Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №3/2002

Экзамены не за горами...

Вариант экзаменационных билетов в 11 классе средней общеобразовательной школы

Билет 15

  • Вопрос 1. Глюкоза. Ее строение, свойства и применение.

Ответ. Глюкоза – представитель углеводов.

Углеводы – сложные органические вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода, с общей формулой Сх2О)y. Глюкоза – моносахарид С6Н12О6, молекулярная масса 180.

Строение молекулы

Линейная форма глюкозы:   СНОСН(ОН)СН(ОН)СН(ОН)СН(ОН)СН2(ОН).

Глюкоза преимущественно существует в циклическом виде. Молекулы циклической глюкозы содержат кольца с пятью (4С + 1О) или шестью (5С + 1О) атомами. Известны a- и b-формы циклической глюкозы, различающиеся ориентацией гидроксила при С-1:

Изомер глюкозы – фруктоза является кетоноспиртом:  CH2(ОH)CH(ОН)CH(ОН)CH(ОН)–СО–CH2(ОH).

Физические свойства

Кристаллическое вещество, хорошо растворимо в воде, содержится в соке плодов, в меде, сладкое, имеет низкие температуры кипения и плавления.

Химические свойства

Р е а к ц и и   п о   с п и р т о в ы м   г р у п п а м

а) Взаимодействие с карбоновыми кислотами:  С6H12O6 + CH3COOH = С6H11O6–CO–CH3 + H2O.

б) Взаимодействие с гидроксидом меди(II) при комнатной температуре: 

Р е а к ц и и   п о   а л ь д е г и д н о й   г р у п п е

а) Реакция серебряного зеркала: 

б) Окисление гидроксидом меди(II) при нагревании:  

В о с с т а н о в л е н и е

О с о б ы е   с в о й с т в а

а) Спиртовое брожение: 

б) Молочно-кислое брожение: 

в) Масляно-кислое брожение:  

г) Полное окисление в организме: 

Применение

У живых существ – источник энергии; в пищевой отрасли промышленности – кондитерские изделия, сорбит (заменитель сахара); в медицине – сырье в производстве витамина С, глюконата кальция; в органическом синтезе – производство спирта и других веществ.

  • Вопрос 2. Скорость химических реакций. Условия, влияющие на скорость реакций.

Ответ. В зависимости от однородности среды реакции подразделяются на гомогенные и гетерогенные.

Гомогенные реакции протекают в одной фазе, например газовой или жидкостной. При этом все вещества, вступающие в реакцию, либо находятся в виде газов, либо растворены в одной жидкости.

Гетерогенные реакции протекают между веществами, находящимися в разных фазах. Пример такой реакции – растворение железных стружек в соляной кислоте.

Скорость гомогенной реакции – это величина, определяемая изменением концентрации одного из вступивших или образующихся в результате реакции веществ в единицу времени в единице объема:

Скорость гетерогенной реакции – величина, определяемая числом молей веществ, вступивших в реакцию или образовавшихся в единицу времени на единице поверхности:

Частицы реагентов соприкасаются только на поверхности.

  • Вопрос 3. В трех пробирках находятся серная кислота, фосфорная кислота, азотная кислота. Определите, в какой пробирке находится каждая кислота.

Ответ. Можно воспользоваться характерными химическими реакциями:

Билет 16

Вопрос 1. Белки. Их состав, структура и свойства. Значение белков в живой природе.

Ответ. Белки – сложные высокомолекулярные природные соединения. Молекулы белков построены из остатков a-аминокислот, соединенных пептидными связями.

Белок – полипептид, в состав которого входит около 20 видов аминокислот.

Структура

Первичная структура белка – свойственная данному белку последовательность аминокислотных остатков.

Вторичная структура белка – спиральная пространственная конфигурация полипептидной цепи, поддерживаемая за счет водородных связей  С=О . . . Н–N.

Третичная структура белка – специфическое взаимное расположение участков спиральной цепи  молекулы белка и отдельных молекул. Третичная структура обусловлена наличием дисульфидных, сложноэфирных и солевых мостиков, а также межмолекулярных водородных связей.

Четвертичная структура белка – полимерные соединения белков, где «мономерами» являются макромолекулы белка.

