Сборник ситуационных задач по химии. Методические рекомендации по применению ситуационных задач на уроках химии
 Скачать 268.5 Kb.
|
|
1. Мыло в жесткой воде плохо мылится и образует осадок стеарата кальция: 2C17H35COONa+Ca(HCO3)2=(C17H35COO)2Ca+2NaHCO3 Этот осадок проступает на темных тканях в виде «седого» налета. Чтобы этого не произошло, следует смягчить воду, добавив в нее соду или прокипятив. Избавиться от этого налета можно, если прополоскать вещи в разбавленном растворе уксусной кислоты: (С17H35COO)2Ca+2CH3COOH=2C17H35COOH+Ca(CH3COOH)2 2. Да, можно. Прежде всего, следует попытаться оба пятна удалить органическим растворителем – бензином, керосином. В данном случае будет происходить физический процесс растворения. И йод, и подсолнечное масло хорошо растворяются в органических растворителях. Пятно йода проще всего удалить за счет способности этого вещества легко возгоняться. Ткань следует слегка подогреть, например утюгом или на батарее отопления, - это ускорит процесс возгонки. 3. Это физический способ, так как соль не вступает в химическое взаимодействие с жирами, а только адсорбирует их. 4. После высыхания ткани, смоченной раствором нашатырного спирта, на ней не остается пятен, так как аммиак постепенно улетучивается, т.е. обработка нашатырным спиртом в некоторой степени заменяет химчистку. Если же протирать воротник раствором соды, его надо затем тщательно смывать водой, иначе после высыхания останутся белые пятна, т.е. получается не сухая чистка, а стирка, в результате которой воротник может потерять форму. 5. Кератин ногтя, как и кератин волос, содержит некоторое количество жиров. Органические растворители полностью удаляют жир с поверхности ногтевой пластины, и она становится ломкой. Это особенно влияет на прочность ногтей при постоянном использовании лака. 6. Растительные жиры образованы преимущественно высшими непредельными карбоновыми кислотами, в их молекулах имеются двойные связи, и они могут полимеризоваться, как все соединения с двойными связями. За счет этих процессов происходит, например, высыхание масляных красок с образованием прочного покрытия, так как олифы изготовлены на основе растительных масел. При старении пятна растительного масла, особенно на свету и при повышенных температурах, не только образуют прочные полимерные молекулы, но также за счет двойных связей происходит взаимодействие жира с полимерными молекулами ткани. Вывести такое пятно очень трудно. Твердые животные жиры состоят преимущественно из триглицеридов предельных карбоновых кислот, их молекулы не вступают в химическое взаимодействие ни между собой, ни с волокнами ткани, поэтому такие пятна можно вывести и спустя длительное время. 7.Нет, лучше этого не делать. Поваренная соль (NaCl) и зубной порошок (мел – СаСО3) не вступают в химическое взаимодействие с жирами, а только адсорбируют жир с волокон ткани. Питьевая сода, хотя по внешнему виду и напоминает зубной порошок, может в присутствии влаги вступать в химическое взаимодействие с жирами за счет гидролиза и образования щелочи: NaHCO3+H2O=NaOH+H2O+CO2 Образующаяся вследствие гидролиза щелочь может вступать в химическое взаимодействие с жирами (реакция омыления): (CH2-CH-CH2)[O-CO-C17H35]3+NaOH->3C17H35COONa+CH2(OH)-CH(OH)-CH2(OH) Кроме того, возможно изменение цвета ткани и уменьшение прочности волокон шерсти за счет частичного гидролиза белковых молекул под действием NaOH. Так что после обработки пятна содой вещь может быть испорчена окончательно. 8. Желчь – жидкий секрет, вырабатываемый печенью позвоночных животных. Под действием желчи происходит расщепление, эмульгирование и омыление жиров, содержащихся в пище. Поэтому мыло с желчью хорошо отстирывает пятна от растительных и животных жиров. Поскольку спецовки автомехаников обычно загрязнены машинными маслами, которые производят из нефти, то желчь их разлагать не может. 9.Следовало написать «мононасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты, а поликислоты – это соединения с несколькими гидроксильными группами. 10. Нет, нельзя. Все растительные масла постепенно полимеризуются и образуют прочную пленку на деталях машины, которую потом придется удалять. Углеводы 1.Известно, что избыточное потребление сладостей способствует развитию кариеса. Как это можно объяснить с точки зрения химического разрушения зубной эмали – одной из серьезных причин кариеса? Можете ли вы предложить свой способ защиты зубов, позволяющий любителям сладостей потреблять их без ограничения? 