Номер 824, страница 134 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

824. *В организме человека при деградации аминокислот образуется аммиак. Аммиак является клеточным ядом и в высоких концентрациях повреждает нервные клетки, поэтому он должен инактивироваться и выводиться из организма. Аммиак через ряд сложных биохимических реакций превращается в мочевину, которая с мочой выводится из организма. Рассчитайте массу обезвреженного аммиака в организме взрослого мужчины, если известно, что в течение суток он выделил $1,50 \text{ дм}^3$ мочи, плотность которой равна $1,020 \text{ г/см}^3$, а массовая доля мочевины в её составе равна $1,90 \%$.

Дано:

Объем мочи, $V_{мочи} = 1,50 \text{ дм}^3$

Плотность мочи, $\rho_{мочи} = 1,020 \text{ г/см}^3$

Массовая доля мочевины, $\omega(CO(NH_2)_2) = 1,90 \% = 0,0190$

$V_{мочи} = 1,50 \text{ дм}^3 = 1,50 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

$\rho_{мочи} = 1,020 \text{ г/см}^3 = 1020 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Массу обезвреженного аммиака, $m(NH_3)$

Решение:

1. Найдем массу суточного объема мочи. Для удобства расчетов переведем объем мочи из дм³ в см³ (1 дм³ = 1000 см³):

$V_{мочи} = 1,50 \text{ дм}^3 = 1500 \text{ см}^3$

Масса мочи вычисляется по формуле $m = \rho \times V$:

$m_{мочи} = 1,020 \text{ г/см}^3 \times 1500 \text{ см}^3 = 1530 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу мочевины $CO(NH_2)_2$, содержащейся в данном объеме мочи, используя ее массовую долю:

$m(CO(NH_2)_2) = m_{мочи} \times \omega(CO(NH_2)_2) = 1530 \text{ г} \times 0,0190 = 29,07 \text{ г}$

3. Суммарный процесс образования мочевины из аммиака в организме (орнитиновый цикл) можно описать следующим уравнением химической реакции:

$2NH_3 + CO_2 \rightarrow CO(NH_2)_2 + H_2O$

Из уравнения видно, что из 2 моль аммиака образуется 1 моль мочевины.

4. Рассчитаем молярные массы аммиака ($NH_3$) и мочевины ($CO(NH_2)_2$):

$M(NH_3) = 14,01 + 3 \times 1,01 \approx 17 \text{ г/моль}$

$M(CO(NH_2)_2) = 12,01 + 16,00 + 2 \times (14,01 + 2 \times 1,01) \approx 60 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества (моль) мочевины, выведенной из организма:

$n(CO(NH_2)_2) = \frac{m(CO(NH_2)_2)}{M(CO(NH_2)_2)} = \frac{29,07 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,4845 \text{ моль}$

6. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества аммиака в два раза больше количества вещества мочевины:

$n(NH_3) = 2 \times n(CO(NH_2)_2) = 2 \times 0,4845 \text{ моль} = 0,969 \text{ моль}$

7. Найдем массу аммиака, который был обезврежен в организме:

$m(NH_3) = n(NH_3) \times M(NH_3) = 0,969 \text{ моль} \times 17 \text{ г/моль} = 16,473 \text{ г}$

Округляя результат до трех значащих цифр (в соответствии с данными задачи), получаем:

$m(NH_3) \approx 16,5 \text{ г}$

Ответ: масса обезвреженного аммиака составляет 16,5 г.