Учебное пособие 800215

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

О.Р. Сергуткина, О.В. Артамонова, Г.Г. Кривнева

ХИМИЯ

Учебное пособие для иностранных слушателей

подготовительного отделения

Под общей редакцией О.Р. Сергуткиной

2-е издание, переработанное и дополненное

Воронеж 2013

1

УДК 54.00 ББК 24.1

С123

Рецензенты:

кафедра химии Воронежской государственной лесотехнической академии;

В.А. Кузнецов, доктор химических наук,

профессор кафедры высокомолекулярных соединений и коллоидов Воронежского государственного университета

Сергуткина, О. Р.

С123 Химия : учеб. пособие для иностранных слушателей подготовительного отделения / О.Р. Сергуткина, О.В. Артамонова, Г.Г. Кривнева ; под общ. ред. О.Р. Сергуткиной; Воронежский ГАСУ. – 2- е изд., перераб. и доп. – Воронеж, 2013. − 92 с.

Представлено шесть тем курса «Химия». В каждой теме изложены основные теоретические положения, рассмотрены типовые примеры, предложены упражнения для самостоятельного выполнения, приводятся теоретические вопросы и типовые задачи к контрольным работам. Дана подборка слов и словосочетаний на русском и английском языках.

Учебное пособие предназначено для аудиторной и самостоятельной работы иностранных слушателей подготовительного отделения. Имеет основной дидактической целью формирование у обучаемых слушателей навыков владения химической терминологией на русском языке.

Ил. 20. Табл. 30. Библиогр.: 3 назв.

УДК 54.00 ББК 24.1

Рекомендовано научно-методическим советом Воронежского ГАСУ

3

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для иностранных слушателей подготовительного отделения. Основная цель занятий – подготовка слушателей к изучению химии в университете на русском языке. В соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки по общеобразовательным дисциплинам выпускник подготовительного отделения должен владеть языком химии как средством получения и владения учебной информации во всех видах речевой деятельности: чтении, слушании, говорении и письме.

Полнота и сложность изложенного материала зависят от поставленной цели. По меньшей мере, не ставится задача систематического изучения химии. Занятия по химии идут на фоне ещё недостаточного владения слушателем русским языком. В связи с этим использованы некоторые дидактические приёмы.

Каждая тема снабжена подборкой слов и словосочетаний для справок на русском и английском языках. Имеется свободная графа, куда слушатель может вписать значение слова на родном языке. Материал, по возможности, изложен простыми словами, короткими предложениями.

Предполагается изучение материала небольшими смысловыми фрагментами с объяснением преподавателем, чтением текстов студентами, рассмотрением примеров и выполнением упражнений.

Для лучшего усвоения материала имеются домашние задания. Проверка домашних заданий проводится на следующем занятии. В каждой теме разработаны контрольные теоретические вопросы, а также задачи и упражнения. Они являются типовыми и подготавливают слушателей к контрольным работам и итоговому зачёту.

Занятия делятся на шесть тем: атомно-молекулярная теория, строение вещества, закономерности протекания химических процессов, классы неорганических соединений, свойства растворов и электрохимические процессы.

Нумерация примеров, упражнений и домашних заданий осуществлена в пределах каждой темы, нумерация рисунков – сквозная.

В настоящем издании пособие подвергнуто переработке, как по форме, так и по содержанию. Предыдущее издание было осуществлено в виде рабочей тетради, 2-е – издано в традиционном виде, дополнены перечни слов и словосочетаний. Отредактирована часть упражнений, примеров и контрольных заданий, введены дополнительные иллюстрации. Внесены изменения в теоретическую часть пособия.

Добавлены приложения: 1) творческое задание, как один из видов самостоятельной работы слушателя, 2) тексты и задания к зачёту.

Темы 1 и 2 написаны О.В. Артамоновой, темы 3 – 5 − О.Р. Сергуткиной, тема 6 – Г.Г. Кривневой. Перечень слов и словосочетаний подготовлен О.В. Артамоновой.

