MCAT的解决方案和气体：您需要知道的一切

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第1部分：解决方案和气体简介

当你搅拌糖到一杯咖啡或盐时会发生什么？也许可预见的是，固体糖或盐溶于其组分：肉眼看不可见的离子。当离子变得溶解时，它们可以改变它们所处的水溶液的化学。当然，这对生物系统中的化合物具有特殊影响，包括酸和碱。

在本指南中，我们将介绍您需要了解的有关MCAT溶液和气体的所有信息。你会遇到一些熟悉的变量，比如平衡常数。然而，这一次是在离解反应的背景下。阅读本文时，请挑战自己，将此处讨论的主题与您在MCAT准备过程中遇到的主题联系起来。

在本指南中，有几个重要的术语和标记的概念大胆。在指南结束时，还有一个实践段落和一组问题，让您测试您的知识。

让我们开始！

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第二部分:离子的溶解度

a）溶解度规则

溶解度指溶质在特定溶剂中溶解的能力。例如，维生素A、D、E和K被认为是脂溶性维生素，因为它们在脂肪中溶解并储存在脂肪组织中。当溶质处于溶解态和未溶解态之间的平衡时，则认为溶液为饱和．添加的任何另外的溶质将是不溶性的，形成a沉淀，溶质的未溶解的固体形式。这些被称为沉淀反应．

所使用的溶剂和溶液的温度会影响物质的溶解度。例如，极性溶剂(如水)倾向于溶解其他极性或离子化合物。非极性溶剂(如油或脂肪)倾向于溶解其他非极性化合物(如维生素A)。
在MCAT中，水是最常见的溶剂。下表总结了几个您应该熟悉的在测试日溶解性规则。请注意，对于每一个溶解性规则，都有几个例外。

水溶性的规则
含有第一类元素(碱金属)的盐是可溶的
用铵离子盐（NH4+)是可溶的
醋酸盐(CH<亚>3.COO..-)是可溶的
含硝酸盐离子的盐(NO<亚>3.-)是可溶的
含有硫酸根离子的盐（所以<亚>4.2-)是可溶的
例外:SrSO<亚>4., PbSO<亚>4.，Baso.<亚>4.，AG<亚>2。所以<亚>4.，Caso.<亚>4.
亚硫酸盐(所以<亚>3.2-)不溶性
除外:含有第I族元素和铵的亚硫酸盐
硫化物的2-)不溶性
第一类元素和铵类硫化物除外
卤化物是可溶的（例如，碘，氯，溴）
例外：含有PB的氟化物和卤化物2+，AG+, (Hg<亚>2。)2+
含铵、第I族元素(碱金属)和某些第II族元素(Ca2+,老2+和ba.2+)是可溶的
所有其他氢氧化物盐都是不溶性的
磷酸盐(PO<亚>4.3-)不溶性
例外：含有I族元素和铵的磷酸盐
碳酸盐(有限公司<亚>3.2-)是不溶的(例如，CaCO<亚>3.，FeCO<亚>3.,老CO<亚>3.)
例外情况：含有I组元素和铵的碳酸盐

这个溶解度规则列表可能会让人难以记忆！然而，一般来说，铵、醋酸盐、硝酸盐和硫酸盐化合物是可溶的。亚硫酸盐、硫化物、钙和过渡金属化合物往往不溶。

当化合物溶解在溶液中，可以通过置换或合成反应形成新的化合物。如果这样的反应产生不溶的化合物，所产生的产物将进入其固体形态并从反应中沉淀。

图:常见的化学反应类型。

图:常见的化学反应类型。

b)浓度单位

当得到一个解时，asol据说溶解在一个溶剂。因此，溶质往往是一种固体化合物，置于液相溶剂中。溶质的数量被放置在一个体积的溶剂被称为浓度将溶质与溶剂较小的溶液的溶液描述为稀释．那些有较大比例的被考虑集中．

溶液的浓度可以用多种方式表示。最常用的单位是摩尔浓度（M），这给出了每升溶液溶质的摩尔数。相似地，莫尔平（M）给出了每千克溶剂的溶质的摩尔数。请注意，这两个单位有相似的符号，但非常不同!

