Часть 2: Задачи 4 страница

165. Какое количество энергии выделяется (или поглощается) при образовании 1,8 кг оксида меди:

2•Cu + О₂ = 2•CuO + 276 кДж?

166. Какое количество энергии выделяется (или поглощается) при образовании 3,4кг оксида железа:

3•Fe + 2•О₂ = Fe₃O₄ + 1118 кДж?

167. Какое количество энергии выделяется (или поглощается), если в реакции:

H₂ +Cl₂ = 2•HCl + 184 кДж участвует 1,6 кг водорода?

168. Какое количество энергии выделяется (или поглощается), если в реакции:

H₂ +Br₂ = 2•HBr + 71 кДж участвует 1,2 кг водорода?

169. Какое количество энергии выделяется (или поглощается), если в реакции:

H₂ +I₂ = 2•HI - 50 кДж участвует 0,8 кг водорода?

170. Начнется ли фотохимическая реакция в веществе при поглощении им фотонов с длиной волны λ=24 мкм, если энергия активации молекулы данного вещества равна Е_А=5•10^-21Дж/молекула? Чему равна энергия

фотона?

171. Начнется ли фотохимическая реакция в веществе при поглощении им излучения с длиной волны λ=32мкм, если энергия активации молекулы данного вещества равна Е_А=7•10^-21Дж/молекула? Чему равна энергия фотона?

172. Начнется ли химическая реакция в веществе при нагревании его до температуры Т=600К, если энергия активации молекулы данного вещества равна

Е_А=6,4•10^-21Дж/молекула? Чему равна энергия теплового возбуждения молекулы?

173. Начнется ли химическая реакция в веществе при нагревании его до температуры Т=400К, если энергия активации молекулы данного вещества равна

Е_А=5,9•10^-21Дж/молекула? Чему равна энергия

теплового возбуждения молекулы?

174. Химическая реакция в веществе начинается при температуре Т=500К. Чему равна энергия активации молекулы вещества?

175. Химическая реакция в веществе начинается при температуре Т=500К. Какую энергию необходимо сообщить 5 молям вещества для проведения этой реакции?

176. Реакционная смесь бомбардируется электронами. Какой скоростью должны обладать электроны, чтобы началась реакция? Энергия активации молекулы Е_А=4,2•10^-21Дж/молекула.

177. Реакционная смесь бомбардируется протонами. Какой скоростью должны обладать протоны, чтобы началась реакция? Энергия активации молекулы Е_А=7•10^-21Дж/молекула.

178. Какое количество энергии выделяется (или поглощается), если в результате реакции:

H₂ +Cl₂ = 2•HCl + 184 кДж получается 3кг HCℓ?

179.Какое количество энергии выделяется (или поглощается), если в результате реакции:

H₂ +Br₂ = 2•HBr + 71 кДж получается 4,4кг HBr?

180. Какое количество энергии выделяется (или поглощается), если в результате реакции:

H₂ +I₂ = 2•HI - 50 кДж получается 5,6кг HI?

4.7. БИОЛОГИЯ

Основные формулы и законы

1. Реакция фотосинтеза:

6•СО₂ + 6•Н₂О + световая энергия = С₆Н₁₂О₆ + 6•О₂.

Из 6 молей углекислого газа и 6 молей воды образуется 1 моль глюкозы С₆Н₁₂О₆ и 6 молей О₂

2. Неполное (безкислородное) расщепление глюкозы С₆Н₁₂О₆:

С₆Н₁₂О₆ + 2•Н₃РО₄ + 2•АДФ = 2•С₃Н₆О₃ +2•АТФ +2•Н₂О,

где АДФ – аденозиндифосфат; С₃Н₆О₃–молочная

кислота; АТФ – аденозинтрифосфат.

3. Полное (кислородное) расщепление глюкозы:

С₆Н₁₂О₆ + 6•О₂ + 38•Н₃РО₄ + 38•АДФ =

6•СО₂ +38•АТФ +6•Н₂О + 38•Н₂О.

