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生物化学复习资料.doc

生物化学复习资料

李玄通
2019-05-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《生物化学复习资料doc》,可适用于综合领域

一、溶液和胶体考试内容分散系、溶液浓度的表示方法、稀溶液的通性、胶体溶液考试要求.了解分散系的分类及特点。颗粒直径大小类型主要特性例<nm(-m)分子(或离子)分散系(溶液)粒子能通过滤纸与半透膜、扩散速度快NaCL溶液-nm胶体分散系(溶胶、高分子溶液)粒子能通过滤纸但不能通过半透膜扩散速度慢Fe(OH)溶胶、蛋白质水溶液>nm粗分散系(悬浊液)粒子不能通过滤纸不扩散豆浆、乳汁    .掌握物质的量浓度、物质的量分数和质量摩尔浓度的表示方法及计算。 表示方法量纲物质的量浓度物质的量分数无量纲n=nAnB<x<且xAxB=质量摩尔浓度   对稀溶液≈.掌握稀溶液依数性的基本概念、计算及其在生活和生产中的应用。当溶剂的量一定时这类性质只与溶液中溶质的微粒数目有关而与溶质的本性无关它包括溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降和溶液的渗透压。()在一定温度下难挥发非电解稀溶液的蒸气压下降近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比。在实验室中常选用吸水性强、易潮解的固体物质如PO、CaCl等作干燥剂其原理就是溶液的蒸气压下降。()沸点升高和凝固点下降ΔTb=KbbBΔTf=KfbB求小分子MB在实验室和生产中广泛使用盐和冰的混合物作为冷冻剂其原理就是溶液的凝固点下降。()由半透膜隔开的纯溶剂和溶液间达到渗透平衡时作用在溶液一侧的额外压力叫做渗透压。或 求高分子MB注射液的渗透压必须与血液的渗透压相等此为血液的等渗液一般为的生理盐水或的葡萄糖溶液。.掌握胶体的特性及胶团结构式的书写。()溶胶为固相颗粒分散于液体中的一种胶体分散系。溶胶为高分散度的多相体系具有巨大的表面积和表面能是热力学不稳定体系。①光学性质丁铎尔效应:将一束强光通过溶胶在与光束垂直方向上观察可以清楚地看到发亮的光柱。原因:φ<λ可见光=~nm散射②布朗运动:对胶体分散系而言分散质粒子很小但又远远大于分散剂分子那么在某一瞬间分散质粒子从各个方向受到分散剂分子的撞击不能相互抵消因而造成粒子作不停顿的无规则的运动。③电学性质电泳现象:在外电场作用下胶粒定向移动(电渗)原因:胶粒带电()KI过量时AgI溶胶的胶团结构胶核 电位离子 反离子 反离子吸附层  扩散层胶粒胶团AgNO过量时AgI溶胶的胶团结构.掌握溶胶的稳定性与聚沉。()使溶胶保持稳定的主要因素是溶胶粒子带有电荷由于同一溶胶中的所有胶粒带同种电荷当胶团相互靠近到扩散层重叠时彼此之间就会产生静电排斥使靠近的胶粒又重新分开从而使溶胶保持稳定状态。另一因素是溶胶胶团结构内的离子的溶剂化作用在胶核的周围形成一层溶剂化膜这既降低了固相胶核的表面能又阻止了胶粒合并变大从而增加了溶胶的稳定性。()使溶胶聚沉最有效的方法是外加电解质和带相反电荷的溶胶间的相互作用。在使溶胶聚沉时主要是电解质中与胶粒带相反电荷的离子起聚沉作用。通常离子价数越高对溶胶的聚沉能力就越大。  AlClMgSOKFe(CN)AgI正溶胶起作用离子ClFe(CN)聚沉能力AgI负溶胶起作用离子AlMgK聚沉能力     将两种带相反电荷的溶胶以适当的数量相互混和时由于电性中和将发生相互聚沉作用。