相比之下，渗摩参考不同溶质颗粒的摩尔数。例如，对于溶液中的每1摩尔氯化钾（KCl），有2个溶质颗粒的锇。渗透性为每升溶液中溶质的渗透数，而渗透指每千克溶剂中溶质的渗透量。

                   

                    浓度的另一种表达方式是<
                    B
                    >正常(N)
                    B
                    >．本机是指每升溶液的等同物的数量。这个<
                    B
                    >等价物
                    B
                    >可以是我们感兴趣的分子中的任何特定物种。例如，在酸的离解中，相关数量通常是氢离子的浓度（而不是酸本身）。例如，1摩尔硫酸（H<
                    亚
                    >2.
                    亚
                    >所以<
                    亚
                    >4.
                    亚
                    >)可以生成2mol的氢离子(H<
                    sup
                    >+
                    sup
                    >）因此被认为是2n。

最后,摩尔分数给出一种物质与溶液或混合物中所有物质的摩尔数的摩尔数。

单位 象征 公式
摩尔性
M
摩尔溶质÷升溶液
质量摩尔浓度
M
溶质溶液的钼千克溶剂
渗透性
（没有任何）
溶质÷升溶剂的锇
渗透压
（没有任何）
溶质的渗透量÷千克溶剂
正常
N
等同物的数量÷升解决方案
摩尔分数
x<亚>我
组成摩尔÷总摩尔

有关此主题的更多信息，请务必参考我们的摩尔和化学计量学指南．

c)依数性

这个依数性溶剂的物理性质是溶液的物理性质，它可能因溶质和溶剂的混合而发生变化。

依数性包括溶液的沸点和凝固点。沸点升高和冰点降低是两个平衡点，依赖于溶液的质量摩尔浓度。含有溶质和溶剂的溶液比纯溶剂有更高的沸点。沸点升高多少可以用以下公式计算:

ΔT<亚>B本土知识=<亚>BM
ΔT<亚>B：沸点k的变化<亚>B：溶剂常数（给定）
我：Van't Hoff因素
M：Mollyal.

同样，溶液的凝固点也比纯溶剂低。这可以用以下公式计算:

ΔT<亚>F本土知识=<亚>FM
ΔT<亚>F:冰点K的变化量<亚>F：溶剂常数（给定）
我：Van't Hoff因素
M：Mollyal.

这个范霍夫因子(i)是一个整数，描述溶质与溶剂混合时分解成的粒子数。例如，氯化钾(KCl)的范霍夫系数是2，因为KCl分解成钾离子和氯离子。

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第三部分:反应的溶解度

a）常见的离子效应

除了本文前面讨论的因素外，溶解度还受到常见的离子效应．这描述了盐在含有其一个离子之一的溶液中混合时盐的溶解度的降低。

要理解这种效应，了解离解反应是很重要的。给出化学式为A的一般溶质<亚>A.。B<亚>B，离解反应可以写成：

A.<亚>A.。B<亚>B(年代)⇋aa.<亚>（AQ）+BB<亚>（AQ）

其中A和B是组成离子。

如果在解决方案中已经存在某些数量的组成离子，则Le Chatelier的原理将被应用，因为添加了额外的反应物。离解离子或产物的存在将使左侧的平衡转移。结果，任何另外的溶质往往仍处于未加强的形式。

例如，如果氯化钾(KCl)溶解在含有钾离子的溶液中，它的溶解量比添加到纯水中要少。

普通离子效应可用于实验室分离。通过形成通常为金属或不溶性的复杂离子，形成固体沉淀物。该沉淀物可轻易地从水溶液中分离并干燥。

有关此主题的更多信息，请务必参考我们的反应和分离指南．

b） 溶液平衡

溶解度产品常数，或K<亚>SP.，是溶质在溶液中解离的温度和ph依赖的平衡常数。利用上面的解离反应，溶解度积常数表示为:

K<亚>SP.=[A]A.。。[B]B


注意k<亚>SP.是平衡常数(K<亚>eq..)解离反应!K<亚>SP.没有分母，因为离解反应物是纯固体。回想一下，纯液体和固体不是用平衡常数表示的。（有关这方面的更多信息，请参阅我们的化学平衡和动力学指南。)

一个相关的量是离子积，或称IP。如果我们考虑K<亚>SP.类似于K<亚>eq..，然后IP可以被视为模拟到Q，反应商。它的表达几乎与k相同<亚>SP.．

ip = [a]A.。。[B]B


而K<亚>SP.告诉我们解离反应的平衡位置，IP告诉我们反应的当前位置。因此，如果IP等于K<亚>SP.，则反应处于平衡，溶液被认为是饱和的。当IP小于K时<亚>SP.，然后溶液不饱和，可以溶解另外的溶质。如果IP大于k<亚>SP.，然后溶液过饱和，在容器底部形成固体沉淀。

这个摩尔溶解性一种物质是其作为饱和溶液中的溶质的摩尔性。换句话说，它表明可以溶解在溶液中的溶质的最大量。它可以由夸脱的变量表示，例如x,年代,或C

让我们来看一个共同离子效应的例子。

研究技术人员添加NaCl（k<亚>SP.= 1.3 x 10-21年年年年)变成4 × 10－4M溶液溶液直至其饱和。什么是钠的最终浓度？

作为第一步，务必记下相关的解离反应：
氯化钾⇋K++氯离子-
NaCl⇋na.++氯离子-


在已经形成的KCl溶液中，有4 × 10－4M氯离子。由于溶液中预先存在氯离子，只有部分氯化钠会离解。

让我们代表氯化钠作为“X”的摩尔溶解度。因此，氯离子的最终浓度将是4×10－4+x，那么钠的最终浓度就是x，这些值可以用在K中<亚>SP.氯化钠溶解的表达：

K<亚>SP.= [na.+][Cl-]
1.3 x 10.-21年年年= [x] [x][x－4+x)


自从我们的K.<亚>SP.值非常小，额外的氯离子浓度，x，可以忽略不计。因此，可以作出近似。

1.3 x 10.-21年年年= [x] [4 x 10－4+x)〜[x] [4 x 10－4]


最后，该表达式可以简化并求解x。

x =（1.3 x 10-21年年年) / (4 x 10－4)
X = 3.3 X 10-18年年年


因此，钠离子的最终浓度为3.3×10-18年年年M。

这些溶解度计算在计算弱酸和弱碱的氢离子浓度和由此产生的pH值时非常有用。要了解更多信息，请参阅我们的酸碱指南．

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第四部分:气体定律方程

a） 理想气体定律

什么是煤气？您可能已经了解到气体是一种占据整个体积的物质状态，并适应它所在的容器的形状。

研究气体最简单的方法是使用理想的气体近似。在这个近似下，理想气体是不占体积且缺乏分子间作用力的假想气体。

可以在某些条件下几乎满足这些假设的假设，例如高温和低压（大容量）。在中度高压或低容量下，分子间景点变得显着。在适度低温下，随着气体分子的速度降低，动能降低。因此，在这两种情况下，天然气将占据不太理想的气体法预测的体积。

在压力大于或等于300个大气压、低体积或低温时，单个气体粒子的体积不再可以忽略。因此，气体所占的体积将超过理想气体定律所预测的体积。

理想气体定律允许我们描述气体样品的性质。其表述如下：

PV = nRT

P:压力
V:体积
n：痣的数量
T:温度
R：理想的气体恒定

在气体定律问题中，R很可能表示为0.0821 L*atm / mol*K。但在测试当天，R的表达量为8.314 J/K*mol。要时刻注意单位!

与理想气体定律的偏差可以用van der waals的等式:

p = RT÷（V-B） - a v v2.。

P:压力
V:体积
R：理想气体常数
T:温度

量a和b是特定于不同气体的常数。它们包括在方程式中，以说明单个气体分子所占的体积。

当用气体进行计算时，问题通常在标准温度和压力的背景下，或STP.．在这种条件下，温度为273 k（0摄氏度），压力为1atm。在STP，一个理想气体的一摩尔占22.4L。

b)理想气体定律导数

理想气体定律有许多针对特定变量的导数公式。这些定律都可以通过假设相同的理想气体样本经历两组稍有不同的条件而得到。

查理定律说明气体的体积和温度成正比。简单地说，如果体积增加，温度也增加。本法表示为：

k = v / t

凯西:比例常数
V:体积
T:温度

波义耳氏定律指出气体的体积和压力成反比。如果压力增加，则样品的体积必须减小，反之亦然。本法表示为：

k =光伏

凯西:比例常数
P:压力
V:体积

吕萨克定律压强和温度成正比。本法表示为：

k = P / T

凯西:比例常数
P:压力
T:温度

最后艾奥拉多德罗的法律指出样品内物质的体积和摩尔数的数量比例。本法表示为：

k = v / n

k =比例常数
V:体积
n：痣的数量

c)分压

当样品中存在多个气体时，每个都是单独发挥的压力是其分压．可以用道尔顿分压定律:

P<亚>T= P..<亚>A.。+ P<亚>B+.。。。。。
P<亚>T：总压力
P<亚>A.。：物种A施加的分压
P<亚>B：物种B施加的分压


从其分压，使用以下等式的混合物中气体的摩尔分数：

P<亚>A.。= P..<亚>T* X<亚>A.。
P<亚>A.。：气体施加的部分压力a
P<亚>T：总压力
X<亚>A.。:A.的摩尔数/气体的总摩尔数


让我们用道尔顿定律来做一个例子。

气体样本（p<亚>T= 4.0 atm)含有氢、氮和氧。假设氢气的分压为1atm，氮气的分压为2atm，计算氧气的分压和摩尔分数。

首先，利用道尔顿分压定律求解氧分压。

P<亚>总计= P..<亚>氢+ P<亚>氮+ P<亚>氧气
P<亚>氧气= P..<亚>总计-P。<亚>氢-P。<亚>氮
P<亚>氧气= 4个ATM - 1个ATM - 2 ATM
P<亚>氧气= 1个ATM


然后，利用氧的分压计算摩尔分数。
P<亚>氧气= P..<亚>总计* X<亚>氧气
X<亚>氧气= P..<亚>氧气/P<亚>总计
X<亚>氧气= 1个ATM / 4 ATM
X<亚>氧气= 0.25

关于作者

Vikram Shaw.是Shemmassian学术咨询公司辅导服务的负责人。金宝搏官网他取得了完美的MCAT成绩(528分)，并带来了多年的专业辅导经验，帮助我们的学生最大限度地提高他们的考试成绩。