В обоих случаях 2. и 3. при образовании из одного моля АДФ одного моля АТФ путем присоединения фосфорной группы НРО₃ запасается энергия, равная

40 кДж/моль. При отсоединении фосфорной группы от АТФ или от АДФ эта энергия выделяется.

4. Каждая цепочка двухцепочечной молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) состоит из нуклеотидов четырех типов: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Линейный размер каждого нуклеотида примерно одинаков и равен ℓ₀=0,34нм. Длина всей молекулы ДНК равна L = (N/2)•ℓ₀, где N – число нуклеотидов в обеих цепочках ДНК.

5. Из условия комплементарности следует, что в молекуле ДНК число нуклеотидов А строго равно числу нуклеотидов Т, т.е. N_А = N_Т, а число нуклеотидов Г равно числу нуклеотидов Ц: N_Г = N_Ц .

6. Один ген –участок молекулы ДНК- несет информацию об одном белке, иначе, основная функция гена – кодирование синтеза белка.

Все белки состоят из аминокислот, а каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами

(триплетом) гена ДНК (например, ААЦ).

Т.о, если какой-либо белок состоит из N аминокислот, то для их кодирования потребуется N•3 нуклеотидов в одной цепочке гена и 2• N•3 нуклеотидов для гена, состоящего из двух цепочек.

7. Относительная молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100 единицам, а одного нуклеотида – 345 единицам.

Примеры решения задач

Пример 1: Человек потребляет в среднем 300 л кислорода в день. Одно 25-летнее дерево в процессе фотосинтеза за 5 весенне-летних месяцев поглощает около М=42 кг углекислого газа. Сколько нужно таких деревьев, чтобы обеспечить кислородом одного человека?

Решение: Запишем реакцию фотосинтеза:

6•СО₂ + 6•Н₂О + световая энергия = С₆Н₁₂О₆ + 6•О₂.

Дерево, поглощая 1 моль углекислого газа, производит 1 моль кислорода.

1). Учтем, что масса одного моля СО₂ равна μ₁=(1•12+2•16)•10^-3=44•10^-3кг, масса одного моля кислорода μ₂=(2•16)•10^-3=32•10^-3кг, и составим пропорцию:

μ₁ кг М кг

μ₂ кг m кг,

из которой определим, сколько кислорода m произведет дерево за 5 месяцев, поглотив 42 кг углекислого газа,:

m = μ₂ •М/μ₁=32•10^-3•42 /(44•10^-3)=30,5 кг

2). За 1 день (предполагаем по 30 дней в 1 месяце) дерево производит кислорода: m₁= 30,5/(5•30) = 0,2кг.

3). Человек за один день потребляет кислорода m₂= ρ•V. Взяв плотность кислорода ρ=1,43 кг/м³ из таблицы справочных данных и V=300л=0,3м³, получим:

m₂= 1,43•0,3=0,43кг.

4). Т.о., человека кислородом могут обеспечить 0,43/0,2 ≈ 2 дерева

Ответ: 2 дерева.

Пример 2: Какая масса воды выделяется при неполном расщеплении m₁=360г глюкозы?

Решение: При неполном расщеплении 1 моля глюкозы

[ молярная масса глюкозы

μ₁=(6•12+12•1+6•16)•10^-3=180•10^-3кг/моль]:

С₆Н₁₂О₆ + 2•Н₃РО₄ + 2•АДФ = 2•С₃Н₆О₃ +2•АТФ +2•Н₂О,

получаются 2 моля воды [молярная масса

μ₂ =(2•1+16)•10^-3=18•10^-3кг/моль].

m₁ глюкозы составляют ν₁ = m₁/ μ₁=0,360/0,180=2моля.