净化天然水的时候常常在水中加入适量的明矾因为天然水中的悬浮粒子和胶体粒子在大多数情况下都是带负电荷的明矾水解产生的Al(OH)溶胶胶粒是带正电荷的从而能引起相互聚沉而使水净化。     .人体注射用生理盐水中含有NaCl密度为gcm若配置此溶液×g,需NaCl多少克?该溶液物质的量浓度是多少?(任丽萍)解:配制该溶液需NaCl的质量为:该溶液的物质的量浓度为:.溶解g的硫分子于gCH中使CH的沸点上升了K。问此溶液中的硫分子是由几个原子组成的?(任丽萍)解:设此溶液中的硫分子由x个硫原子组成则其摩尔质量为xgmol  由于Kb(CH)=Kkgmol   所以 故溶液中的个硫分子是由个硫原子组成的。.mg胰岛素溶于ml水该溶液在℃时的渗透压是kPa计算胰岛素的摩尔质量和该溶液的蒸气压下降Δp(已知℃水的饱和蒸气压为kPa)。(任丽萍)解:设胰岛素的摩尔质量为M,由于渗透压可由下式计算П=cBRT所以 该溶液的蒸气压下降为:.今有两种溶液其一为g尿素(NH)CO溶于g水中另一为g未知物溶于g水中这两种溶液在同一温度开始沸腾计算这个未知物的摩尔质量。(任丽萍)解:由于两种溶液的沸点相同故其沸点升高值相同则它们的质量摩尔浓度相同。设未知物的摩尔质量为M可得如下关系:所以该未知物的摩尔质量为gmol。  .人体血浆的凝固点为K计算在正常体温(℃)下血浆的渗透压。(设血浆密度为gml)(任丽萍)Kf=Kkgmol 为计算方便设有血浆kg。则其在℃下的渗透压为:.硫化砷溶胶是由HAsO和HS溶液作用而制得的HAsOHS=AsSHO试写出硫化砷胶体的胶团结构式(电位离子为HS)。试比较NaCl、MgCl、AlCl三种电解质对该溶胶的聚沉能力并说明原因。(任丽萍)对该溶胶的聚沉能力:AlCl>MgCl>NaCl与胶粒带相反电荷的离子起聚沉作用。离子价数越高对溶胶的聚沉能力就越大。二、化学热力学基础考试内容热力学基本概念、热化学及化学反应热的计算、化学反应方向的判断考试要求.了解热力学能、焓、熵及吉布斯自由能等状态函数的性质功与热等概念。()物质内部储有的所有形式的总能量叫做热力学能(内能)用符号U表示。内能是状态函数。状态一定U一定初、终态一定△U一定与途径无关。U的绝对值无法知道。()焓也是状态函数。在一定的状态下每一物质都有特定的焓值。以符号H表示。H=UPV,ΔH=ΔUΔnRT由于体系内能的绝对值不知道也就无法求得焓的绝对值。()熵是表示体系中微观粒子运动混乱度的物理量以符号S表示。在绝对零度时任何纯净物质的完美晶体的排列是整齐有序的此时熵值等于零即S=。与内能U及焓H一样熵也是状态函数。体系的状态一定时就有确定的熵值若发生了某一变化其变量ΔS决定于体系的始、终状态而与变化的途径无关。与内能和焓不同的是每种物质熵的绝对值是可以求得的在kPa下mol纯物质的熵值叫做标准熵。纯物质的标准熵不为零。()一个体系的吉布斯自由能的降低值等于体系对环境所做的最大有用功。吉布斯自由能也是状态函数。()体系与环境之间因为温度不同而传递的能量都称为热。除热以外其他的能量传递形式都称为功。热和功具有过程属性不是状态函数。热和功的单位是J或kJ。规定:体系吸热取正体系放热取负。体系对环境做功取正环境对体系做功取负。.掌握有关热力学第一定律的计算:恒压热与焓变、恒容热与热力学能变的关系及成立的条件。()ΔU=Q-W其物理意义是体系从环境中获得的热减去体系对环境做的功等于体系内能的增加。仅适用于封闭体系。()ΔU=QV表示一封闭体系在不做功的恒容过程中体系所吸收的热全部用来增加体系的内能。