH) = 4,75) буферные системы. Необходимо выбрать буферную систему для проведения биохимического эксперимента при значении pH = 7,4.

Вопросы:

1.Что называется интервалом буферного действия?

2.Как определить интервал буферного действия?

3.Возможно ли использование гидрокарбонатной буферной системы для проведения эксперимента?

4.Возможно ли использование фосфатной буферной системы для проведения эксперимента?

5.Возможно ли использование ацетатной буферной системы для проведения эксперимента?

IX. Литература для самоподготовки:

а) основная учебная литература

1.Пузаков С.А. Химия: учебник для факультета ВСО – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006 – 640 с.

2.Пузаков С.А. Химия [Электронный ресурс] / Пузаков С.А., 2006, ГЭОТАР-Медиа «Консультант студент»

б) дополнительная учебная литература

1.Жолнин А. В. Общая химия [Электронный ресурс] / А. В. Жолнин, 2012, ГЭОТАР- Медиа «Консультант студент»

2.Ершов Ю. А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учебник для вузов / Ю. А. Ершов, В. А. Попков, А. С. Берлянд; ред. Ю. А. Ершов, 2015, Юрайт. - 560 с

3.Попков В.А. Общая химия [Электронный ресурс] / Попков В.А., 2010, ГЭОТАР-Медиа «Консультант студент»

4.Материалы лекций.
Занятие №3

I.Тема 3: Химическая термодинамика и её применение к биосистемам

II.Актуальность темы: Все химические реакции сопровождаются энергетическими эффектами: выделением или поглощением тепла, света, энергии. Термодинамика изучает взаимные превращения различных видов энергии, отвечает на вопрос о возможности и направлении процессов, рассчитывает их тепловые эффекты. Полученные знания способствуют более глубокому усвоению многих разделов неорганической химии (химическая кинетика, химическое равновесие, учение о растворах), а также других химических и профильных дисциплин.

III.Цель:

- Производить термохимические расчеты, используя термодинамические свойства химических веществ.

- Уметь прогнозировать направление химических процессов.

---

-Научиться экспериментально определять энтальпии реакции нейтрализации.

IV.Исходный уровень:

Для усвоения материала темы нужно знать:

1. Типы химических реакций: реакции соединения, разложения, обмена.

2. Тепловой эффект химических реакций.

3. Тепловой эффект при растворении.

4. Электролитическая диссоциация кислот, оснований, солей. Сильные и слабые электролиты.

5. Ионные уравнения.

V. Учебно-целевые вопросы:

1.Основные понятия химической термодинамики.

2.Внутренняя энергия и энтальпия индивидуальных веществ и многокомпонентных систем.

3.Теплота и работа. Теплоты химических реакций при постоянной температуре или P и V.

4.Термохимические уравнения.

5.Закон Гесса. Расчеты изменения стандартных энтальпий химических реакций и физико-химических превращений на основе закона Гесса.

6.Энтропия как мера неупорядоченности системы (уравнение Больцмана)

7.Энергия Гиббса как критерий самопроизвольного протекания процесса. Энтальпийный и энтропийный факторы.

VI. После изучения темы студент должен

знать:

основные начала термодинамики, термохимии; значения термодинамических потенциалов (энергий Гиббса и Гельмгольца); следствия из закона Гесса; уметь:

- интерпретировать термодинамические понятия: система, состояние, свойства, параметры и функции состояния, термодинамические процессы;

- интерпретировать законы термодинамики и термохимии (I, II законы, закон Гесса);

- рассчитывать термодинамические функции состояния системы, тепловые эффекты химических процессов;

- интерпретировать рассчитанные значения термодинамических функций с целью прогнозирования возможности осуществления и направление протекания химических процессов;

- трактовать роль химической термодинамики и энергетики в биологических системах и медицинской практике.

владеть

- навыками решения ситуационных задач по данной тематике.
VII. Теоретический материал

Тепловые эффекты являются важными характеристиками химических реакций. По их величинам можно судить о том, будет ли в течение реакции некая система нагреваться или охлаждаться и на сколько.

Химические процессы, протекающие в живых организмах, а также большинство химических реакций осуществляются в условиях постоянного давления (p = const). Энергия, которой обладает система, находящаяся при постоянном давлении (изобарный процесс) называется энтальпией.

---

Смотрите также файлы

• Я. П. Понарин элементарная геометрия том 1 планиметрия, преобразования плоскости москва.pdf

• Блім х асыр xііі асырды басындаы азастан Педагогт.docx

• Методы моделирования и прогнозирования экономики Задание Задача.docx

• Помощь студентам, готовые работы для Вузаhttpsstudwork orginfo147162Помощь студентам, готовые работы для Вуза.pdf

• Тк 13. Задание Решите следующие ситуации.docx