Т.о., при реакции образуется ν₂= 2•ν₁=4 моля воды, масса которой равна m₂= ν₂•μ₂=4•18•10^-3=0,072кг=72г.

Ответ: 72г.

Пример 3: В молекуле ДНК содержится 8800 нулеотидов гуанин (Г), которые составляют η=22% от общего числа нуклеотидов в этой молекуле. Определить:

а) полное число нуклеотидов,

б) сколько различных нуклеотидов содержится в молекуле,

в) длину молекулы,

г) ее относительную молекулярную массу,

д) информация о каком числе аминокислот закодирована в ДНК.

Решение: а) Число N_Г нуклеотидов Г составляет η=0,22 от полного числа N нуклеотидов: N_Г=η•N, откуда получим N= N_Г/η=8800/0,22=40 000.

б) из принципа комплементарности следует, что N_Ц = N_Г=8800. Так как N = N_Т + N_А + N_Ц + N_Г, то

N_А=N_Т=[N–(N_Ц + N_Г)]/2=(40000 – 8800 – 8800)/2=11 200.

в) молекула состоит из двух расположенных друг против друга цепей и ее длина L равна длине одной цепи, т.е.. длине N/2 нуклеотидов: L = (N/2)•ℓ₀, где ℓ₀=0,34нм - линейный размер одного нуклеотида.

L = (40000/2)•0,34нм=6800нм=6,8•10^-6м.

г) относительная масса одного нуклеотида равна 345 единиц. И т.о., относительная молекулярная масса всей молекулы ДНК: m=N•345=40000•345=13 800 000.

д) информация о белке считывается с одной цепи ДНК, которая содержит N/2 нуклеотидов. Информацию об аминокислоте дает триплет нуклеотидов. Следовательно, в данной молекуле ДНК содержится информация о (N/2)/3 = 20000/3 ≈ 6666 аминокислотах.

Ответы:

а) N=40 000 б) N_Ц = N_Г=8800. N_А = N_Т=11 200.

в) L=6,8•10^-6м. г)m=N•345=40000•345=13 800 000.

д) о 6666 аминокислотах.

Условия задач

181. При расщеплении одной из трех фосфатных сязей в одном моле аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) выделяется свободная энергия порядка 40 кДж/моль. Какая энергия выделится при расщеплении двух фосфатных связей в 6 молях молекул АТФ, т.е., при переходе АТФ в АМФ (аденозинмонофосфат)?

182. При расщеплении одной из трех фосфатных связей в аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ) выделяется свободная энергия порядка 40 кДж/моль. Какая суммарная энергия выделится при расщеплении одной фосфатной связи в 4 молях молекул АТФ и двух фосфатных связей в 8 молях АТФ?

183. Какую массу кислорода выделит зеленое растение при фотосинтезе, если оно поглотило 5 кг углекислого газа и воду?

184. Сколько граммов глюкозы синтезируется в зеленом растении при фотосинтезе, если оно поглотило 3кг углекислого газа и воду?

185. Зеленое растение синтезировало при фотосинтезе 1,364кг глюкозы. Какая масса углекислого газа потребовалась при этом?

186. Зеленое растение синтезировало при фотосинтезе 1,364кг глюкозы. Какая масса воды потребовалась при этом?

187. Зеленое растение выделило 1,454кг кислорода. Какая масса углекислого газа потребовалась при этом?

188. Зеленое растение выделило 1,454кг кислорода. Какая масса воды потребовалась при этом?

189. Какое количество энергии запасается в виде АТФ при неполном расщеплении 2,5 молей глюкозы?

190. Какое количество энергии запасается в виде АТФ при неполном расщеплении 4 молей глюкозы?

191. Какое количество энергии запасается в виде АТФ при неполном расщеплении 420г глюкозы?

192. Какое количество энергии запасается в виде АТФ при неполном расщеплении 790г глюкозы?

193. Какая энергия выделяется при превращении всех молекул 8 молей АТФ в молекулы АДФ?