Общее редактирование пособия осуществлено О.Р. Сергуткиной.

4

Тема 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЙ ТЕОРИИ

Прочитайте и запомните слова и словосочетания, приведённые в табл. 1.1.

1.1. АТОМЫ, МОЛЕКУЛЫ, ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ ВЕЩЕСТВА. МОЛЬ, МОЛЯРНАЯ МАССА

Химия изучает вещества, их свойства и превращения одних веществ в другие. Согласно атомно-молекулярной теории химические вещества состоят из атомов и молекул.

Молекулы состоят из атомов. Атом и молекула – это частицы, у которых суммарный заряд равен нулю. Молекула – наименьшая частица данного вещества, которая обладает его основными химическими свойствами. Атом – это наименьшая частица химического элемента, которая сохраняет все свойства данного элемента. Химический элемент – это вид атомов, у которых величина заряда ядра одинаковая. Каждый элемент имеет свое название и свой химический знак (символ).

В таблице 1.2 приведены элементы, которые наиболее часто используются при изучении химии. Даны их химические символы, названия (на английском и русском языках) и произношение при чтении в формулах на русском языке.

Упражнение 1.1. Запишите символы следующих элементов: кремния, алюминия, углерода, меди. Укажите, какие из них относятся к металлам, какие

– к неметаллам.

Упражнение 1.2. Назовите на русском языке следующие химические эле-

менты: Fе, Na, K, Cl, F, Cu, Mn, Au, Ag, H, Hg, Cr, Zn, N, Pb, S, Cd, P, Ni, Co.

Вещества могут быть простыми и сложными. Вещества, молекулы которых состоят из одинаковых атомов (атомов одного элемента), называются про- стыми. Названия простых веществ совпадают с названиями элементов, которые их образовали. Например: S – сера, N – азот, О2 – кислород, Fe – железо, Cu

– медь. Сложные вещества – это вещества, молекулы которых состоят из атомов разных элементов (серная кислота – H 2SO4, хлорид натрия – NaCl ).

Состав молекул простых и сложных веществ изображается при помощи

химических формул.

Пример 1.1. Молекула воды имеет формулу H2O. Она состоит из двух атомов водорода (H) и одного атома кислорода (О). Серная кислота H2SO4 – из двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода.

Упражнение 1.3. Укажите, какие из перечисленных веществ являются простыми, какие – сложными: N2, СО2, NH3, Fе, (NH4)2SO4, Pb.

Моль – это количественная характеристика вещества. Моль – количество вещества (ν), которое содержит столько частиц (атомов, молекул), сколько содержится атомов в 0, 012 кг углерода -12 .

1 моль любого вещества содержит 6,02.1023 структурных единиц (атомов, молекул и других частиц). Это число называется постоянной Авогадро, или числом Авогадро и обозначается

NА= 6,02.1023 моль 1.

6

Таблица 1.2

Химические символы элементов, их название и чтение в химических формулах

Молярная масса (М, г/моль) – это масса одного моля вещества, выраженная в граммах. Молярная масса численно равна его относительной атомной (Ar) или относительной молекулярной (Mr) массе. М равна отношению массы вещества (m) к его количеству (ν):

Пример 1.2. Аr (С) = 12, М (С) = 12 г/моль = 0,012 кг/моль, Mr (H2O) = 18, М (H2O) = 18 г/моль = 0,018 кг/моль,

Mr (H2 SO4) = 98, М (H2SO4) =98 г/моль = 0,098 кг/моль.

Пример 1.3. Вычислите массу 5-и молей фосфорной кислоты H3 РO4. Решение. Относительная молекулярная масса фосфорной кислоты

H3 РO4 равна 98:

Mr(H3 РO4) = 3·Ar(H) + Ar(P) + 4·Ar(O) = 3·1 + 31 + 4·16 = 98.

Молярная масса M(H3РO4) = 98 г/моль, т.к. численно она равна относительной молекулярной массе.