确认:Sahil聊拉

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第五部分:高收益条款

溶解度：溶解度物质在某种溶剂中溶解的能力

饱和度:溶液的溶质处于溶解态和未溶解态之间的平衡状态

降水反应：当将另外的溶质加入到饱和溶液中时，导致沉淀剂的形成

摩尔加（M）：摩尔溶质每升溶液

摩尔浓度（m）：每千克溶剂的溶质摩尔数

稀释解决方案：具有小溶剂率的溶液的溶液

集中解决方案:溶质与溶剂比大的溶液

渗透性:每升溶液中溶质的渗透量

同渗重摩:溶质溶质溶质/千克溶剂

正常:每升溶液的利息等价物数量

摩尔分数：每摩尔所有物质中一种物质的摩尔数

依数性：基于通过混合溶质和溶剂引起的变化的溶液的物理性质

范霍夫因素:溶质与溶剂混合时分解成的粒子数。

常见的离子效应:在含有其一个离子之一的溶液中混合时盐的溶解度降低

k sp :溶质在溶液中解离的温度依赖性平衡常数

摩尔溶解度：溶质在完全饱和溶液中的量浓度

STP：标准温度和压力;指温度为273 K(0˚摄氏度)，压力为1 atm

查理定律:描述气体体积与温度成正比关系的气体定律。

波义耳定律:描述体积与压力成反比关系的气体定律

吕萨克定律:描述气体压力和温度之间直接成比例关系的气体定律。

阿伏伽德罗定律:一种气体法，其描述了气体的体积和摩尔数之间的直接比例关系。

道尔顿分压定律:指出气态样品的总压力是样品中每种气体施加的部分压力的总和

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第6部分：基于短文的问答

氧气约占大气空气的21%。高压氧治疗（HBOT）是一种治疗干预，将患者置于大气氧浓度升高的室内。使用HBOT可增加内皮氧合并刺激血管内皮生长因子（VEGF），这是一种与血管生成有关的特异性和有效的生长因子。因此，假设HBOT促进伤口愈合过程。

研究人员希望确定五天HBOT对糖尿病溃疡患者VEGF水平的影响。在这项研究中，每天30分钟的HBOT接受30分钟的HBOT（HBOT组）。第二组（非HBOT）由10名没有接受HBOT的糖尿病溃疡患者组成。两组的VEGF水平在第1天和5天测量。在HBOT组中，第5天和第5天的VEGF的平均水平为1241.3 pg / ml。对于非HBOT组，VEGF的平均水平第1天和1240.6天为1239.4。该实验的结果如图1所示。

图1：在HBOT和非HBOT组的5天后VEGF水平

图1：在HBOT和非HBOT组的5天后VEGF水平

创造者和归属方:akbar, m .， r. kaligis，和m . kasim。高压氧治疗对糖尿病性溃疡患者血管内皮生长因子(vegf)水平的影响。印度尼西亚心脏病学杂志(2007)。文章的全文在这里:https://ijconline.id/index.php/ijc/article/view/267。这篇文章的版权不归希马森学术咨询公司所有。金宝搏官网免责声明:本文内容不属于金宝搏官网希马西学术咨询公司所有。Creative common license: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/。对原文章进行了更改，以创建一个mct风格的段落。

问题1：假设空气由只有氮和氧，大气中氮的含量是多少?

A） 21%

B) 50%

C) 80%

d）79％

问题2：正常空气中氧气的部分压力是多少？

一)21毫米汞柱

b）760 mmhg

C) 160毫米汞柱

D) 210毫米汞柱

问题3:研究人员从实验结果中得出的最合理的结论是什么?

a）5天的高压氧治疗不会增加糖尿病溃疡患者的VEGF水平

b）5天的高压氧疗法增加糖尿病溃疡患者的VEGF水平

C） 高压氧治疗5天可降低糖尿病溃疡患者的VEGF水平

D） 高压氧治疗5天对人体健康有害

问题4:非hbot小组的目的是什么?

A)非hbot组作为对照组

B)非hbot组作为第二实验组，检验另一个变量

C)非hbot组作为糖尿病溃疡患者理想VEGF水平的参考

d）如果HBOT组产生不确定的结果，则非HBOT组担任备份组

回答基于短文的问题

  1. 答案选择d是正确的。这篇文章说氧气大约占空气的21%。分压道尔顿定律指出，混合物中组成气体的分压以线性方式和。既然题目说大气中空气只由氮和氧组成，那就简单地从100%中减去21%。这导致氮占大气空气的79%(选项A、B和C是不正确的)。

  2. 选项C是正确的．这篇文章说氧气大约占空气的21%。因此，它施加21%的压力。一大气压等于760毫米汞柱;因此，这个值的21%等于160mmHg(选项A、B和D是不正确的)。

  3. 回答选择a是正确的. 在实验组（HBOT）中，氧水平在第五天没有显著增加（选项B不正确）。事实上，在任何一组中，氧水平之间没有统计上的显著差异（选择C是不正确的）。没有证据表明HBOT持续5天对人类健康有害（选择D是不正确的）。