Физические свойства

Белки бывают растворимые в воде – гидрофильные – и нерастворимые – гидрофобные.

Химические свойства

а) Денатурация – процесс необратимого свертывания белков, связанный с разрушением исходной структуры. Денатурация происходит при высоких температурах, действии радиации, солей тяжелых металлов, химических веществ (кислот, щелочей, спиртов).
б) Гидролиз белков в присутствии кислот, щелочей или ферментов – расщепление белков на составляющие их аминокислоты.
в) Квантопротеиновая реакция – окрашивание белков в желтый цвет при действии концентрированной азотной кислоты – метод обнаружения остатков ароматических аминокислот.
г) Биуретовая реакция – взаимодействие белка со свежеприготовленной суспензией Cu(OH)2, сопровождающееся появлением красно-фиолетового окрашивания – реакция на пептидные группы.
д) Реакция белка с ацетатом свинца при нагревании в щелочной среде. Выпадение черного осадка PbS указывает на содержание серы в белке.

Значение белков в природе

Функции белков в живых организмах следующие: строительная (из белков состоят тела всех живых существ), двигательная (актин, миозин), транспортная (гемоглобин), защитная (специфические реакции иммунитета – антитела), сигнальная (белки плазмалеммы, рецепторы), каталитическая (пепсины, расщепляют белки), регуляторная (инсулин участвует в обмене углеводов).

  • Вопрос 2. Неорганические и органические кислоты, их классификация, строение, свойства.

Ответ. Кислоты – вещества, при диссоциации которых в водных растворах в качестве катионов отщепляются только ионы водорода:

Классификацию кислот нагляднее представить в виде таблицы.

Таблица

а

Формулу кислоты можно представить в виде Э(ОН)nOm. Сила кислоты тем больше, чем больше число m и меньше n.

Химические свойства

1. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации):

HCl + KOH = KCl + H2O,

СН3СООН + КОН = СН3СООК + H2O.

2. Взаимодействие с активными металлами:

2HCl + 2K = 2KCl + H2­,

2СН3СООН + 2К = 2СН3СООК + H2­.

3. Взаимодействие с оксидами металлов:

2HCl + K2О = 2KCl + H2О,

2СН3СООН + К2О = 2СН3СООК + H2О.

4. Менее летучие кислоты вытесняют более летучие из их солей:

H2SO4 (разб.) + Na2S = Na2SO4 + H2S­.

5. Сильные минеральные кислоты вытесняют органические кислоты из их солей:

СН3СООК + HСl = СН3СООH + KCl.

6. Реакция этерификации кислот спиртами:

  • Вопрос 3. В трех пробирках находятся водные растворы муравьиной кислоты, фенола и глюкозы. С помощью химических реакций определите, в какой пробирке какое вещество.

Ответ.

1) При взаимодействии фенола и FeCl3 образуется раствор коричнево-фиолетового цвета с запахом туши: 6H5OН + FeCl3 = (C6H5О)3Fe + 3НCl.

2) При действии на глюкозу Cu(ОН)2 при нагревании выпадает красный осадок Сu2O.

3) При добавлении к HCOOH лакмуса появляется красное окрашивание. А также:

Билет 17

  • Вопрос 1. Диеновые углеводороды. Их строение, свойства, получение и применение.

Ответ. К диеновым углеводородам относятся органические соединения с общей формулой СnН2n–2, в молекулах которых имеются две двойные связи.

Практически значимыми диеновыми углеводородами являются бутадиен-1,3 или дивинил СН2=СН–СН=СН2 (группа атомов СН2=СН– называется винилом)

и 2-метилбутадиен-1,3, или изопрен СН2=С(СН3)–СН=СН2.

Физические свойства

Бутадиен-1,3 при нормальных условиях – газ, который сжижается при –4,5 °С; 2-метилбутадиен-1,3 – летучая жидкость, кипящая при температуре 34,1 °С.

Химические свойства

а) Бромирование:

б) Реакции полимеризации.

Получение

а) Дегидратация и дегидрирование спиртов (по С.В.Лебедеву):

б) Дегидрирование бутана:

Применение диенов

Наибольший интерес представляют сопряженные диены, в которых двойные связи разделены одной простой связью, например изопрен

СН2=С(СН3)–СН=СН2

и хлоропрен

СН2=ССl–СН=СН2.