Молярная масса – это масса одного моля вещества, следовательно, 1 моль H3РO4 имеет массу 98 г,

5 молей H3РO4 имеют массу – х.

х = 5·98 = 490 (г),

или, так как М = m:ν, то m = М·ν = 98 г/моль·5 моль = 490 г. Упражнение 1.4. Вычислите массу, которую имеют 2,5 моля СО2.

Домашние задания

Задание 1.1. Запишите символы следующих элементов: а) серы, углерода, железа, никеля; б) серебра, лития, калия, натрия, фтора.

Укажите, какие из них относятся к металлам, какие – к неметаллам.

Задание 1.2. Укажите, какие из перечисленных веществ являются про-

стыми, какие – сложными: Са, SO3, НNО3, Fe2(SO4)3, H2SO4, NH3, O2.

Задание 1.3. Пользуясь периодической системой элементов, рассчитайте относительные молекулярные массы веществ: Fe2(SO4)3, NH4 NO3, Са(ОН) 2.

Задание 1.4. Вычислите массу 5-и молей SО2 .

Задание 1.5. Рассчитайте, какое количество вещества (ν) содержат: 112 г железа; 7,4 г Са(ОН)2.

1.2. МОЛЯРНЫЙ ОБЪЁМ. АБСОЛЮТНАЯ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ

Закон Авогадро. В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (р, Т) содержится одинаковое число молекул.

Первое следствие закона Авогадро. 1 моль любого газа при нормальных условиях (н.у.) Т = 273 K и р = 101,3 кПа занимает объем, равный 22,4 л.

Объем, занимаемый одним молем газа, называется молярным объемом (Vm):

8

Vm = 22,4 л /моль = 22,4 м3/кмоль.

Молярный объем связан с объемом газа (V) и его количеством (ν) соотношением:

Зная молярную массу одного газа и его относительную плотность по другому газу, можно вычислить молярную массу второго газа по формуле (1.3).

Пример 1.4. Рассчитайте, какой объем при н.у. (нормальных условиях) занимают 13,2 г СО2 .

Решение. Mr(СО2) =12+2·16=44, М(СО2) = 44 г/моль, Vm = 22,4 л/моль.

Составляем пропорцию, зная, что 1 моль любого газа при н.у. занимает

Пример 1.7. Определите относительную плотность кислорода по водороду.

Решение. Относительная молекулярная масса кислорода Мr(О2) = 32. Относительная молекулярная масса водорода Мr(Н2) = 2. В соответствии с формулой (1.3):

Это значит, что кислород в 16 раз тяжелее водорода.

9

Упражнение 1.8. Плотность газа по воздуху равна 0,586. Молекулярная масса воздуха принята равной 29. Рассчитайте молекулярную массу газа.

Упражнение 1.9. Определите относительную плотность SO3 по водороду и кислороду.

Домашние задания

Задание 1.6. Имеется 20 г H2 и 2,6 г С2H2. Рассчитайте объем, занимаемый этими газами при нормальных условиях.

Задание 1.7. Рассчитайте, какой объем займут при н.у. 5 молей NО2; 9,6 г СН4 . Задание 1.8. Рассчитайте массу 10 л Сl2 при н.у.

Задание 1.9. Определите относительную плотность СО2 по водороду и кислороду.

1.3. ВАЛЕНТНОСТЬ И СОСТАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ФОРМУЛ

Валентность элемента – это число химических связей, которые он образует в данном соединении. Валентность характеризует способность данного элемента присоединять определенное число атомов других элементов. За единицу измерения валентности элементов принята валентность водорода – она равна единице.

Валентность элементов выражается только целым числом и обычно обозначается римской цифрой над химическим символом элемента или в скобках после названия элемента.

Если атом какого– то элемента присоединяет один атом водорода, то этот элемент одновалентен, его валентность равна единице (Cl, F, Br):

Атом двухвалентного элемента присоединяет два атома водорода (O, S):

Н2О, Н2S.

Если атом элемента присоединяет три атома водорода, то этот элемент

трехвалентен – N( ