Стась Н.Ф. Введение в химию. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

Формула Среда

Ответ приведите четырьмя х и пробелов.

5.10.

створе.

я для приготовления 1,5 л 0,1 М раствора кислоты?

трол

м калия.

иде и укажите среду растворов.

9. Укажит SO

, Na

SiO

FeCl , при гидролизе ые соли. Напишите

урав

А. Zn(NO

)

1) кислотная

Б. NH

Cl 2) щелочная

В. K

S 3) нейтральная

Г. NaNO

цифрами без запяты

Задачи и упражнения для амостоятельного решения

(ответы приведены в приложении 2)

1. Для насыщения 250 мл воды поваренной солью при 20 °С требу-

ется 87,5 г этой соли. Определите коэффициент растворимости NaCl в

воде при этой температуре.

2. Растворимость сульфата аммония при 20 °С равна 75,4 г в 100 г

воды. Определите массовую доля (NH ) SO в насыщенном ра

4 2 4

3. Какой объем серной кислоты с массовой долей 50,5% и плотно-

стью 1,40 потребуетс

4. Какие вещества из числа HCl, HF, H

S, HNO

, C

OH, C

являются неэлектролитами, слабыми электролитами и сильными элек

итами.

5. Напишите схемы электролитической диссоциации сульфата

алюминия, гидросульфата кальция, нитрата гидроксоцинка.

6. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций гидро-

ксида хрома (III) с серной кислотой и гидроксидо

7. К раствору карбоната натрия прилили раствор: а) хлорида натрия;

б) гидроксида натрия; в) хлороводородной кислоты; г) хлорида кальция.

Напишите молекулярные и ионные уравнения возможных реакций.

8. Укажите вещества из числа K

, K

(NH

)

, SiCl

, у кото-

рых происходит гидролиз при их растворении в воде. Напишите уравне-

ния гидролиза в молекулярном и ионном в

е соли из числа KCl, Na PO , ZnCl

, Cu

3 4

которых образуются основн

нения реакций гидролиза в молекулярном и ионном виде и укажите

среду растворов.

10. Укажите соли из числа NaNO

, K

, FeSO

, CuCl

, K

SiO

, при

гидролизе которых образуются кислые соли. Напишите уравнения реак-

ций гидролиза в молекулярном и ионном виде, укажите среду растворов.

109

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ,

которыми должны овладеть студенты нехимических направлений и

специальностей при изучении дисциплины «Химия»

Модуль (раздел) I

СОСТАВ И СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

остоянства состава, кратных отношений, простых

объе

ениям, которые связывают массу,

объе

Выпо ению Кла-

пейрона-Ме тва к нор-

мальным усло

му газу.

Проводить сложные стехиометрические расчеты: при избытке

или

ну эквивалентов: вычислять эквивалентную и атомную

масс

стехиометрическую валентность элемента и записы-

вать е

номенклатуры неорга-

ниче

, NaHCO

KClO

й.

Тема 1. Атомно-молекулярное учение и стехиометрия

1. Показывать знание законов атомно-молекулярного учения (со-

хранения массы, п

мных отношений, Авогадро).

2. Проводить расчеты по соотнош

м (для газов), количество, молярную массу и молярный объем (для

газов) вещества, вычислять состав вещества по его формуле

3. лнять расчеты по газовым уравнениям, по уравн

нд еселеева, приводить объем газообразного вещ

виям.

4. Устанавливать простейшие и истинные формулы газообразных

соединений по их составу и относительной плотности по друго

5. Проводить простые стехиометрические расчеты по уравнениям

реакций: по известной массе (объему) одного вещества вычислять массы

(объемы) остальных веществ, участвующих в реакции.

недостатке вещества, при наличии примесей в веществе, при непол-

ном выходе реакции вследствие её обратимости.

7. Знать определение эквивалента и закон эквивалентов, проводить

расчеты по зако

у химического элемента, используя закон эквивалентов и правило

Дюлонга-Пти.

8. Вычислять

формулы го бинарных соединений.