()ΔH=QP表示一封闭体系在不做有用功的恒压过程中体系所吸收的热全部用来增加体系的焓。△H>吸热反应△H<放热反应。.掌握化学反应热、热化学方程式、标准态、标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能、化学反应的摩尔焓变、化学反应的摩尔熵变、化学反应的摩尔生成吉布斯自由能变等基本概念及吉布斯判据的应用。()在恒压或恒容且不做有用功的条件下发生化学反应若产物的温度回到反应物的起始温度时体系所吸收或放出的热量称为化学反应的热效应通常称为反应热。()表示化学反应与热效应关系的方程式叫热化学方程式。()标准态①气体的标准态:是在指定温度T压力为时的气体。在气体混合物中各物质的分压力均为。=kPa②液体的标准态:是在指定温度T压力为时的纯液体。③固体的标准态:是在指定温度T压力为时的纯固体。若有不同的形态则选择最稳定的形态作为标准态(例如碳有石墨、金刚石等多种形态以石墨为标准态)。④溶液中溶质的标准态:是在指定温度T压力为质量摩尔浓度为时的溶质。(可用代替)()在反应温度(通常为K)和标准压力下由最稳定的单质生成单位物质的量的某物质时的热效应称为该物质的标准摩尔生成焓。以符号表示,单位。规定:最稳定单质最稳定单质:该元素在反应温度和标准压力下单质的最稳定状态。如H(g)、C(石墨)、Cl(g)、Br(l)、I(s)等。()在反应温度(通常为K)和标准压力下由最稳定单质生成单位物质的量的某物质时的反应吉布斯自由能变称为该物质的标准摩尔生成吉布斯自由能以表示单位。规定:最稳定单质=()吉布斯自由能变ΔrG是恒温恒压且不做有用功的条件下反应方向的判据:          ΔrG>  反应是非自发的ΔrG=   反应处于平衡过程ΔrG<   反应是自发的.掌握由盖斯定律计算化学反应的、、。不管化学过程是一步完成或分为数步完成这个过程的热效应是相同的。总反应的焓变等于分步反应的焓变之和(皆为恒压过程)总反应的内能变等于分步反应的内能变之和(皆为恒容过程).掌握吉布斯亥姆霍兹方程(热力学第二定律)的计算及温度对反应自发性的影响。ΔrGm=ΔrHm-TΔrSm类型ΔrHΔrSΔrG=ΔrH-TΔrS反应情况示例--任一温度下反应均自发-任一温度下反应非自发低温为正高温为负低温非自发高温自发CaCO(s)=CaO(s)CO(g)--低温为负高温为正低温自发高温非自发HCl(g)NH(g)=NHCl(s)      、判断下列说法是否正确并说明理由。()指定单质的fGm、fHm、Sm皆为零。()热力学标准态下的纯气体的分压为kPa温度为K。()rGm<的反应必能自发进行。()K时反应O(g)S(g)=SO(g)的rGmrHmrSm分别等于SO(g)的fGmfHmSm。()随温度升高反应C(s)O(g)=CO(g)的rGm降低。()TK时反应的rGm与rGm()的关系为rGm(T)=rGm()RTlnQ(任丽萍)答:()错。指定单质的fGmfHm皆为零但Sm不为零。()错。在化学热力学中选kPa为标准压力用p表示。把处于温度T、压力为p状态下的纯固体、纯液体和纯理想气体分别作为固体、液体、气体的标准状态。此处温度T没有给定对应每个T都有一个标准状态。K仅仅是经常选用的温度。()错。rGm只能判断标准状态下反应是否自发进行。()错。S(g)不是指定单质而且Sm有绝对值不能用类似的办法计算。()对。该反应的rHm(K)<rSm(K)>。()错。等温方程式中的rGm与rGm必须在同一温度下。、指出下列各关系式成立的条件()U=Qv   ()H=Qp   ()G=HTS(任丽萍)答:()等温等容系统不做非体积功(W非=)()等温等压系统不做非体积功(W非=)()等温等压且系统无非体积功。