Pytania o bilanse chemiczne w Enem są bardzo nawracające. Mając to na uwadze, stworzyliśmy ten materiał, który przybliża najważniejsze tematy dotyczące tej gałęzi chemii fizycznej objęte egzaminem National High School Exam (Enem).
Wśród zagadnień związanych z równowagą chemiczną mamy stałą równowagi pod względem stężenia w mol/L oraz pod względem ciśnienia, stała równowagi jonowej, stała jonizacji, przesunięcie równowagi, pH i pOH, stała hydrolizy, bufor i stała rozpuszczalność.
Wśród tematów opisanych powyżej niektóre z nich nabierają większego znaczenia w Enem:
Przesunięcie równowagi
Stała jonizacji
pH
hydroliza solankowa
Lekcja wideo na temat równowagi chemicznej w Enem
1. Przesunięcie równowagi w Enem
1.1- (Wlew 2015) Niedotlenienie lub choroba wysokości składa się ze zmniejszonej zawartości tlenu (O2) we krwi tętniczej organizmu. Z tego powodu wielu sportowców odczuwa dyskomfort (bóle głowy, zawroty głowy, duszność) podczas uprawiania aktywności fizycznej na dużych wysokościach. W tych warunkach nastąpi spadek stężenia utlenowanej hemoglobiny (HbO
2) w równowadze we krwi, zgodnie z zależnością:
Zmiana stężenia utlenowanej hemoglobiny we krwi następuje z powodu:
a) podwyższenie ciśnienia krwi.
b) wzrost temperatury ciała.
c) obniżenie temperatury otoczenia.
d) spadek ciśnienia parcjalnego tlenu.
e) zmniejszenie ilości czerwonych krwinek.
Utleniona hemoglobina (HbO2) znajduje się w reagentach (prawa strona) równania. Ćwiczenie pyta, która z opcji doprowadziłaby do zmiany utlenowanej hemoglobiny we krwi, to znaczy przesunęłaby równowagę w lewo lub w prawo.
a) Fałsz. Zwiększony przepływ krwi nie ma nic wspólnego z podwyższonym ciśnieniem krwi.
b) Fałsz. Temperatura nie zmienia dostarczonej wagi.
c) Fałsz. Temperatura nie zmienia dostarczonej wagi.
d) Prawda. Obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu zmniejsza ilość natlenionej hemoglobiny, przesuwając równowagę w lewo.
e) Fałsz. Spadek liczby czerwonych krwinek spowoduje spadek zarówno liczby hemoglobin, jak i natlenionych hemoglobin.
1.2- (Enem 2011) Napoje bezalkoholowe stają się coraz bardziej celami polityki zdrowia publicznego. Produkty klejące zawierają kwas fosforowy, substancję szkodliwą dla wiązania wapnia, minerału będącego głównym składnikiem macierzy zęba. Próchnica to dynamiczny proces zachwiania równowagi w procesie demineralizacji zębów, utraty minerałów w wyniku zakwaszenia. Wiadomo, że głównym składnikiem szkliwa zębów jest sól zwana hydroksyapatytem. Soda poprzez obecność sacharozy obniża pH biofilmu (płytki bakteryjnej), powodując demineralizację szkliwa zębów. Mechanizmy obrony śliny trwają od 20 minut do 30 minut, aby znormalizować poziom pH, remineralizując ząb. Proces ten przedstawia następujące równanie chemiczne:
Biorąc pod uwagę, że osoba codziennie spożywa napoje bezalkoholowe, proces demineralizacji zębów może nastąpić w wyniku zwiększonego stężenia:
a) OH-, który reaguje z jonami Ca2+, przesuwając równowagę w prawo.
b) H+, który reaguje z hydroksylami OH-, przesuwając równowagę w prawo.
c) OH-, który reaguje z jonami Ca2+, przesuwając równowagę w lewo.
d) H+, który reaguje z hydroksylami OH-, przesuwając równowagę w lewo.
e) Ca2+, który reaguje z hydroksylami OH-, przesuwając równowagę w lewo.
Poprawna odpowiedź: Literka B
Rozkład
Proces demineralizacji przesuwa równowagę w prawo. Kiedy osoba pije wodę sodową, połyka kwaśny materiał, to znaczy zwiększa ilość H+ pośrodku. H+ szybko wchodzi w interakcję z OH- równowagi, zmniejszając ilość OH-. W ten sposób równowaga zostaje przesunięta w prawo, demineralizując ząb.