Тема 2. Классификация и номенклатура

неорганических соединений

1. Знать основные правила международной

ских соединений, владеть международной номенклатурой неорга-

нических соединений, знать тривиальные названия распространенных

неорганических (HCl, NaOH, NH

, CaO, Ca(OH)

, Na

, NaСl,) и органических (СН

, С

ОН,

СН

СООН, Н

) соединени

110

2. Знать основные признаки классификации неорганических соеди-

нений (по составу, по свойствам), приводить примеры: оксидов (основ-

ные, кислотные, амфотерные, несолеобразующие), оснований (типич-

ные,

сновные), солей (нормальные, кислые,

осно

превращений).

иче-

ског

кого элемента по его изотопному со-

став

двойственность, принцип неопределенности) и знать

эксп

ь наглядные

форм

освязь.

ывать в атоме валентные электроны; для валент-

ных

амфотерные; растворимые, нерастворимые; однокислотные, двух-

кислотные, трехкислотные), кислот (безкислородные и кислородные; од-

ноосновные, двухосновные, трехо

вные, оксосоли, соли-кристаллогидраты).

3. Устанавливать формулу ангидрида кислоты и кислоты, соответст-

вующей данному ангидриду.

4. Показывать знание характерных химических свойств соединений

основных классов.

5. Показывать знание наиболее распространенных способов полу-

чения соединений основных классов.

6. Показывать знание генетической связи между основными клас-

сами неорганических соединений (цепочки

Тема 3. Строение атома, периодический закон

и периодическая система Д.И. Менделеева

1. Знать названия, обозначения, заряд и относительную массу эле-

ментарных частиц, входящих в состав атома и атомного ядра.

2. Объяснять, чем отличаются изотопы одного и того же хим

о элемента, уметь записывать символы изотопов, уметь вычислять

среднюю атомную массу химичес

у.

3. Понимать теоретические основы (принцип квантования, корпус-

кулярно-волновая

ериментальные факты, на которых основана современная модель

строения атома.

4. Уметь объяснять понятие «атомная орбиталь» и знат

ы её представления, изображать формы граничной поверхности s-,

p- и d-орбиталей.

5. Знать квантовые числа: названия, обозначения, физический

смысл, значения, взаим

6. Знать закономерности формирования электронных оболочек

многоэлектронных атомов: принцип наименьшей энергии, правило

Клечковского, принцип Паули, правила Хунда.

7. Уметь записывать электронную формулу атома по атомному но-

меру элемента и указ

электронов уметь записывать графическую формулу.

8. Определять значения квантовых чисел для любого электрона в

электронной оболочке атома.

111

9. Знать формулировку периодического закона, структуру двух ос-

новных форм Периодической системы (8- и 18-клеточной), признак раз-

деле

одгруппы от главной в 8-клеточной

форм

е химические свойства элемента, а также состав

и св

груп

йств оксидов и гидроксидов.

Тема 4. Химическа троение вещества

. Об кой свя-

зи (длина, эн ия длины и

энер

ния элементов на семейства s-, p-, d- и f-элементов.

10. Объяснять физический смысл атомного номера, периода и

группы, знать отличия побочной п

е Периодической системы.

11. Объяснять по электронному строению атома и месту элемента в

Периодической систем

ойства его оксидов и гидроксидов.

12. Знать и объяснять закономерности изменения в периодах

пах характеристик атомов (радиус и ионизационный потенциал),

свойств элементов и простых веществ (электроотрицательность, металли-

ческие и неметаллические, окислительно-восстановительные свойства).

13. Объяснять закономерности изменения в периодах и в группах

состава и сво

я связь и с

1 ъяснять содержание основных характеристик химичес

ергия, полярность) и закономерности изменен

гии связи в однотипных молекулах: неорганических (HF–HCl––

HBr–HI, H

O–H

S–H

Se–H

Te) и органических (C

–C

2. Объяснять причину образования ковалентной связи и её свойства

(направленность, насыщаемость).

3. Изображать схемами метода валентных связей обменный меха-

низм образования химической связи в молекулах H

, N

, F

, HF, H

, NH

, CO

Р 4. азличать в молекулах N

и CO

-связь и

-связь, определять в

них кратность химической связи; на примере молекул C

–C

и H

–N

объяснять влияние кратности связи на ее энергию.

5. Знать простейшие молекулы (CO) и ионы (NH

), в которых хи-

мическая связь образуется по донорно-акцепторному механизму; опре-

делять в них степень окисления, стехиометрическую и электронную ва-

лентность элементов.

6. Знать и иллюстрировать примерами основные типы гибридиза-

ции (sp, sp

, sp

); уметь определять тип гибридизации по геомет-

риче оск му строению молекулы (иона) и значению валентного угла.

