Тест по биологии: Вода (10 класс)
Тест по биологии «Вода» для 10 класса — это проверочная работа, предназначенная для оценки уровня знаний учащихся о физико-химических свойствах воды, её роли в биологических системах и механизмах взаимодействия с различными веществами. Тест охватывает темы полярности молекулы воды, водородных связей, теплоёмкости, теплопроводности и растворимости.
1
Какое свойство молекулы воды обусловливает её способность быть универсальным растворителем для полярных веществ?
Правильный ответ:
Дипольный характер (полярность).Пояснение:
Молекула воды является диполем: на атоме кислорода сосредоточен частичный отрицательный заряд, а на атомах водорода — частичный положительный. Благодаря этому молекулы воды могут электростатически взаимодействовать с заряженными частицами других веществ (ионами или полярными молекулами), окружая их и переводя в раствор.2
Какая химическая связь образуется между молекулами воды, обеспечивая её уникальные физические свойства?
Правильный ответ:
Водородная.Пояснение:
Между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы воды и отрицательно заряженным атомом кислорода другой молекулы возникает электростатическое притяжение, называемое водородной связью. Именно эти слабые, но многочисленные связи придают воде жидкое состояние при нормальных условиях, высокую теплоемкость и поверхностное натяжение.3
Какое значение для живых организмов имеет высокая удельная теплоемкость воды?
Правильный ответ:
Предохраняет организм от резких перепадов температуры.Пояснение:
Высокая теплоемкость означает, что вода может поглотить или отдать большое количество тепла при незначительном изменении собственной температуры. Это свойство делает воду отличным термостабилизатором, позволяя живым организмам поддерживать относительно постоянную температуру тела даже при колебаниях температуры окружающей среды.4
Как называются вещества, которые хорошо растворяются в воде?
Правильный ответ:
Гидрофильные.Пояснение:
Термин «гидрофильные» происходит от греческих слов «hydor» (вода) и «phileo» (люблю). К гидрофильным веществам относятся полярные соединения (соли, сахара, аминокислоты), которые способны образовывать связи с молекулами воды и переходить в раствор.5
Какое свойство воды используется организмами для охлаждения при потоотделении?
Правильный ответ:
Высокая теплота испарения.Пояснение:
Для перехода воды из жидкого состояния в газообразное требуется затратить значительное количество энергии на разрыв водородных связей. При испарении пота с поверхности тела эта энергия забирается от организма в виде тепла, что приводит к его охлаждению.6
Какой заряд имеет атом кислорода в молекуле воды?
Правильный ответ:
Частичный отрицательный.Пояснение:
Атом кислорода обладает более высокой электроотрицательностью, чем атом водорода, поэтому он сильнее притягивает к себе общие электронные пары ковалентных связей. В результате на атоме кислорода возникает избыток электронной плотности, то есть частичный отрицательный заряд.7
Почему лед плавает на поверхности воды?
Правильный ответ:
Плотность льда меньше плотности жидкой воды.Пояснение:
При замерзании молекулы воды образуют кристаллическую решетку, в которой они расположены на большем расстоянии друг от друга, чем в жидкости (из-за строгой ориентации водородных связей). Это приводит к увеличению объема и уменьшению плотности, поэтому лед легче воды.8
Что такое гидрофобные вещества?
Правильный ответ:
Вещества, которые не растворяются в воде.Пояснение:
Гидрофобные вещества («боящиеся воды») — это неполярные соединения, молекулы которых не имеют заряженных участков и не могут образовывать водородные связи с водой. Примером таких веществ являются жиры (липиды). В воде они стремятся объединиться, минимизируя контакт с ней.9
Какую роль играет несжимаемость воды в клетке?
Правильный ответ:
Поддерживает форму и упругость клетки (тургор).Пояснение:
Жидкости практически несжимаемы. Давление воды внутри клетки (тургорное давление) давит на клеточную стенку или мембрану, обеспечивая напряженное состояние (тургор). Это придает клеткам форму, упругость и позволяет растениям поддерживать вертикальное положение.10
Что образуется при диссоциации молекулы воды?
Правильный ответ:
Протон (H+) и гидроксильный ион (OH-).Пояснение:
Диссоциация воды — это процесс обратимого распада молекулы H₂O на ионы. При этом от молекулы отщепляется ядро атома водорода (протон, H+), а остальная часть молекулы с захваченным электроном превращается в отрицательно заряженный гидроксид-ион (OH-).11
Какова величина угла между связями H-O-H в молекуле воды?