1.3- (Wlew-2013) Jednym z etapów uzdatniania wody jest dezynfekcja, przy czym najczęściej stosowaną metodą jest chlorowanie. Metoda ta polega na rozpuszczeniu gazowego chloru w roztworze pod ciśnieniem i podaniu go do dezynfekowanej wody. Zaangażowane równania reakcji chemicznych to:
Działanie dezynfekujące jest kontrolowane przez kwas podchlorawy, który ma potencjał dezynfekcyjny około 80 razy większy niż anion podchlorynowy. pH podłoża jest ważne, ponieważ wpływa na stopień jonizacji kwasu podchlorawego. Aby dezynfekcja była bardziej skuteczna, pH uzdatnianej wody musi być bliższe:
a) 0
b) 5
c) 7
d) 9
e) 14
Poprawna odpowiedź: Literka B
Zgodnie z tekstem najlepsze działanie dezynfekujące wykazuje substancja HClO. Dlatego każda interpretacja i wniosek muszą być skierowane na sposób uzyskania tej substancji.
Substancja HClO jest obecna w drugim bilansie, więc ciekawą taktyką jest przesunięcie tej równowagi w lewo. W tym celu, zgodnie z zasada Le Chatelier, mamy możliwość zwiększenia ilości H+ (dodanie substancji kwasowej, pH poniżej 7) lub zwiększenie ilości Cl-.
Warto zauważyć, że w pierwszym równaniu istnieje inna równowaga chemiczna, która przedstawia rodzaj HClO-, który ma powinowactwo z H+, przesuwając równowagę w lewo. To ruch, którego nie chcemy.
Dlatego musimy stosować kwaśne pH (poniżej 7). Jednak to pH nie powinno być zbyt kwaśne, aby uniknąć wielu kationów H.+ pośrodku.
Zobacz też:Bilans chemiczny w jaskiniach
2. Hydroliza pH i solanka w Enem
2.1- (Wlew-2017) W procesie ekstrakcji z roślin można uzyskać kilka produktów naturalnych. Lapachol należy do klasy naftochinonu. Jego struktura zawiera hydroksyl enolu (pKa = 6,0), który pozwala na wyizolowanie tego związku z trocin ipe poprzez ekstrakcję odpowiednim roztworem, a następnie prostą filtrację. Rozważmy, że pKa = -log Ka i że Ka jest stałą kwasową reakcji jonizacji lapacholu.
Jakie rozwiązanie zastosować, aby wydajniej wyodrębnić lapachol z trocin ipê?
a) roztwór sodu2WSPÓŁ3 z wytworzeniem soli lapacholu.
b) Roztwór buforowy kwas octowy/octan sodu (pH = 4,5).
c) Roztwór NaCl w celu zwiększenia siły jonowej podłoża.
d) roztwór sodu2TYLKO4 tworząc parę jonową z lapacholem.
e) roztwór HCl w celu wyekstrahowania w reakcji kwasowo-zasadowej.
Oświadczenie wskazuje, że pKa substancji wynosi 6,0. Ta wartość pKa musi być użyta w wyrażeniu pKa:
Ponieważ twoje Ka jest małe, lapachol jest substancją kwasową, więc aby go usunąć, przydatne jest użycie substancji podstawowej.
prawda. Sól jest zasadowa, bo pochodzi z mocnej zasady (bo jest z rodziny IA), a CO3 pochodzi od słabego kwasu (H2WSPÓŁ3).
b) Fałsz. Roztwór buforowy jest kwaśny i potrzebujemy zasady.
c) Fałsz. NaCl jest solą obojętną, ponieważ pochodzi z mocnej zasady (ponieważ należy do rodziny IA), a Cl pochodzi z mocnego kwasu (HCl).
d) Fałsz. W2TYLKO4 jest solą obojętną, ponieważ Na pochodzi z mocnej zasady (ponieważ należy do rodziny IA), a SO4 pochodzi z mocnego kwasu (H2TYLKO4).
To oszustwo. HCl jest kwasem i potrzebujemy zasady.