2.Известно, что плохой уход за зубами, особенно несвоевременное удаление остатков пищи, - одна из причин кариеса. Почему особенно опасны для зубов остатки пищи, которая содержит много углеводов, причем не только сахара, но и белого хлеба, печенья? 3. Для строительства и ремонта деревянных домов, бань, колодцев требуется древесина, которую нередко приходится покупать в виде бревен. При этом важно определить, в какое время года были спилены деревья. Летняя древесина – плохой материал, рыхлый, в нем много соков, впоследствии такая древесина легко загнивает. Зимний лес – стойкий и крепкий. Определить качество древесины и время ее заготовки по цвету годовых колец невозможно. Но это нетрудно сделать с помощью обычной настойки йода – достаточно облить ею спил дерева. По тому, в какой цвет окрасится спил под действием йода, можно определить, зимой или летом было спилено дерево. Попробуйте объяснить, на чем основан этот метод. 4. В 1629 году голландский ученый Ван Гельмонт поставил интересный опыт. В высушенную землю он посадил побег ивы, предварительно взвесив землю и побег. В течение пяти лет побег поливали дождевой водой. Через пять лет побег превратился в дерево, прибавив в весе 164 фунта. Земли убавилось только полтора фунта. Ученый сделал вывод: растение питалось только водой. Правильный ли вывод сделал ученый? За счет каких химических процессов и веществ произошло увеличение массы растения? 5. Все знают, что картофель, который хранили при слишком низких температурах, имеет сладковатый привкус. Как это можно объяснить с точки зрения химии и биологии и как избавиться от этого привкуса? 6. Есть ли разница в содержании питательных веществ в листьях салата, срезанных утром и вечером? В какое время суток их лучше срезать? 7. В двух пакетах находятся глюкоза и сахароза. Как распознать эти вещества химическим способом. Опишите последовательность действий. 8. Для профилактики и лечения диспепсии ( расстройства пищеварения) поросят очень эффективен йодкрахмальный препарат, который легко приготовить в домашних условиях. Для этого нужно 10 г крахмала размешать в 50 мл холодной воды и влить в 450 мл кипящей воды, после охлаждения добавить 10 мл 5% - ной спиртовой настойки йода. Этот раствор интенсивно-синего цвета, в котором йод проявляет сильное антибактериальное действие и при этом не раздражает слизистые оболочки органов пищеварения. Рассчитайте, сколько вам потребуется крахмала и настойки йода, если надо провести 12-дневный профилактический курс пяти поросятам, а ежедневная доля препарата – 10 мл на одного поросенка. 9. Всем известен способ заготовки капусты на зиму заквашиванием. Таким способом можно заготовить и арбузы. Но почему этот способ не подходит для огурцов? 10. На одном из конкурсов кулинарных рецептов первый приз получил рецепт заготовки «Огурцы со свечой». Стеклянную трехлитровую банку наполняют вымытыми сухими огурцами, в банку в свободное пространство помещают небольшую свечу и зажигают ее, а банку закатывают металлической крышкой. Таким способом удается сохранить огурцы свежими в течение длительного времени. В чем суть этого способа с точки зрения химика? Биолога? Ответы: 1.Глюкоза, содержащаяся во многих сладостях, легко подвергается процессу молочно-кислого брожения: C6H12O6->2CH3-CHOH-COOH, Поэтому остатки сладкой пищи в полости рта превращаются в молочную кислоту, которая растворяет зубную эмаль. Любителям сладкого можно посоветовать полоскать рот раствором питьевой соды после каждого приема пищи. 2.Углеводы подвергаются молочнокислому брожению с образованием молочной кислоты, разрушающей зубную эмаль. 3. Зимой дерево запасается крахмалом, поэтому если облить спил дерева йодом, то сердцевинные лучи окрасятся в синий или фиолетовый цвет. Если дерево спилено летом, то спил окрасится в темно – желтый цвет от самого йода. 4. Ученый сделал ошибочный вывод: он не учел процесс фотосинтеза, за счет которого и происходит накопление растительной массы. 6СО2 + 6Н2О -> С6Н12О6 + 6О2 5.В клубнях картофеля постоянно происходит превращение крахмала в сахар, который расходуется на дыхание клубней. При пониженных температурах (ниже +2 градусов) дыхание клубней сильно замедляется, и начинается накопление глюкозы. Если такой картофель подержать при комнатной температуре 5 -7 дней, сладкий вкус исчезнет, так как дыхание возобновится, а вместе с ним возобновится и расходование глюкозы. Исчезает он и при прорастании клубней картофеля, так как в этом процессе тоже расходуется глюкоза. 