Правильный ответ:
104,5 градуса.Пояснение:
Молекула воды имеет не линейную, а угловую форму. Угол между направлениями связей кислород-водород составляет 104,5°. Именно такая геометрия молекулы обеспечивает пространственное разделение центров положительного и отрицательного зарядов, делая воду диполем.12
Какое взаимодействие слабее: ковалентная связь внутри молекулы воды или водородная связь между молекулами?
Правильный ответ:
Водородная связь слабее примерно в 20 раз.Пояснение:
Ковалентная связь, удерживающая атомы в молекуле, очень прочна. Водородная связь — это межмолекулярное взаимодействие, которое значительно слабее. Однако благодаря огромному количеству водородных связей их суммарный эффект на свойства воды очень велик.13
При какой температуре вода имеет максимальную плотность?
Правильный ответ:
При +4 °C.Пояснение:
Это уникальная аномалия воды. При охлаждении от 100°C до +4°C вода сжимается, как и большинство веществ. Но при дальнейшем охлаждении от +4°C до 0°C она начинает расширяться из-за формирования льдоподобных структур. Поэтому самая тяжелая вода имеет температуру +4°C и опускается на дно водоемов.14
Какое из перечисленных веществ относится к гидрофильным?
Правильный ответ:
Поваренная соль.Пояснение:
Поваренная соль (NaCl) — это ионное соединение. В воде она диссоциирует на ионы Na+ и Cl-, которые активно гидратируются (окружаются молекулами воды). Поэтому соль прекрасно растворяется в воде, то есть является гидрофильным веществом. Масло, бензин и воск — гидрофобные липиды.15
Какую функцию выполняет высокая теплопроводность воды в организме?
Правильный ответ:
Обеспечивает равномерное распределение тепла между частями организма.Пояснение:
Теплопроводность — это способность вещества передавать тепловую энергию от более нагретых участков к менее нагретым. Благодаря высокому содержанию воды организм может быстро выравнивать температуру в разных тканях, перенося тепло с током крови и жидкостей от глубоких органов к поверхности кожи.16
Что такое гидратация?
Правильный ответ:
Процесс взаимодействия частиц растворенного вещества с молекулами воды.Пояснение:
Гидратация — это присоединение молекул воды к ионам или полярным молекулам растворенного вещества. Молекулы воды образуют вокруг частицы «гидратную оболочку», ориентируясь своими заряженными полюсами к противоположному заряду частицы. Это препятствует обратному соединению ионов и удерживает вещество в растворе.17
Почему липиды образуют мембраны в водной среде?
Правильный ответ:
Потому что они гидрофобны и стремятся объединиться, избегая контакта с водой.Пояснение:
Липиды мембран имеют гидрофильную головку и гидрофобные хвосты. В воде они самопроизвольно организуются так, чтобы гидрофобные хвосты были спрятаны внутрь структуры и контактировали только друг с другом, а гидрофильные головки взаимодействовали с водой. Так формируется билипидный слой — основа клеточной мембраны.18
Сколько электронов находится на внешней орбите атома кислорода, участвующих в образовании связей в молекуле воды?
Правильный ответ:
6 электронов (из них 2 неспаренных участвуют в связях).Пояснение:
Атом кислорода имеет 6 валентных электронов. Два из них неспаренные и образуют ковалентные связи с двумя атомами водорода. Оставшиеся 4 электрона образуют две неподеленные электронные пары, которые влияют на геометрию молекулы и её способность к образованию водородных связей.19
Какое утверждение верно относительно содержания воды в организме?
Правильный ответ:
Содержание воды зависит от типа ткани, возраста и активности организма.Пояснение:
Количество воды в организме не является константой. Оно максимально в эмбриональный период и снижается с возрастом. Также оно сильно различается в разных тканях: метаболически активные ткани (мозг, мышцы) содержат много воды (до 85%), а пассивные (кости, жир) — мало (20-30%).20
Какую роль играет вода в химических реакциях клетки?