2.2- (Wlew- 2014) Mając na celu zminimalizowanie wpływu na środowisko, brazylijskie ustawodawstwo określa, że pozostałości chemiczne uwalniane bezpośrednio do organizmu przyjmującego mają pH między 5,0 a 9,0. Wodne odpady płynne powstające w procesie przemysłowym mają stężenie jonów hydroksylowych równe 1,0,10-10 mol/L. Aby zachować zgodność z przepisami, chemik wyodrębnił następujące substancje dostępne w magazynie firmy: CH3COOH, Na2SO4, CH3OH, K2WSPÓŁ3 i NH4kl.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Aby pozostałości mogły zostać uwolnione bezpośrednio do organizmu przyjmującego, jaką substancję można zastosować do dostosowania pH?
a) CH3COOH
b) In2TYLKO4
c) CH3O
d) K2WSPÓŁ3
e) NH4Cl
Poprawna odpowiedź: Litera D
Rozkład
Krok 1: Określ pH pozostałości.
Ćwiczenie wskazuje, że pozostałość ma stężenie wodorotlenków równe 10-10.
Dlatego możemy obliczyć pH tej pozostałości:
Z powyższego wynika, że pozostałość ma charakter kwasowy, ponieważ jej pH jest mniejsze niż 7. Tak więc, aby go zneutralizować, niezbędne jest użycie substancji o podstawowym charakterze.
Krok 2: Określ charakter każdej soli, aby wskazać, która z nich jest zasadowa, jak CH3COOH (alternatywa a) jest kwasem, a CH3OH (alternatywa c) to alkohol, klasa organiczna o charakterze kwasowym.
b) Sól obojętna, ponieważ Na pochodzi z mocnej zasady (ponieważ jest z rodziny IA), a SO4 pochodzi z mocnego kwasu (H2TYLKO4).
d) Sól zasadowa, gdyż K pochodzi z mocnej zasady (ponieważ należy do rodziny IA), a CO3 pochodzi od słabego kwasu (H2WSPÓŁ3).
e) Sól kwasowa, jako NH4 pochodzi ze słabej zasady (NH4OH), a Cl pochodzi z mocnego kwasu (HCl).
2.3- (Wlew- 2014) Badacz zauważa, że etykieta na jednym ze słoików, w którym trzyma koncentrat enzymów trawiennych, jest nieczytelna. Nie wie, jaki enzym zawiera szklanka, ale podejrzewa, że jest to proteaza żołądkowa, która działa w żołądku poprzez trawienie białka. Wiedząc, że trawienie w żołądku jest kwaśne, a jelita podstawowe, składa pięć probówek z pokarmem inny, dodaj koncentrat enzymu do roztworów o określonym pH i poczekaj, aby zobaczyć, czy enzym działa w jakimkolwiek ich. Probówka, w której enzym musi działać, aby wskazać, że hipoteza badacza jest słuszna, to ta, która zawiera:
a) kostka ziemniaczana w roztworze o pH = 9.
b) kawałek mięsa w roztworze o pH = 5.
c) gotowane białko jaja w roztworze o pH = 9.
d) porcja makaronu w roztworze o pH = 5.
e) kulka maślana w roztworze o pH = 9.
Poprawna odpowiedź: Literka B
Ćwiczenie wymaga od ucznia dobrej interpretacji i korelacji z biochemiczną wiedzą o żywności. Informuje, że badacz uważa, że enzym jest trawienny, działa przy kwaśnym pH i działa na białka (bo to proteaza).
Jeśli ten enzym działa w środowisku kwaśnym, pH musi być niższe niż 7. Mięso składa się z białek, a makaron z węglowodanów. Więc prawidłowa odpowiedź to alternatywa b.
2.4- (Enem- 2012) Gospodyni domowa przypadkowo upuściła wodę z rozmrażania ryby w lodówce, co pozostawiło wewnątrz urządzenia silny i nieprzyjemny zapach. Wiadomo, że charakterystyczny zapach ryb zawdzięczamy aminom, a związki te zachowują się jak zasady. W tabeli wymieniono stężenia wodoru niektórych materiałów znajdujących się w kuchni, których użycie gospodyni domowa myśli podczas czyszczenia lodówki.
