Номер B, страница 108 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. В медицине хлорид кальция применяется как средство от аллергии. Сколько (г) ионов кальция получает человек при приеме 1 чайной ложки (5 мл) 5%-го раствора кристаллогидрата плотностью ($ \\rho= 1 \text{ г/мл} $) $ \text{CaCl}_2 \cdot 6\text{H}_2\text{O} $?

Ответ: $ 0,046 \text{ г Ca}^{2+} $.

2. В 100 мл крови человека содержится 180 мг калия и 6,5 мг кальция. Сколько атомов калия и кальция содержится в крови, если средний объем крови составляет 5 л?

Ответ: $ N(\text{K}) = 1,38 \cdot 10^{22} $ атомов,

$ N(\text{Ca}) = 4,89 \cdot 10^{21} $ атомов.

3. Сравните химические активности металлов I А и II А. Объясните изменение этого свойства в рядах металлов: Li – Na – K – Rb и Mg – Ca – Sr – Ba.

1. Дано:

$V_{р-ра} = 5 \text{ мл}$

$w(CaCl_2 \cdot 6H_2O) = 5\% \text{ или } 0,05$

$\rho_{р-ра} = 1 \text{ г/мл}$

Найти:

$m(Ca^{2+}) - ?$

Решение:

1. Найдем массу 5 мл раствора, который принимает человек. Плотность раствора равна 1 г/мл, поэтому его масса численно равна объему:

$m_{р-ра} = \rho_{р-ра} \cdot V_{р-ра} = 1 \text{ г/мл} \cdot 5 \text{ мл} = 5 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу кристаллогидрата хлорида кальция $CaCl_2 \cdot 6H_2O$ в этой порции раствора. Массовая доля кристаллогидрата составляет 5%:

$m(CaCl_2 \cdot 6H_2O) = m_{р-ра} \cdot w(CaCl_2 \cdot 6H_2O) = 5 \text{ г} \cdot 0,05 = 0,25 \text{ г}$

3. Определим молярную массу кристаллогидрата $CaCl_2 \cdot 6H_2O$. Для расчетов будем использовать относительные атомные массы: $Ar(Ca)=40$, $Ar(Cl)=35,5$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$.

$M(CaCl_2 \cdot 6H_2O) = M(Ca) + 2 \cdot M(Cl) + 6 \cdot M(H_2O) = 40 + 2 \cdot 35,5 + 6 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 40 + 71 + 6 \cdot 18 = 111 + 108 = 219 \text{ г/моль}$

4. Найдем массу ионов кальция $Ca^{2+}$ в 0,25 г кристаллогидрата. Для этого можно найти массовую долю кальция в кристаллогидрате:

$w(Ca \text{ в } CaCl_2 \cdot 6H_2O) = \frac{M(Ca)}{M(CaCl_2 \cdot 6H_2O)} = \frac{40 \text{ г/моль}}{219 \text{ г/моль}} \approx 0,1826$

5. Теперь найдем массу ионов кальция в 0,25 г кристаллогидрата:

$m(Ca^{2+}) = m(CaCl_2 \cdot 6H_2O) \cdot w(Ca) = 0,25 \text{ г} \cdot 0,1826 \approx 0,04565 \text{ г}$

Округляя результат до тысячных долей, получаем 0,046 г.

Ответ: масса ионов кальция составляет 0,046 г.

2. Дано:

Концентрация калия: 180 мг на 100 мл крови

Концентрация кальция: 6,5 мг на 100 мл крови

Средний объем крови: $V_{крови} = 5 \text{ л}$

Переведем данные в единые единицы измерения:

$V_{пробы} = 100 \text{ мл} = 0,1 \text{ л}$

$m_{K, проба} = 180 \text{ мг} = 0,180 \text{ г}$

$m_{Ca, проба} = 6,5 \text{ мг} = 0,0065 \text{ г}$

$V_{крови} = 5 \text{ л}$

Найти:

$N(K) - ?$

$N(Ca) - ?$

Решение:

1. Найдем общую массу калия и кальция в 5 литрах крови, используя пропорцию.