7. Объяснять влияние несвязывающих орбиталей на строение моле-

кул аммиака и воды.

8. Объяснять природу ионной связи; знать, между какими элемен-

тами она возникает и как она влияет на свойства веществ; объяснять зако-

номерность изменения степени ионности в ряду однотипных соединений.

112

9. Объяснять металлическую связь и её свойства теорией электрон-

ного газа.

10. Знать, между какими молекулами образуется водородная связь

и ка

инду

я по виду частиц и энергии связи между ними.

онные, металлические, молекулярные) и харак-

терн

1. Знать предм её значение; знать

пара

(объема – для га

к она влияет на свойства соединений (температуру и энтальпию ки-

пения, плотность, растворимость).

11. Знать, между какими молекулами имеет место ориентационное

кционное и ориентационное взаимодействия и как они влияют на

свойства соединений.

12. Знать агрегатные состояния вещества (твердое, жидкое, газ, плаз-

ма) и как они отличаютс

13. Для твердого состояния знать классификацию кристаллов по

виду частиц в узлах кристаллической решетки и типу взаимодействия

межу ними (атомные, и

ые физико-химические свойства веществ с тем или иным типом

кристаллов.

Модуль II

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИЙ

Тема 5. Основы химической термодинамики

ет химической термодинамики и

метры стандартного состояния, объяснять понятие «химическая сис-

тема» и знать типы систем (открытая, закрытая, изолированная, неизолиро-

ванная).

2. Знать классификацию реакций в химической термодинамике (эк-

зотер им ческие и эндотермические, изохорные и изобарные, самопроиз-

вольные и несамопроизвольные).

3. Объяснять понятия внутренней энергии и энтальпии системы

(вещества) и знать их взаимосвязь (первый закон термодинамики).

О 4. пределять, не проводя вычислений, тип реакции (экзотермиче-

ская или эндотермическая) при известном и неизвестном значении эн-

тальпии этой реакции.

5. Знать определение понятия «стандартная энтальпия образования

вещества»; уметь вычислять её, если известны масса (объем – для газа)

простого вещества, взаимодействующего без остатка с другим простым

веществом, и количество выделяющегося при этом тепла.

6. По энтальпии образования вещества вычислять количество теп-

ла, которое выделяется или поглощается при получении любой масс

за) этого вещества.

7. Уметь записывать термохимические уравнения реакций, знать их

особенности.

113

8. Вычислять энтальпию реакции по закону Гесса посредством ал-

гебраических преобразований данных термохимических уравнений.

9. Вычислять энтальпию реакции по следствию закона Гесса.

10. Вычислять количество тепла, которое выделяется или поглоща-

ется

энтропии системы и

стан

ь энергию Гиббса химической реакции при стандарт-

ной

ического равновесия, записывать выражение закона

действующих масс для равнов ых гомо- и гетерогенных ре-

акций

. тных

равнове равно-

весн

и её соотношение с хи-

мической термодинамикой.

при получении известной массы (объема – для газа) продукта или

при израсходовании известной массы или объема (для газов) реагента.

11. Объяснять физико-химический смысл

дартной энтропии вещества; определять по уравнению реакции, не

проводя расчетов, как изменяется энтропия (увеличивается, уменьшает-

ся) при её протекании.

12. Вычислять энтропию реакции и по полученному результату оп-

ределять направление её протекания в изолированной системе (второй

закон термодинамики).

13. Вычислят

и нестандартной температуре и делать выводы о возможности и на-

правлении её самопроизвольного протекания в неизолированной закры-

той системе.

14. Сравнивать термодинамическую устойчивость соединений по

справочным значениям их стандартной энергии Гиббса образования.

Тема 6. Химическое равновесие

1. Приводить примеры обратимых реакций, знать термодинамиче-

ские признаки хим

есия обратим

Вычислять исходную концентрацию реагентов при извес2

сных концентрациях реагентов и продуктов; вычислять

ую концентрацию всех веществ при известной исходной концен-

трации реагентов и степени их превращения в продукты.

3. Вычислять константу равновесия при известных равновесных

концентрациях реагентов и продуктов или вычисленных по п. 2.

4. Вычислять константу равновесия по энергии Гиббса прямой ре-

акции.