6.Зная условия протекания реакции фотосинтеза, можно утверждать, что к вечеру происходит максимальное накопление углеводов в листьях, а ночью они частично расходуются на дыхание. Поэтому вечерний салат полезнее утреннего. 8. Ответ: Необходимо 12 г крахмала и 12 мл настойки йода. 9. При заквашивании капусты консервация происходит за счет молочной кислоты, образующейся при молочнокислом брожении углеводов. Таким образом, заквасить можно только те продукты, которые содержат много сахаристых веществ и подвергаются молочнокислому брожению. В огурцах таких веществ недостаточно, хотя они и присутствуют. Именно наличием небольшого количества углеводов объясняется тот факт, что при засолке огурцов в первые 2-3 дня выделяется небольшое количество газа. 10. При хранении любых плодов они портятся – теряют товарный вид и вкусовые качества в значительной степени за счет процесса дыхания, которое протекает с выделением воды и углекислого газа. При горении свечи кислород, содержащийся в банке, расходуется на горение и образуется углекислый газ, в результате процесс дыхания плодов замедляется, и они долго сохраняются. Азотсодержащие органические соединения 1.Бутиламин С4Н9–NH2 – фунгицид, особенно активный против плесневых грибов. Обычно его применяют для защиты от гнили и плесени плодов при транспортировке. Зная, что бутиламин – жидкость с температурой кипения 630 С , взаимодействует с кислотами, образуя водорастворимые соли, также обладающие фунгицидным действием, предложите наиболее технологичный способ обработки плодов томатов. Как можно обезопасить себя от попадения остатков бутиламина в организм при потреблении плодов, пошедших такую обработку? 2. Вам надо удалить со скатерти пятно от мясного соуса. Соседка посоветовала прокипятить скатерть в порошке с энзимами, но пятно не исчезло. Почему? Можно ли было все-таки удалить это пятно с помощью такого порошка? 3. В инструкциях к стиральным порошкам с биологически активными добавками обычно указано, что эти средства не рекомендуется применять для стирки изделий из натурального шелка и шерсти. Однако некоторые хозяйки специально стирают такими средствами одежду из грубой домашней шерсти и считают, что после стирки вещи становятся более мягкими и пушистыми. Действительно ли такое возможно или это только кажется хозяйкам? И как все-таки следует поступать – соблюдать инструкцию или не обращать на нее внимания? 4. Почему стиральные порошки с биологически активными добавками особенно сильно разъедают руки? 5. Почему сухой волос можно растянуть на 20-30 %, смочекнный холодной водой – на 100%, а смоченный горячей водой – еще больше? 6. Почему все виды укладки волос обычно выполняют с помощью нагревания? 7. Почему при окрашивании волос химическими красителями без перчаток очень сильно окрашиваются ногти, меньше – кожа на ладонях и почти совсем не окрашиваются тыльные стороны ладоней? 8. Зная свойства кератина, что бы вы предложили включить в состав крема для укрепления ногтей (кроме жиров)? (Аналогичные препараты используют в бальзамах ополаскивателях для волос). Ответы: 1.Самый простой способ обработки этим веществом – фуминация, т.к. вещество будет легко испаряться. Фумигация – способ борьбы с сельскохозяйственными вредителями и возбудителями болезней растений, основанный на применении ядовитых паров, дыма, газа, аэрозолей, выделяемых специальными веществами – фумигантами. Емкость с бутиламином поместить в закрытую камеру с плодами или устроить укрытие типа палатки из полиэтиленовой пленки. Можно немного подогреть с помощью водяной дани для лучшего испарения. Пары бутиламина оседают на плодах и могут попасть в организм. Поэтому перед употреблением их необходимо тщательно промыть водой, а для надежности – слабым раствором уксусной кислоты. Так как амины обладают основными свойствами и лучше растворяются в кислой среде. 2.Энзимы – это биологические катализаторы, регулирующие биохимические процессы в живых организмах, поэтому действуют они только при комнатных температурах, не превышающих температуру тела теплокровных животных. Кроме того, энзимы – это вещества белковой природы и при кипячении с ними происходят необратимые процессы – денатурация. Поэтому стирать этими порошками следует при температурах не выше 40 градусов, как и написано в инструкции. Если замочить скатерть в теплой воде с этим порошком на 2 часа, то пятно исчезнет. 3.Энзимы, или ферменты, - катализаторы реакций в живых организмах особую роль играют ферменты в пищеварении. Например, переваривание пищи, особенно белковой, было бы невозможно без участия ферментов. В стиральные порошки ферменты добавляются для того, чтобы они могли удалять загрязнения белкового происхождения – пятна крови, мясного соуса и т. д., поэтому подбирают именно те ферменты, которые разлагают белки. Поскольку шерсть и натуральный шелк также являются веществами белкового происхождения, обработка их такими стиральными средствами приводит к постепенному разрыву химических связей в белковых молекулах и уменьшению прочности волокон. Частичное разрушение связей в молекулах кератина, из которого преимущественно состоит и шерсть, приводит к размягчению волокон, и все изделие становится более мягким, что очень важно для грубой домашней пряжи. Поэтому, правы и те хозяйки, которые стирают грубую шерсть в биопорошках, и инструкция на пачке порошка. 4.В такие порошки добавляют ферменты, разрушающие белковые загрязнения. Эти добавки будут частично разрушать и молекулы кератина, из которого состоит верхний слой кожи. Чаще всего в порошки добавляют протеолитические ферменты, которые катализируют гидролиз белков и пептидов по пептидным связям. Поскольку в молекулах кератина присутствуют , кроме пептидных, и другие связи, полностью он разрушается только под действием кератолитических ферментов. Однако частичное его разрушение происходит и под влиянием протеолитических ферментов. Кроме того, нередко в состав порошков включают и ферменты, способствующие эмульгированию и расщеплению жиров, что приводит к обезжириванию кожи. 5.Физические свойства волос объясняются разнообразием имеющихся в них химических связей. Переплетенные белковые цепи, из которых состоят волосы, удерживаются несколькими типами мостиковых связей. Наименее прочная из химических связей, определяющих структуру белковых молекул, - водородная связь – взаимодействие между атомом водорода, несущим частично положительный заряд, и атомами с высокой электроотрицательностью. Ионные связи – электростатическое взаимодействие между противоположно заряженными участками одной цепи или цепями, несущими противоположные заряды. Белки содержат сотни водородных связей, расположенных вдоль цепей, и эти связи, так же как и ионные, служат для удержания белковой цепи в определенной форме. Под действием воды водородные и ионные связи разрываются, и белковые цепи могут изменять свою форму – растягиваться. После высыхания разорванные связи восстанавливаются, и волос приобретает прежнюю длину и форму. 6.Обратимые взаимодействия между белковыми цепями в молекуле кератина, происходящие при укладке волос, - химические реакции, скорость которых возрастает с повышением температуры. 7.Состав химических красителей обеспечивает их взаимодействие с кератином – белком, из которого состоит роговое вещество волос, ногтей и поверхностного слоя кожи на ладонях и подошвах. Поэтому именно эти участки и окрашиваются наиболее сильно, а кожа тыльной стороны ладоней состоит из другого белка – коллагена, который значительно хуже взаимодействует с красителями. 8.В состав крема для укрепления ногтей можно включить гидролизаты натуральных белков, например шелка, состоящие из аминокислот и пептидов. Благодаря химической активности кератина, особенно во влажном состоянии и при повышенных температурах, эти вещества могут присоединяться за счет водородных или ионных связей к молекулам кератина ногтя и укреплять его верхний слой. Волокна 1. Почему трикотажные изделия из натуральной шерсти очень сильно вытягиваются и теряют форму после стирки, если сушить их в подвешенном состоянии, а хлопчатобумажный трикотаж можно сушить таким способом и он при этом не теряет формы? 2. На этикетках многих предметов одежды нередко в информации о составе волокна можно прочитать: «100%-ный полиэстер», или даже «полиэстр». Если этикетка написана на английском языке, можно увидеть обозначение «Polyester 100%». Как вы считаете, из какого волокна изготовлены эти изделия? Почему авторы русскоязычной информации так его назвали и как бы вы рекомендовали называть такие волокна? Ответы: |