、指出下列过程GHS的正、负号并说明使过程自发进行的温度条件()气体被吸附在固体表面()Ag+(aq)I-(aq)=AgI(s)()MgCO(s)=MgO(s)十CO(g)()冰在常温下融化。(任丽萍)答:()S< H<低温自发(G<)高温不自发(G>)()S< H<低温自发(G<)高温不自发(G>)()S> H>高温自发(G<)低温不自发(G>)()S> H>高温自发(G<)低温不自发(G>)。、一热力学系统在等温定容的条件下发生一变化时放热kJ同时做电功kJ.假若系统在发生变化时不做非体积功(其他条件不变)计算系统能放出多少热。(任丽萍)解:由题意知Q=kJW=kJ故△U=QW=kJkJ=kJ等温定容不做非体积功  QV=△U=kJ、生物体内有机物的分解氧化对菌体的生长、营养的消耗十分重要。例如醋酸杆菌可通过乙醇氧化反应而获得生产所需要的能量其过程分两步完成:CHCHOHCHCHOCHCOOH    请根据下列反应及其反应热计算生物体内乙醇被氧化成乙醛及乙醛被进一步氧化成乙酸的反应热。()CHCHOH(l)O(g)=CO(g)HO(l) rHm=kJ·mol()CHCHO(l)O(g)=CO(g)HO(l) rHm=kJ·mol()CHCOOH(l)O(g)=CO(g)HO(l) rHm=kJ·mol(任丽萍)解:由()()得:CHCHOH(l)O(g)=CHCHO(l)HO(l)rHm =rHm()rHm()=(kJ·mol)(kJ·mol)=kJ·mol由()()得:CHCHO(l)O(g)=CHCOOH(l)rHm =rHm()rHm()=(kJ·mol)(kJ·mol)=kJ·mol、已知甲醇的标准燃烧热为kJ·mol即CHOH(l)+O(g)→CO(g)+HO(l)HO(l)fHm=kJ·molCO(g)fHm=kJ·mol求甲醇的fHm。(任丽萍)解:rHm=fHm(HO(l))fHm(CO(g))fHm(CHOH(l)) fHm(O(g))kJ·mol=×(kJ·mol)(kJ·mol)fHm(CHOH(l))×fHm(CHOH(l))=kJ·mol、化学反应A(g)B(g)=C(g),A、B、C均为理想气体。在℃标准状态下该过程分别依两个不同途径完成:()不作功放热kJ()作最大功放热kJ。则在()、()两种情况下计算两个过程的ΔH、ΔG、ΔS。(任丽萍)解:ΔH、ΔG、ΔS均为状态函数与途径无关反应在标准状态下进行故为等压过程根据()Qp=ΔH=kJ∵ ΔH=ΔUpΔV=ΔUΔnRT=ΔU=kJ根据()ΔU=QW=kJWW=kJ又∵pΔV=ΔnRT=  ∴此最大功为非体积功。∴ΔG=W=kJΔS==J·K、试根据下列数据推断哪些氮的氧化物能在高温标准态下由N(g)和O(g)化合而生成(说明推断过程)。已知K时有关热力学数据:(任丽萍) NO(g)NO(g)NO(g)NO(g)fHmkJmolfGmkJmol     解: ()   N(g)O(g) = NO(g)()  N(g)O(g) = NO(g)()   N(g)O(g) = NO(g)()   N(g) O(g) = NO(g)根据题意只有熵增反应才可能高温自发由rGm(T)=rHmTrSm得:TrSm=rHmrGm(T)>即 rHm>rGm(T)只有()符合条件可推断NO(g)即反应()能在高温标准态下由N(g)和O(g)化合而成。、在kPa和℃下苯的气化热Q=kJ·mol计算该条件下苯的气化过程的Um、Hm、Gm、Sm。