5. Вычислять температуру, при которой константа равновесия рав-

на единице.

6. Устанавливать по принципу Ле Шателье направление смещения

химического равновесия при изменении условий проведения реакции.

Тема 7. Основы химической кинетики

1. Объяснять предмет химической кинетики

114

2. Знать принципы классификации реакций на гомогенные и гетеро-

генные; простые и сложные; последовательные, параллельные и цепные;

моно

ующих масс для скорости реакций, записывать

кине

рядок и молекулярность реакции.

её

скор ре-

акци

ило

Вант

реакций при использовании катализаторов, приводить примеры

ката

ти или константы скорости реак-

ции

а переход от одного способа выражения

концентраци

-, би- и тримолекулярные; приводить примеры соответствующих

реакций.

3. Знать закон действ

тические уравнения реакций; для сложных реакций различать ки-

нетический по

4. Устанавливать кинетический порядок реакции по зависимости

сти от концентрации реагентов, вычислять константу скорости о

и по данным о зависимости её скорости от концентрации реагентов.

5. Объяснять физический смысл энергии активации и причину уве-

личения скорости реакции при повышении температуры; знать прав

-Гоффа и уравнение Аррениуса, проводить по ним прямые и об-

ратные расчёты.

6. Объяснять сущность катализа и общую причину увеличения ско-

рости

литических реакций.

7. Вычислять увеличение скорос

при использовании катализаторов (при известных значениях кон-

станты скорости реакции без использования и при использовании ката-

лизатора).

8. Объяснять с позиций химической кинетики состояние химиче-

ского равновесия.

Модуль III

РАСТВОРЫ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Тема 8. Способы выражения концентрации растворов

Знать1. названия, обозначения, определения и соответствующие оп-

ределениям формулы шести способов выражения концентрации раство-

ров: массовая доля, молярная, эквивалентная, титр, моляльность и мольная

доля.

2. Проводить расчеты н

и к другому.

3. Проводить расчеты на приготовление раствора заданной концен-

трации методом растворения чистого вещества (твердого, жидкого, га-

зообразного), разбавления водой данного раствора или выпаривания во-

ды из данного раствора.

4. Вычислять концентрацию раствора, получаемого смешиванием

двух растворов с известной концентрацией.

115

5. Вычислять массу или объем раствора, необходимого для прове-

дения реакции и который можно получить при проведении реакции.

числять

конц

занные с коэффициентом растворимо-

сти в

неэлектролитов и электролитов

. З танной

Д.И.

ь примеры растворов неэлектролитов, уметь вычислять

свой а, повыше-

ние

ания его раствора.

низм их электро ы диссоциации

кислот, основан

вку и матема-

тиче

абых

элек

ачениям произведения растворимости вычис-

лять

ва.

лабо-

го эл

ообменной реакции, если в левой

и пр

раствора.

6. Знать закон эквивалентов для реакций в растворах, вы

ентрацию раствора кислоты или щёлочи по результатам основно-

кислотного титрования.

7. Проводить вычисления, свя

ещества.

Тема 9. Свойства растворов

1 нать сущность химической теории растворения, разрабо

Менделеевым и другими российскими учеными, проводить вычис-

ления, связанные с энтальпией растворения и гидратации вещества.

2. Приводит

ства растворов неэлектролитов: понижение давления пар

и понижение температур кипения и замерзания, осмотическое давле-

ние.

3. Вычислять молекулярную массу неэлектролита по температурам

кипения или замерз

4. Приводить примеры растворов электролитов, объяснять меха-

литической диссоциации, записывать схем

ий, солей (средних, кислых, основных).

5. Объяснять смысл константы и степени диссоциации электролита,

уметь записывать выражения для константы диссоциации слабых элек-

тролитов.

6. Знать закон разбавления Оствальда (его формулиро

ское выражение) и проводить по нему расчеты.

7. Вычислять водородный показатель растворов сильных и сл

тролитов.

8. По справочным зн

концентрацию насыщенного раствора данного малорастворимого

вещества и объем воды, необходимый для растворения данной массы

малорастворимого вещест

Тема 10. Реакции в растворах электролитов

1. Записывать в молекулярном и ионном виде уравнения ионооб-

менных реакций с образованием нерастворимого вещества, газа, с

ектролита, перевода кислых и основных солей в нормальные.

