Сборник задач по химии. Содержание. Глава Первоначальные химические понятия
 Скачать 99.41 Kb.
|
|
5. Некоторые хозяйки перед варкой варенья обрабатывают кислые яблоки, например антоновские, слабым раствором пищевой соды. Это делается для того, чтобы яблоки не потемнели и не разварились. Как это отразится на пищевой ценности варенья? Ответ: Этого делать не следует, так как при обработке содой разрушаются витамины, прежде всего аскорбиновая кислота – витамин «С». Нейтрализуются и другие органические кислоты, содержащиеся в яблоках, - яблочная, виноградная, янтарная. Наличие таких кислот в большей степени и объясняется пищевая ценность фруктов, а обработка содой ее существенно снижает. 6. В быту для удаления накипи применяют специальное средство – адипиновую кислоту HO-OC-(CH2)2-CO-OH, но если ее нет, пользуются уксусной кислотой. Многие хозяйки знают, что накипь хорошо растворяется с помощью перекисших хлебного кваса, чайного гриба, соков красной смородины, крыжовника, отвара щавеля. Можно использовать для этой цели и маринад, который остался в банке от консервированных томатов. При этом маринад быстрее и эффективнее удаляет накипь, чем чистая уксусная кислота, хотя концентрация уксуса в маринаде небольшая. Как можно объяснить эффективность этих природных «антинакипинов»? И какое еще применение в быту можно найти для перечисленных жидкостей? Ответ: Эти природные растворители содержат двухосновные органические кислоты: щавелевую, янтарную, яблочную, которые слабее уксусной кислоты, но благодаря наличию двух карбоксильных групп намного прочнее связывают катионы металлов. С их помощью можно отчистить от ржавчины и накипи ванны, раковины. 7. Кариес стал настоящим бичом населения России. По статистике, им болеют более 96% населения. Одна из мер профилактики – тщательный уход за зубами. Желательно их чистить щеткой после каждого приема пищи. Но есть одно исключение: если вы ели кислые ягоды или фрукты, лучше в течение часа не чистить зубы, особенно жесткой щеткой. Почему? (Химический состав зубной эмали близок к составу минерала гидроксилапатита Ca5OH(PO4)3) Ответ: Гидроксилапатит относится к основным солям, которые легко растворяются в кислотах, даже в таких слабых, как яблочная, лимонная, щавелевая, содержащихся в кислых фруктах. Поэтому, эмаль частично размягчается и при чистке зубов ее легко повредить. Лучше сразу после того, как вы поели кислые ягоды или фрукты, прополоскать рот раствором питьевой соды. 8. Почему с точки зрения химии для лучшего сцепления масляной краски с оштукатуренной поверхностью ее предварительно шпаклюют? Ответ: Если нанести масляную краску на непросохшую штукатурку, то Ca(OH)2 может вступить во взаимодействие с кислотными функциональными группами, сохранившимися в олифе: 2C2H5(CH=CH-CH2)3-(CH2)6COOH+Ca(OH)2-> ->[C2H4(CH=CH-CH2)3-(CH2)6COO]2Ca+2H2O При этом будет выделяться вода, как и в любой реакции нейтрализации. Кроме того, вода образуется и за счет испарения ее из штукатурного раствора и за счет взаимодействия Ca(OH)2 c CO2. Значит, под образующейся пленкой олифы идет процесс образования воды, в результате чего пленка отслаивается. Шпаклевки, которыми обязательно покрывают оштукатуренные поверхности перед нанесением масляных красок, представляют собой густые пасты на основе костного клея, мыла, карбоната кальция. Зашпаклеванную поверхность можно покрывать после высыхания шпаклевки и масляной краской, и эмалью, не опасаясь отслоения. Шпаклевка необходима и для того, чтобы краска ложилась более ровно, так как пористый слой штукатурки неодинаково впитывает краску, в результате стены кажутся окрашенными неровно – светлыми и темными пятнами. 9. В желудке жвачных животных в результате гидролиза углеводов образуется уксусная, пропионовая и масляная кислоты в количестве до 12 кг кислот в сутки. Соотношение между отдельными кислотами зависит от рациона. Сено и солома способствуют образованию ацетатов, зерно – образованию пропионовой и масляной кислот. Соотношение кислот влияет на направленность обмена веществ в организме животных. Уксусная кислота способствует повышению жирномолочности коров, пропионовая – образованию мышечной массы, а масляная способствует возникновению патологии. Поэтому в рационе молочных коров должно быть много грубых кормов, а бычкам при откорме дают большое количество зерновых кормов. Чтобы сдвинуть обмен веществ в организме животных в нужном направлении ( у коров – в сторону образования молока, у бычков – мяса), применяют кормовые добавки, которые изменяют соотношение различных кислот в желудке животных. Это позволяет значительно повысить продуктивность животных. Какие химические соединения вы предложили бы для этой цели? Ответ: Включать в рацион животных непосредственно кислоты нежелательно, так как они могут вызвать раздражение пищеварительного тракта, к тому же эти кислоты – жидкие вещества, которые трудно хранить и дозировать. Поэтому пользуются их натриевыми солями – ацетатом и пропионатом натрия. В желудке они подвергаются гидролизу с образованием соответствующих кислот. Молочным коровам дают ацетат натрия, бычкам – пропионат натрия. Широкого применения этот метод не получил из-за высокой стоимости указанных солей. 10.В 80-е годы двадцатого века в одном известном подмосковном колхозе случилось ЧП: в январе сгорел весь запас сена. В течение месяца коров кормили только силосом и концентратами. Молочное стадо колхоза было укомплектовано коровами айрширской породы, которая отличается не только высокими удоями, но и жирностью молока. Через месяц после такого резкого изменения рациона удои заметно снизились, а четыре коровы, самые высокоудойные, погибли. Как вы думаете, почему снизились удои и почему погибли самые высокопродуктивные животные? Ответ: Силос имеет кислотную реакцию за счет содержания органических кислот – молочной, которая образуется в результате молочнокислого брожения углеводов: С6Н12О6->2СН3-СНОН-СООН а также небольших количеств уксусной кислоты. В хорошем силосе содержание уксусной кислоты не превышает 0,6%, в плохом – достигает 2% и может присутствовать масляная кислота С3Н7СООН. К сожалению, из-за нарушения технологии закладки силоса очень часто в силосной массе протекают не только процессы молочнокислого, но и маслянокислого брожения, и накапливается масляная кислота: С6Н12О6->С3Н7СООН+2Н2+2СО2 Скармливание коровам большого количества силоса нарушает баланс кислот в их желудке и весь обмен веществ в организме. А чем выше продуктивность животного, тем сильнее оно подвержено этому влиянию. Поэтому самые продуктивные животные погибли. Скорее всего, силос был не самого лучшего качества. Сложные эфиры. Жиры. Мыла. 1. Если постирать темные вещи с мылом в жесткой воде, то после стирки и полоскания на них останется «седой» налет. Как его устранить и что можно сделать для предотвращения его образования? Ответ: 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. Вам нужно удалить подсолнечного масла и йода. Можно ли сделать это физическим способом, не прибегая к помощи химии? Ответ: 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. Если вы посадили на одежду жирное пятно за праздничным столом и нет возможности сразу же заняться его выведением, рекомендуется немедленно засыпать пятно солью. Иногда после такой обработки пятно полностью исчезает. К каким способам выведения можно отнести этот прием – к физическим или к химическим? Ответ: Это физический способ, так как соль не вступает в химическое взаимодействие с жирами, а только адсорбирует их. 4.Многие хозяйки знают, что освежить залоснившийся воротник пиджака можно, протерев его кусочком поролона, смоченном в нашатырном спирте. При этом раствор аммиака, как и щелочи разлагает жиры, которые в данном случае и являются основным загрязняющим веществом. Почему для этой цели не рекомендуют использовать раствор соды? Ответ: 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. Лак для ногтей легче всего удалить с помощью ацетона или таких органических растворителей, как толуол, этилацетат, бутилацетат. Однако парфюмерно-косметическая промышленность выпускает разнообразные жидкости для снятия лака, содержащие, кроме растворителей жиры и воски, и косметологи рекомендуют пользоваться именно этими средствами, а не чистыми растворителями. Как вы можете это объяснить, зная состав и свойства кератина? Ответ: 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. Почему пятна от растительного масла, особенно горячего, через несколько дней уже невозможно вывести с одежды с помощью растворителя и в то же время пятно от растопленного сала или сливочного масла можно без труда удалить с помощью того же растворителя даже спустя довольно длительный период времени? Ответ: 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. Помогая подруге на кухне готовиться к приему гостей, вы посадили масляное пятно на шерстяную юбку. Известно, что такое пятно можно удалить, если сразу же засыпать его мелкой солью или зубным порошком. Зубного порошка в доме не оказалось, соль была только крупная, и подруга предложила вам засыпать пятно питьевой содой. Стоит ли пользоваться этим советом? К каким последствиям это может привести? Ответ: 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. Иногда в продаже можно встретить очень своеобразное моющее средство, которое называется «Мыло с желчью». Как вы думаете, в чем сущность его моющего действия с точки зрения химии, какие загрязнения им лучше всего отстирывать и в каких условиях? Будет ли это средство эффективно для стирки рабочей одежды автомеханика? Ответ: 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. На этикетке рапсового масла производства фирмы «Олейна» (Польша) указан его состав (в г на 100 г продукта): насыщенные жирные кислоты – 7, ненасыщенные жирные монокислоты – 63, ненасыщенные жирные поликислоты – 30. Что вы можете сказать об этой информации? Ответ: Следовало написать «мононасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты, а поликислоты – это соединения с несколькими гидроксильными группами. 10. Если вам срочно надо смазать швейную машинку, а в доме нет машинного масла, можно ли воспользоваться растительным? Ответ: 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? Ответ: 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.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? Ответ: Углеводы подвергаются молочнокислому брожению с образованием молочной кислоты, разрушающей зубную эмаль. 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. Ответ: 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. 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? Ответ: Ученый сделал ошибочный вывод: он не учел процесс фотосинтеза, за счет которого и происходит накопление растительной массы. 6СО2 + 6Н2О -> С6Н12О6 + 6О2 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? Ответ: 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. Есть ли разница в содержании питательных веществ в листьях салата, срезанных утром и вечером? В какое время суток их лучше срезать? Ответ: 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. 7. В двух пакетах находятся глюкоза и сахароза. Как распознать эти вещества химическим способом. Опишите последовательность действий. Ответ: |