49

Методика самостійної роботи

Вивчення хімічних дисциплін починається з курсу неорганічної хімії. Цей курс містить в собі загальні питання, які важливі для багатьох розділів хімії: органічної, аналітичної, фізичної, колоїдної, біохімії.

Даний методичний посібник має своєю метою допомогти студентам заочної форми навчання в підготовці до вивчення курсу неорганічної хімії.

Основна форма роботи студентів-заочників – робота з підручником. Вивчати дисципліни «Неорганічна хімія» та «Хімія з основами геохімії» за певними темами рекомендовано в наступній послідовності.

1. Ознайомитися з вимогами навчальної програми по даній темі.

2. Прочитати всі параграфи підручника, які відносяться до даної теми. При першому читанні необхідно лише скласти загальне уявлення про дану тему та відзначити особливо важкі, або незрозумілі місця.

3. Перейти до детального вивчення матеріалу, засвоїти теоретичні положення. Для запам’ятовування та засвоєння матеріалу необхідно до робочого зошиту занести основні поняття хімії, значення нових незнайомих термінів, формули, рівняння реакцій.

У процесі вивчення курсів студенти повинні виконати одну контрольну роботу. Варіанти завдань наведені у кінці посібника. Студенти отримують номери завдань контрольної роботи відповідно до їх порядкового номера в журналі академічної групи.

До виконання контрольної роботи необхідно приступати тільки після опрацювання теоретичного матеріалу підручника. Відповіді на контрольні питання повинні бути повними, коротко мотивованими. Всі розрахункові задачі повинні бути відповідним чином оформлені: обов’язково коротка умова задачі, рівняння хімічної реакції, або вихідні формули. Для поміток рецензента необхідно залишити поля.

Контрольна робота висилається до університету. Якщо робота не зарахована, необхідно її переробити за вимогами викладача. У разі невиконання студентом заочної форми навчання контрольної роботи з навчальної дисципліни або здачі її на незадовільну оцінку він не допускається до складання екзамену (заліку) з відповідної дисципліни.

Лекції з найважливіших розділів курсів «Неорганічна хімія» та «Хімія з основами геохімії» читаються в період установчої сесії.

Для більш поглибленого вивчення хімії як науки, основаної на експерименті, в період лабораторно-екзаменаційної сесії проводять лабораторні заняття. На цих заняттях студенти виконують лабораторні роботи, розв’язують проблемні питання. Виконавши лабораторний практикум, студенти його захищають. Під час захисту необхідно розповісти хід роботи, пояснити результати виконаних дослідів і висновок з них, знати хімічні властивості основних класів неорганічних сполук ат способи їх добування. Студенти повинні мати журнал лабораторних робіт, в якому зроблені відповідні записи.

До іспиту допускаються студенти, які виконали контрольну роботу та лабораторний практикум.

1. Основні хімічні поняття. Кількісні відношення в хімії

Основні поняття хімії складають основу хімічних знань. Це вказує на важливість даного розділу для засвоєння неорганічної хімії та вивчення профільних дисциплін.

Молярна маса – це одна із важливих характеристик речовини і дорівнює масі одного моля речовини. Як фундаментальна константа вона застосовується для характеристики індивідуальності речовини і широко використовується при стехіометричних розрахунках за хімічними формулами та рівняннями. Молярна маса речовини використовується також для вираження концентрації розчинів.

Студенти повинні засвоїти основні поняття, стехіометричні закони хімії, вміти теоретично обчислювати молярні маси хімічних сполук для характеристики тотожності речовини, прогнозувати кількісні співвідношення реагуючих речовин у хімічних реакціях.

Основні поняття даної теми представлені в таблиці:

Поняття	Визначення
Відносна атом-на і молекуляр-на маси	Відношення маси атома даного елемента (ma) до 1/12 маси атома Карбону (ma(C)) називається відносною атомною масою(Ar) .
Масова частка	Визначається як відношення маси елемента (me), який міститься в даній масі речовини, до маси речовини (mp) ;
Кількість речовини	Фізична величина, яка характеризує число атомів або молекул у даній речовині, називається кількістю речовини. Кількість речовини (ν) визначається за співвідношенням де N – число атомів або молекул у речовині, NA – стала Авогадро.
Стала Авогадро	Один моль речовини містить 6,0221023 атомів або молекул. Розмірність сталої Авогадро – моль-1.
Молярна маса	Маса речовини (М), яку взято в кількості речовини один моль, (має розмірність г/моль) .
Молярний об’єм	Об’єм, який займає газ, узятий у кількості речовини один моль (Vм). Молярний об’єм газів за нормальних умов приблизно дорівнює 22,4 л/моль. V = νVм ,
Закон Авогадро	У рівних об’ємах різних газів за однакових умов міститься однакове число молекул. Якщо V1 = V2 при P = const і T = const, то N1 = N2.
Відносна густина газів	Відношення маси одного газу (m1) до маси іншого газу (m2) при рівних об’ємах (D). (при V1 = V2)

П риклад 1.1. Визначити масу однієї молекули карбон (IV) оксиду.