Эти диены используют для синтеза изопренового

(–СН2–С(СН3)=СН–СН2–)n

и хлоропренового

(–СН2–ССl=СН–СН2–)n

каучуков.

  • Вопрос 2. Электролиз. Основные схемы электролиза.

Ответ. Химические реакции, протекающие под действием электрического тока, на электродах, помещенных в расплав, раствор или твердый электролит, называют электролизом.

Электролиз расплава хлорида натрия (платиновые электроды):

анод: Cl – е = 1/2Сl2 (процесс окисления),

катод: + + е = Nа0 (процесс восстановления).

Суммарная реакция:

2NаСl = 2Nа + Cl2.

Электролиз раствора хлорида меди (угольные электроды):

анод: 2Сl – 2e = Cl2,

катод: Cu2+ + 2e = Cu0.

Cуммарная реакция:  СuCl2 = Сu + Cl2.

В электрохимическом ряду активности металлов медь расположена правее водорода, поэтому медь и будет восстанавливаться на катоде, а на аноде будет окисляться хлор.

Электролиз водного раствора сульфата калия (платиновые электроды):

анод: 2О – 4е = О2 + 4Н+,

катод: 2О + 2e = Н2 + 2OH.

Суммарная реакция:

2О = 2Н2 + О2.

Аналогично происходит электролиз водного раствора нитрата калия (платиновые электроды).

Электролиз сульфата цинка (графитовые электроды):

анод: 2О – 4e = O2 + 4Н+,

катод: Zn2+ + 2е = Zn0.

Суммарная реакция:  2ZnSO4 + 2H2O = 2Zn + O2 + 2H2SO4.

Электролиз раствора сульфата меди (медные электроды) – электрохимическое рафинирование:

анод:  Сu0 – 2е = Сu2+,

катод:  Сu2+ + 2e = Cu0.

Концентрация сульфата меди в растворе остается постоянной. Процесс сводится к переносу материала анода на катод. Это и есть рафинирование.

При составлении схем электролиза той или иной соли нужно помнить следующее.

1. Катионы металлов, имеющие стандартный электродный потенциал (сэп) больший, чем у водорода (от меди по золото включительно), при электролизе практически полностью восстанавливаются на катоде.
2. Катионы, имеющие значение сэп меньшее, чем у водорода, но большее, чем у алюминия, при электролизе на катоде восстанавливаются одновременно с водой.
3. Катионы, имеющие еще меньший сэп (от лития по алюминий включительно), не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливаются молекулы воды до водорода.
4. Если водный раствор содержит смесь катионов различных металлов, например Аg+, Сu2+, Fe2+, то из этой смеси первым восстановится серебро, затем медь и последним железо.
5. На нерастворимом аноде в процессе электролиза происходит окисление анионов или молекул воды. Анионы S2–, I, Br, Cl окисляются легко. Если раствор содержит анионы кислородcодержащих кислот SO42–, NO3, CO32–, PO43–, то на аноде окисляются молекулы воды до кислорода.
6. Если анод растворимый, то при электролизе он сам подвергается окислению, т. е. посылает электроны во внешнюю цепь. В результате смещается равновесие между электродом и раствором, и анод растворяется.

Ряд напряжений металлов:

Усиление восстановительной способности
¬ѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕ
Li, Cs, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Ag, Hg, Pt, Au.
ѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕ®
Усиление окислительной способности

  • Вопрос 3. З а д а ч а. К 200 г 35%-го раствора нитрата калия добавили 150 г воды. Определить концентрацию нитрата калия в новом растворе.

Ответ.

Дано:

m1(р-ра KNO3) = 200 г,
w1(KNO3) = 35%,
m(H2O) = 150 г.

Найти:

w2(KNO3) = ?

Решение

m(KNO3) = 200•35/100 = 70 г,
m2(р-ра KNO3) = 200 + 150 = 350 г,
w2(KNO3) = (70/350)•100 = 20%.

Ответ. w2(KNO3) = 20%.

Материал подготовил В.А.Демидов,
учитель химии Синегорской средней школы
(Нагорский р-н, Кировская обл.)