  4. 回答选择a是正确的．非hbot组也包括未接受治疗的糖尿病性溃疡患者。因此，他们是对照组(选择a是正确的)。该患者组未用于研究任何其他变量(选择B是错误的)。这篇文章没有说明糖尿病溃疡患者理想的VEGF水平是多少，也没有说明非hbot组是否有这些水平(选择C是错误的)。非HBOT组不能提供任何关于HBOT组结果的补充信息，因为他们没有接受治疗(选择D是错误的)。

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第7部分：独立问答

问题1：由1升水和6克氯化钠组成的溶液的摩尔浓度是多少？

a）0.1米

b）1米

c）10米

D） 100米

问题2:气体样品的初始体积为2l，温度为300k。如果压强不变，温度升高到340K，气体样品的最终体积是多少?

一)1.6升

b）2.3升

C) 3.0升

D) 3.4升

问题3:K是什么<亚>SP.CaCl解离的表达<亚>2。?

a）k<亚>SP.=[Ca][Cl]

b）k<亚>SP.= [ca] [cl] / [cacl<亚>2。]

C) K<亚>SP.=[Ca][Cl]2.。

D) K<亚>SP.=[Ca][Cl]2.。/[Cacl.<亚>2。]

问题4：5 L容器填充3,200g氧气。假设温度为293K，容器内的气体施加的压力是多少？（注意：r = 0.0821 L * ATM / MOL * K）

154)自动取款机

B） 481自动取款机

c）921 atm

d）2,405 atm

问题5:KCl样品中有K<亚>SP.价值2.5 x 10-25年年年．当它溶解在水中时，氯离子的浓度将是什么？

A） 2.5 x 10-13年年年M

B) 3.5 x 10-13年年年M

c）4.0 x 10-13年年年M

d）5.0 x 10-13年年年M

回答关键的独立问题

  1. 回答选择a是正确的。首先，将氯化钠的质量转化为摩尔。通过将其组成元素的摩尔质量的比例求和等于化学计量系数，可以找到化合物的摩尔质量。

6克NaCl * (1 mol / 58.44 g) = 0.1 mol NaCl

为了找到摩尔，只需将摩尔分成溶液的体积。

0.1 mol / 1l = 0.1m

2。选项B是正确的。这个问题要求查理法的申请，这使得体积和温度成比例。

v<亚>1.。/ T..<亚>1.。= V..<亚>2。/ T..<亚>2。
2l / 300k = v<亚>2。/3.4.0 k
v<亚>2。= 340k (2l / 300k)
v<亚>2。= 2.3 L..

3.选项C是正确的。溶解氯化钙的反应可记为:

CaCl<亚>2.(年代)⇋Ca2+<亚>（AQ）+2.CL.-<亚>（AQ）

这可用于为平衡常数写入表达，这相当于k<亚>SP.．K.<亚>SP.表达式不包含固体，因此分母中不包含任何数量(选项B和D是错误的)。此外，每种物质的浓度必须有一个指数等于化学公式中的化学计量系数(选项A是错误的)。

4.选项B是正确的。首先，把氧气的质量换算成摩尔数。

3200克氧<亚>2。*（1 mol o<亚>2。/3.2.g）= 100 mol o<亚>2。


然后可以将给定的值被替换为理想的气体法，然后用于解决P.

PV = nRT
p =（nrt）/ v
P = (100mol O<亚>2。* 0.0821 L·atm/mol·K * 293K) / 5 L
P = 481 atm

5。答案选择d是正确的。首先，建立溶解度常数的表达式。一定要排除任何固体或溶剂的浓度。

氯化钾⇋K++氯离子-
K<亚>SP.= [K..+][Cl-]

接下来，使用X表示溶解物种的摩尔溶解度。注意，根据解离反应，每x摩尔溶解的K+离子，x mol Cl-也必须被溶解。

2.5 x 10.-25年年年= [x] [x]
2.5 x 10.-25年年年= X.2.。
√2.5 x 10-25年年年= X.
5.0 x 10.-13年年年= X.


因此，溶解氯的最终浓度为5.0×10-13年年年M。