Дано: Рішення

N(CO₂) = 1 1 моль СО₂ містить 6,0210²³ молекул і важить 44 г, таким чином

m_a = ? m_a= .

Таку ж саму формулу можна одержати із інших міркувань: ; так як за умовою задачі N = 1, то m = m_a і тоді

отримаємо . Звідки m_a= .

Відповідь: маса однієї молекули СО₂ дорівнює 7,310^26 кг.

Приклад 1.2. Визначити масову частку Карбону в метані.

Дано: Рішення

СН₄

(С) – ?

A_r(C) = 12;

M_r(CH₄) = 12 + 41 = 16;

Відповідь: масова частка Карбону в метані становить 75%.

Приклад 1.3. Визначити число атомів Оксигену, що містяться в 320 г кисню.

Д ано: Рішення

m(O₂) = 320 г

N(O) = ? (O₂) = ; (O₂) = =10 моль;

(O) = 2(O₂) = 210 моль = 20 моль;

N(O) = (O)N_A = 20 моль6,0210²³ моль^1 = 1,20410²⁵

Відповідь: 1,20410²⁵ атомів Оксигену.

Приклад 1.4. Відносна густина пари речовини за повітрям становить 2. Визначте молярну масу цієї речовини.

Р ішення

D_пов = 2 D= M=D_пов М(пов).

M = ? М(пов) = 29 г/моль ; M = 2  29 г/моль = 58 г/моль.

Відповідь: молярна маса речовини 58 г/моль.

Приклад 1.5. Знайти формулу кристалогідрату, якщо в ній масові частки: Купруму – 25,6%, Сульфуру – 12,8%, Оксигену – 25,6%, води – 36%.

	Дано: (Cu)=25,6%; (S)=12,8%; (O)=25,6%; (H2O)=36%.	Рішення Установити формулу кристалогідрату Cu:S:O:H2O = 0,4:0,4:1,6:2= = 1:1:4:5, CuSO45H2O.
CuXSYOZnH2O-?		Відповідь: формула кристалогідрату CuSO45H2O.

Приклад 1.6. Яку масу сірки потрібно взяти, щоб у ній було стільки ж атомів, скільки їх міститься в залізі масою 3,08 г ?

Р ішення

M(Fe) = 3,08 г N=N_A, якщо N(S) = N(Fe), то і (S) = (Fe);

M(S) = 32 г/моль ; М(Fe) = 56 г/моль

m(S) = ? ; (Fe) = = 0,055 моль

m=M m(S)=0,055 моль32 г/моль = 1,76 г.

Відповідь: у 1,76 г сірки міститься стільки ж атомів, що й у 3,08 г заліза.

Приклад 1.7. Скільки молекул і атомів міститься в 11,2 л гідроген сульфуру за нормальних умов?

Рішення

V (H₂S) = 11,2 л N(H₂S) = (H₂S)N_A; (H₂S) = ;

N (H₂S) = ? (H₂S) = = 0,5 моль

N_aтомів(H₂S) = ? N(H₂S) = 0,5 моль6,0210²³ моль^-1 = 3,0110²³ молекул

Кожна молекула гідроген сульфіду містить 2 атоми гідрогену і 1 атом

сульфуру, тобто кількість атомів у молекулі втричі більша.

N_aтомів(H,S) = N(H₂S) 3 = 33,0110²³ =9,0310²³ атомів.

Відповідь: кількість молекул - 3,0110²³ ; кількість атомів – 9,0310²³ .

Приклад 1.8. Визначте густину за воднем газової суміші, що складається з азоту об’ємом 56 л та неону об’ємом 28 л. Об’єми газів приведені до нормальних умов.

V(N₂) = 56 л Рішення

V(Ne) = 28 л ;

D(H₂) = ?

Визначаємо молярну масу суміші таким чином

M(сум.) =

Відповідь: густина суміші за воднем 12,7.

Приклад 1.9. Молярна маса газової суміші, до складу якої входять водень і кисень, дорівнює 20 г/моль. Обчисліть об’ємну частку водню у суміші.

Дано: Рішення

M(H₂+O₂) =20 г/моль Молярна маса суміші визначається таким чином

(Н₂)=? (1)

Так як ми маємо суміш газів, то молярну масу газової суміші ми можемо визначити через об’ємні частки її компонентів

M(H₂ + O₂) = (H₂)M(H₂) + (O₂)M(O₂). (2)

Нехай об’ємна частка водню у газовій суміші становить х, тоді об’ємна частка кисню (1 – х). Згідно з рівнянням (2) отримаємо

20 = 2х + 32(1 – х)

Звідки х = 0,4.

Відповідь: об’ємна частка водню становить 0,4 або 40%.