(任丽萍)解:CH(l)=CH(g)Hm=Qp=kJ·mol对于等温等压下的相变过程:Gm=Gm=HmTSmSm==J·mol·K  Hm=UmnRT  ∵n≈molUm=HmnRT=kJ·mol×-kJ·mol·K×K=kJ·mol、室温下暴露在空气中的金属铜表面层因生成CuO(黑)而失去光泽将金属铜加热到一定温度T时黑色CuO转化为红色CuO再继续加热至温度升至T时金属表面氧化物消失写出上述后两个反应的方程式并估计T,T的取值范围。(任丽萍)解: CuO(s)=CuO(s)+O(g) ()CuO(s)=Cu(s)+O(g)  () 设加热到T时CuO开始转变为CuO则T为转变温度。rHm=fHm(CuO(s))×fHm(CuO(s))=kJ·mol×()kJ·mol =kJ·molrSm=Sm(O(g))Sm(CuO(s))×Sm(CuO(s))=×J·mol·KJ·mol·K ×J·mol·K=J·mol·KT==K同理:rHm=fHm(O(g))fHm(Cu(s))fHm(CuO(s))=kJ·molrSm=Sm(O(g))Sm(Cu(s))Sm(CuO(s))=J·mol·KT==K故 K <T<KT>K、已知K标准态下Sm(S,正交)=J·mol·KSm(S,单斜)=J·mol·KS(单斜)+O(g)=SO(g)     rHm=kJ·molS(正交)+O(g)=SO(g)     rHm=kJ·mol计算说明在标准态下温度分别为℃和℃时两种晶型硫的稳定性。(任丽萍)解:()()得:   S(单斜)=S(正交)rHm=kJ·mol+kJ·mol =kJ·mol<rSm=J·mol·K–J·mol·K=J·mol·K<低温自发T==K=℃温度低于℃时均正向自发故℃℃时正交硫比单斜硫稳定。、反应H(g)F(g)=HF(g)被建议用于火箭的推进。估算C、标准态下每生成gHF最多能对火箭做多少非体积功?M(HF)=gmol。已知K时Sm(H,g)=JmolKSm(F,g)=JmolKSm(HF,g)=JmolKfGm(HF,g)=kJmol。(任丽萍)解:           H(g)   F(g) =  HF(g)Sm(K)JmolK                  fGm(K)kJmol               rGm(K)=×()kJmol=kJmolrSm(K)=×Sm(HF,g)Sm(F,g)Sm(H,g)=(×)JmolK=JmolKrGm(K)=rHm(K)TrSm(K)rHm(K)=rGm(K)TrSm(K)=kJmol×kJmol=kJmolC、标准态下rGm(K)≈rHm(K)TrSm(K)≈kJmol(K)×kJmol=kJmol由于  rGm=W,gHF最多能对火箭做非体积功为:=kJ·g、K时反应:()HF(aq)OH(aq)=HO(l)F(aq),  rGm=kJmol()HO(l) =H(aq)OH(aq),      rGm=kJmol计算HF在水中离解反应HF(aq)=H(aq)F(aq)的rGm。若c(HF)=c(F)=molL   时HF在水中离解反应正向自发介质pH应在何范围?(任丽萍)解:()()得:HF(aq)=H(aq)F(aq)rGm=rGm()rGm()= kJmol  kJmol=kJmol  根据题意HF在水中的离解正向自发则rGm=rGmRTlnQ<RTln<rGmJ·mol·K×K×ln < J·molc(H)c<×pH   

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