194. Какая масса воды выделяется при неполном расщеплении 3 молей глюкозы?

195. Какое количество энергии запасается в виде АТФ при полном расщеплении 2,5 молей глюкозы?

196. Какое количество энергии запасается в виде АТФ при полном расщеплении 4 молей глюкозы?

197. Какое количество энергии запасается в виде АТФ при полном расщеплении 420г глюкозы?

198. Какое количество энергии запасается в виде АТФ при полном расщеплении 790г глюкозы?

199. Какая масса воды выделяется при полном расщеплении 380г глюкозы?

200. Какая энергия выделяется при превращении всех молекул 3,5 молей АТФ в молекулы АДФ?

201. Какая масса воды выделяется при полном расщеплении 3 молей глюкозы?

202. Пять 20-ти летних деревьев поглощают за два месяца 75кг углекислого газа. Сколько человек могут обеспечить кислородом в процессе фотосинтеза эти деревья, если каждый человек в среднем потребляет 360л кислорода в день?

203. Небольшая роща из 20 деревьев поглощает за месяц 160кг углекислого газа. Сколько человек может обеспечить кислородом в процессе фотосинтеза эта роща, если каждый человек в среднем потребляет 15л кислорода в час?

204. Пять деревьев могут обеспечить кислородом двух человек, потребляющих ежечасно по 16л кислорода каждый. Сколько углекислого газа (в граммах) ежечасно поглощает каждое дерево?

205. Десять деревьев поглощают за месяц 85кг углекислого газа. Сколько человек могут обеспечить кислородом в процессе фотосинтеза эти деревья, если каждый человек в среднем потребляет 320л кислорода в день?

206. В молекуле ДНК нуклеотидов А в 2 раза больше, чем нуклеотидов Г. Полное число нуклеотидов в ДНК равно 7284. Сколько различных нуклеотидов содержится в молекуле? Чему равна длина молекулы ДНК?

207. В молекуле ДНК содержится 56800 нуклеотидов. Сколько различных нуклеотидов содержится в молекуле ДНК, если число нуклеотидов А составляет 40% от числа нуклеотидов Ц? Чему равна масса (в относительных единицах) молекулы ДНК?

208. Молекула ДНК имеет относительную молекулярную массу 69000. Из них 8625 единиц приходится на нуклеотид А. Сколько различных нуклеотидов содержится в молекуле? Чему равна длина молекулы ДНК?

209. Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован (закодирован) белок инсулин из 51 аминокислоты?

210. Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу, равную 34155. Определить количество аминокислот, закодированных в этой ДНК.

5. ПРИЛОЖЕНИЯ.

ТАБЛИЦА 1

Небесное тело	Средний радиус, км	Масса, 10^24 кг	Средн.расст. до Солнца, млн. км
Солнце	6,95∙10^5	1,989∙10^6	-
Меркурий		0,3287	57,9
Венера		4,8107	108,2
Земля		5,976	149,6
Марс		0,6335	227,9
Юпитер		1876,643	778,3
Сатурн		561,804
Уран		86,054
Нептун		101,592
Плутон		0,012
Луна	1738,2	0,0735	Ср.расст.до Земли 0,38444

ТАБЛИЦА 2

Вещест-во	Уд.тепло-емкость, кДж/(кг∙К)	Уд.теплотаплавления (затверд.), кДж/кг	Темпера-тура пла вления, (затверд) ^ОС	Уд.теп-лота парооб-разов., кДж/кг
Лед	2,09	333,7
Вода	4,19	333,7
Свинец	0,13	23,0	327,4
Железо	0,465
Олово	0,218	59,6	231,9
Медь	0,385

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Ускорение свободного падения g=9,81м/с².

Гравитационная постоянная G=6,6726 •10^-11 м³/(кг•с²).

Постоянная Хаббла Н = 75 (км/c)/Мпк=2,43•10^-18 с^-1.