Общая масса калия ($m_{K, общ}$):

$\frac{m_{K, общ}}{5 \text{ л}} = \frac{0,180 \text{ г}}{0,1 \text{ л}} \implies m_{K, общ} = \frac{0,180 \text{ г} \cdot 5 \text{ л}}{0,1 \text{ л}} = 9 \text{ г}$

Общая масса кальция ($m_{Ca, общ}$):

$\frac{m_{Ca, общ}}{5 \text{ л}} = \frac{0,0065 \text{ г}}{0,1 \text{ л}} \implies m_{Ca, общ} = \frac{0,0065 \text{ г} \cdot 5 \text{ л}}{0,1 \text{ л}} = 0,325 \text{ г}$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) для калия и кальция. Используем молярные массы: $M(K) \approx 39,1 \text{ г/моль}$, $M(Ca) \approx 40,08 \text{ г/моль}$.

$\nu(K) = \frac{m_{K, общ}}{M(K)} = \frac{9 \text{ г}}{39,1 \text{ г/моль}} \approx 0,2302 \text{ моль}$

$\nu(Ca) = \frac{m_{Ca, общ}}{M(Ca)} = \frac{0,325 \text{ г}}{40,08 \text{ г/моль}} \approx 0,008109 \text{ моль}$

3. Найдем число атомов, используя постоянную Авогадро $N_A \approx 6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$. Формула для расчета: $N = \nu \cdot N_A$.

Число атомов калия:

$N(K) = 0,2302 \text{ моль} \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \text{ атомов/моль} \approx 1,386 \cdot 10^{23} \text{ атомов}$

Число атомов кальция:

$N(Ca) = 0,008109 \text{ моль} \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \text{ атомов/моль} \approx 0,04883 \cdot 10^{23} \text{ атомов} = 4,883 \cdot 10^{21} \text{ атомов}$

Округляя результаты до сотых, получаем значения, указанные в условии.

Ответ: $N(K) \approx 1,38 \cdot 10^{23} \text{ атомов}$, $N(Ca) \approx 4,89 \cdot 10^{21} \text{ атомов}$.

3. Химическая активность металлов характеризуется их способностью отдавать валентные электроны в химических реакциях, то есть их восстановительными свойствами. Чем легче атом отдает электроны, тем выше его химическая активность.

Сравнение металлов I А и II А групп

Металлы I А группы (щелочные металлы) являются более активными, чем металлы II А группы (щелочноземельные металлы), находящиеся в том же периоде. Например, натрий (Na) активнее магния (Mg), а калий (K) активнее кальция (Ca). Это объясняется тем, что у атомов щелочных металлов на внешнем уровне всего один электрон, который они отдают значительно легче (требуется меньше энергии ионизации), чем атомы щелочноземельных металлов отдают свои два валентных электрона.

Изменение активности в ряду Li – Na – K – Rb (I А группа)

В ряду $Li \rightarrow Na \rightarrow K \rightarrow Rb$ химическая активность металлов возрастает. Это связано с тем, что при движении вниз по группе увеличивается радиус атомов, так как добавляются новые электронные слои. Валентный электрон оказывается все дальше от положительно заряженного ядра, и связь с ним ослабевает. Кроме того, возрастает экранирующее действие внутренних электронов. В результате энергия, необходимая для отрыва валентного электрона (энергия ионизации), уменьшается, и металл становится более активным.

Изменение активности в ряду Mg – Ca – Sr – Ba (II А группа)

Аналогично, в ряду $Mg \rightarrow Ca \rightarrow Sr \rightarrow Ba$ химическая активность металлов также возрастает. Причина та же, что и для металлов I А группы: с увеличением порядкового номера в группе увеличивается атомный радиус, валентные электроны (в данном случае их два) находятся дальше от ядра и слабее с ним связаны. Это приводит к уменьшению энергии ионизации и, как следствие, к усилению восстановительных свойств и росту химической активности.

Ответ: Химическая активность металлов I А группы выше, чем у металлов II А группы того же периода. В обеих группах в рядах $Li \rightarrow Na \rightarrow K \rightarrow Rb$ и $Mg \rightarrow Ca \rightarrow Sr \rightarrow Ba$ химическая активность закономерно возрастает сверху вниз из-за увеличения атомного радиуса и уменьшения энергии ионизации.