3. Устанавливать направление ион

авой частях её уравнения имеются нерастворимые вещества или

слабые электролиты.

4. Определять по формуле соли тип её гидролиза и среду её

116

5. Записывать м гидролиза солей и

сол

ые реакции

1. Объяснять физико-химический смысл электро

металла, знать свойства ряда н его условного разделения на

три части, знать более известных

металло

2. Записывать электрохими схемы гальванических элемен-

тов, катодные .

3. Выч дартных и

нестандартных условия

4. Записывать катодные и анодные полуреакции и суммарные реак-

ции элект сп во и т о ол в е о ё инерт-

ным и акти .

5. П

6. П хими-

и щелочей), в металлургии

чение и рафинирования металлов) и при нанесении покрытий.

Объяснять преимущества топливных элементов, описывать рабо-

го элемента.

исывать химические процессы, протекающие при зарядке и

пре-

олекулярные и ионные уравнения

еподобных соединений неметаллов.

6. Сравнивать соли по полноте их гидролиза (без расчетов).

7. Устанавливать, что происходит с гидролизом данной соли (уси-

ление, ослабление, изменений нет) при разбавлении раствора и введе-

нии в её раствор других веществ.

8. Вычислять степень гидролиза соли, если известна концентрация

- или OH

–

-ионов в её растворе.

Тема 11. Окислительно-восстановительн

1. Определять степень окисления элементов в любом соединении,

отличать ОВР от реакций, протекающих без изменения степени окисле-

ния элементов.

2. Находить в ОВР окислитель, восстановитель и среду.

3. Устанавливать тип ОВР: межмолекулярная, внутримолекулярная,

диспропорционирование, конпропорционирование.

4. Определять стехиометрические коэффициенты методом элек-

тронного баланса.

5. Вычислять эквивалентные массы восстановителей и окислителей.

Тема 12. Электрохимические процесс

дного потенциала

апряжений и

приблизительное расположение наи

в (Na, Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Au) в ряду напряжений.

ческие

акции и токообразующие

и анодные полуре реакции

ислять ЭДС гальванического элемента при стан

х.

ролиза ра ла в рас вор в с ей эл ктр лиз ре с

вным анодом

роводить количественные расчеты по законам Фарадея.

риводить примеры и описывать применение электролиза в

ческой промышленности (получение водорода

(полу

ту водородно-кислородно

8. Оп

разрядке автомобильного (свинцового) аккумулятора и объяснять

аккумуляторов над гальваническими элементамиимущества

117

Элементы содержания химии,

изучаемые студентами отдельны

ованиям Государственного

х направлений и специальностей

образовательного стандарта

персные системы. Классы органиче-

ры и олигомеры. Фазовое равновесие. Поверх-

анице раздела фаз, адсорбция. Основы учения о

катализе. Колебательные реак плементарность. Химическая

иде ий

сигнал, физико-химический .

Региональные тре иматических условий

региона и и а от ан х ич ки процессов изме-

рительную у. В ды о ём сырьевых ресурсов ф газ, не-

рудные месторождения) в . че ая процес-

сов сгор розия,

мето

ТЫ

тов для с

и для сам

Глава 1

Тест оля

согласно треб

Федеральные требования. Дис

еских соединений, полим

ностные эффекты на гр

ции. Ком

нтификация: качественный и количественный анализ, аналитическ

и физический анализ

бования. Особенности кл

их влиян е н пр ек ие им ес х и на

, техник и и

регионе

бъ ы

Хи

(не ть

ми ск термодинамика

ания топлива. Коррозия металлов, электрохимическая кор

ды защиты от коррозии. Современные способы разделения и очи-

стки элементов, получение веществ высокой степени чистоты. Химиче-

ские загрязнения и его последствия, роль химии в охране окружающей

среды.

Университетские требования. Вклад выдающихся учёных Томско-

го политехнического университета в развитие химии.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ОТВЕ

на задания тес

амоконтроля

о ия на задачи и упражнения ост ятельного решен

Атомно-молекулярное учение и стехиометрия

для самоконтр

Задание 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ответ 4 4 3 2 3 1 3 1 2 2

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

) 112 л; г) 1,5⋅10

. 1. а) 490 г; б) 1,5 моль, в

2. 9.

C .

3. AuCl

, валентность III.

5. Валентность III, атомная масса 55,84; металл – железо.

118