Правильный ответ:
Она служит средой для реакций, а также вступает во многие реакции как реагент (например, при гидролизе) или образуется как продукт.Пояснение:
Вода — это не просто инертный растворитель. Она является непосредственным участником многих метаболических процессов. В реакциях гидролиза (расщепления) вода присоединяется к молекулам, разрушая связи. В реакциях конденсации (синтеза) вода выделяется как побочный продукт. При фотосинтезе вода служит донором электронов.21
Какое свойство воды позволяет ей подниматься по капиллярам растений (ксилеме)?
Правильный ответ:
Когезия (сцепление молекул) и адгезия (прилипание к стенкам).Пояснение:
Благодаря водородным связям молекулы воды сильно притягиваются друг к другу (когезия), создавая непрерывный столб жидкости. Также они притягиваются к заряженным стенкам сосудов растения (адгезия). Эти силы, вместе с поверхностным натяжением, обеспечивают капиллярный эффект и транспорт воды вверх.22
Почему протон (H+), образующийся при диссоциации воды, не существует в свободном виде?
Правильный ответ:
Он сразу присоединяется к другой молекуле воды, образуя ион гидроксония (H₃O+).Пояснение:
Протон (ядро водорода) имеет очень малый размер и высокую плотность заряда. В водном растворе он мгновенно взаимодействует с неподеленной электронной парой атома кислорода соседней молекулы воды, образуя ион гидроксония H₃O+. Для упрощения в уравнениях часто пишут просто H+.23
В чем заключается транспортная функция воды в организме?
Правильный ответ:
Вода обеспечивает перемещение растворенных веществ (питательных веществ, газов, продуктов распада) между клетками и органами.Пояснение:
Кровь, лимфа, тканевая жидкость и сок растений — это водные растворы. Благодаря текучести воды эти жидкости циркулируют по организму, доставляя необходимые вещества к клеткам и удаляя отходы жизнедеятельности. Без водного транспорта обмен веществ в многоклеточном организме был бы невозможен.24
Какое агрегатное состояние воды наиболее распространено в живых организмах?
Правильный ответ:
Жидкое.Пояснение:
Жизнь на Земле основана на жидкой воде. Именно в жидкой фазе возможны растворение веществ, их транспорт и протекание биохимических реакций. Газообразная вода участвует в дыхании и транспирации, но не является основой структуры. Лед в клетках обычно приводит к их гибели (кроме криоустойчивых видов).25
Как дипольный характер воды влияет на ориентацию молекул в электрическом поле?
Правильный ответ:
Молекулы воды ориентируются своими полюсами к противоположно заряженным электродам (плюсом к минусу, минусом к плюсу).Пояснение:
Так как молекула воды имеет положительный и отрицательный полюса, во внешнем электрическом поле она ведет себя как стрелка компаса в магнитном поле. Она поворачивается так, чтобы её положительный конец был направлен к отрицательному полюсу поля, а отрицательный — к положительному.26
Что происходит с энергией при образовании водородных связей?
Правильный ответ:
Энергия выделяется.Пояснение:
Образование любой химической связи, в том числе водородной, — это экзотермический процесс, идущий с выделением энергии (система переходит в более устойчивое состояние). Напротив, для разрыва связей энергию нужно затратить (например, при нагревании или испарении).27
Какое значение имеет прозрачность воды для биосферы?
Правильный ответ:
Обеспечивает возможность фотосинтеза для водных растений и фитопланктона на глубине.Пояснение:
Прозрачность воды в видимом спектре позволяет солнечному свету проникать в толщу водоемов. Это делает возможным существование фотосинтезирующих организмов (водорослей, цианобактерий) в гидросфере, которые являются первичными продуцентами органического вещества и кислорода для водных экосистем.28
Что такое метаболическая (эндогенная) вода?
Правильный ответ:
Вода, образующаяся в организме в результате окисления органических веществ (жиров, углеводов).Пояснение:
В процессе клеточного дыхания органические вещества окисляются кислородом до углекислого газа и воды. Эта вода называется метаболической. Для некоторых животных, обитающих в пустыне (например, верблюдов или тушканчиков), она является важным, а иногда и единственным источником влаги.29
Какое из перечисленных свойств НЕ относится к чистой воде?
Правильный ответ:
Высокая электропроводность.Пояснение:
Химически чистая (дистиллированная) вода практически не проводит электрический ток, так как в ней очень мало ионов (только H+ и OH- от собственной диссоциации). Электропроводность природной воде и жидкостям организма придают растворенные в ней соли (электролиты).30
Какой процент потери воды организмом считается смертельным для человека?