Spośród wymienionych materiałów, które są odpowiednie do złagodzenia tego zapachu?
a) Alkohol lub mydło
b) Sok z cytryny lub alkohol
c) Sok z cytryny lub ocet
d) Sok z cytryny, mleko lub mydło
e) Mydło lub soda/soda kalcynowana
Poprawna odpowiedź: Litera C
Rozkład
Ćwiczenie proponuje sytuację problemową, w której lodówka gospodyni domowej ma silny zapach wywołany substancją o charakterze podstawowym. W związku z tym pojawia się pytanie, jakie materiały byłyby interesujące dla rozwiązania tego problemu.
Aby zneutralizować bazę, konieczne jest użycie materiału o charakterze kwaśnym lub o pH niższym niż 7. Jak ćwiczenia dostarczyły wartości stężeń H?+ materiałów wystarczyło użyć każdego z nich w poniższym wyrażeniu:
A zatem:
Sok: pH = 2
Mleko: pH = 6
Ocet: pH = 3
Alkohol: pH = 8
Mydło: pH = 12
Beczka: pH = 12
Materiały o kwasowym charakterze to sok, ocet i mleko. Zatem tylko alternatywa c przynosi materiały o charakterze kwasowym.
3. Stała równowagi w Enem
3.1- (Wlew-2016) Po całkowitym zużyciu opony można spalić w celu wytwarzania energii. Wśród gazów powstających przy całkowitym spalaniu wulkanizowanej gumy, niektóre są zanieczyszczeniami i powodują kwaśne deszcze. Aby zapobiec ich ucieczce do atmosfery, gazy te można przepuszczać bąbelkami do wodnego roztworu zawierającego odpowiednią substancję. Rozważ informacje o substancji wymienione w poniższej tabeli:
Wśród substancji wymienionych w tabeli ta, która jest w stanie najskuteczniej usuwać zanieczyszczające gazy, to (a)
a) fenol.
b) pirydyna.
c) metyloamina.
d) wodorofosforan potasu.
e) wodorosiarczan potasu.
Poprawna odpowiedź: Litera D
Rozkład
Ćwiczenie przedstawia problematyczną sytuację, w której zanieczyszczające gazy sprzyjają kwaśnym deszczom. Następnie pyta, która z wymienionych substancji byłaby interesująca, aby zneutralizować te gazy, a tym samym uniknąć kwaśnych deszczy.
Aby uniknąć kwaśnych deszczy, kwaśne gazy należy zneutralizować roztworem zasadowym. Substancje o tej charakterystyce to takie, które preferencyjnie uwalniają grupy OH- pośrodku. W tabeli podstawowymi substancjami są pirydyna, metyloamina i wodorofosforan potasu.
Zatem, aby określić substancję zdolną do skuteczniejszego usuwania gazów zanieczyszczających, musimy przeanalizować wartość stałej jonizacji. Im większa stała, tym większa zdolność uwalniania OH-. Więc wodorofosforan potasu jest to najodpowiedniejsza substancja w tym przypadku.
3.2- (Wlew-2015) Kilka kwasów jest stosowanych w branżach, które usuwają ścieki do zbiorników wodnych, takich jak rzeki i jeziora, co może wpływać na równowagę środowiskową. Aby zneutralizować kwasowość, do ścieków można dodać w odpowiednich ilościach sól węglanową wapnia, ponieważ wytwarza ona wodorowęglan, który neutralizuje wodę. Przedstawiono równania biorące udział w procesie:
Na podstawie wartości stałych równowagi reakcji II, III i IV, przy 25O C, jaka jest wartość liczbowa stałej równowagi reakcji I?
a) 4,5x10-26
b) 5x10-5
c) 0,8x10-9
d) 0,2x105
e) 2,2x1026
Poprawna odpowiedź: Literka B
Rozkład
To ćwiczenie wymaga stałej jonizacji. Na początku należy zrozumieć, że równanie I jest w rzeczywistości wynikiem (suma) równań II, III i IV. Dlatego, aby zainicjować uchwałę, musimy zastosować zasady use prawo Hessa.
Krok 1: Korzystanie z prawa Hessa.
Odwracając równanie II i zachowując równania III i IV otrzymujemy:
W ten sposób możemy zaobserwować, że anion CO3-2 i kation H+ zostanie wyeliminowany, a suma równań da w wyniku równanie I.
Krok 2: stała kalkulacja
Stała równowagi równania jonizacji jest zawsze pomnożona przez pomnożenie stałych pozostałych równań:
Przeze mnie Diogo Dias