1 Мпк (мегапарсек) = 3,086•10²² м. 1 пк=3,267 св.года

Электрическая постоянная ε₀=8,85•10^-12 Ф/м.

1/(4π•ε₀)=9•10⁹ м/Ф.

Скорость света в вакууме с=3•10⁸ м/с.

Элементарный заряд q₀=1,6•10^-19 Кл.

Постоянная Больцмана к=1,38•10^-23 Дж/К.

Постоянная Авогадро N_A=6,02•10²³ моль^-1.

Универсальная газовая постоянная R=8,31 Дж/(моль•К).

Постоянная Планка h=6,63•10^-34 Дж•с.

Масса электрона m_е=9,109534•10^-31кг=0,00055 а.е.м.

1 эВ=1,6•10^-19 Дж; 1МэВ=10⁶ эВ=1,6•10^-13 Дж.

Момент инерции шара I= (2/5)•(m•R²).

Момент инерции диска (цилиндра) I= m•R²/2.

Момент инерции стержня I= m•ℓ²/12.

Плотность кислорода при 20⁰С ρ=1,43 кг/м³.

Плотность воды при 20⁰С ρ=1000 кг/м³.

Атомная единица массы =1,66056556•10^-27 кг=931 МэВ.

Земной год = 365 дней = 3,15∙10⁷с.

МАССЫ ЯДЕР ИЗОТОПОВ АТОМОВ

Масса протона m_р=1,6726485•10^-27кг=1,00728 а.е.м.

Масса нейтрона m_n=1,6749547•10^-27кг=1,00867 а.е.м.

Масса α-частицы m_α =6,644736•10^-27кг =4,00149 а.е.м.

m ( ₁Н¹ ) =1,007828 а.е.м.

m ( ₁Н²) =2,01355 а.е.м.

m ( ₁Н³) =3,0155 а.е.м.

m ( ₂Не³) =3,01493 а.е.м.

m ( ₂Не⁴) =4,00149 а.е.м.

m ( ₃Li⁶) =6,01513 а.е.м

m ( ₃Li⁷) = 7,01436 а.е.м.

m ( ₄Ве⁷) = 7,01473 а.е.м.

m ( ₄Be⁹) = 9,0100 а.е.м.

m ( ₅В⁹) = 9,01058 а.е.м.

m ( ₆С¹²) =11,9967 а.е.м.

m ( ₇N¹⁴) =13,99922 а.е.м.

m ( ₈O¹⁶) =15,99051 а.е.м

m ( ₁₀Ne²⁰)=20,1735 а.е.м.

m ( ₁₁Na²³)=22,98372 а.е.м.

m ( ₁₂Мg²⁴)=24,3054 а.е.м.

m ( ₁₃Aℓ²⁷)=26,97439 а.е.м.

m ( ₁₄Si²⁸) =28,0783 а.е.м.

m ( ₁₅P³¹) =30,96551 а.е.м.

m ( ₁₆S³²) =32,0552 а.е.м.

m ( ₁₇Cℓ³⁵) =35,44365 а.е.м.

m ( ₂₀Ca⁴⁰) =39,97542 а.е.м.

m ( ₂₅Mn⁵⁵)=54,92435 а.е.м.

m ( ₈₀Hg²⁰⁰)=199,9840 а.е.м.

m ( ₉₂U²³⁸) =238,07316 а.е.м.

6. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Дубнищева Т.Я. КСЕ, Новосибирск, 1997г.

2. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П., КСЕ, М., 1998г.

3. Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М.,

КСЕ, СПб.:”Союз”,2000.

4. Трофимова Т.И. Курс физики.М.,ВШ,2000.

5. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по

курсу физики. М. ВШ.1999.

6. Хасанов А.Е. Химия. Решение задач. Мн.:

Литература,1998.

7. Богданова Т.Л. Биология. Задания и решения.М.:

ВШ,1991..

Дата добавления: 2014-12-07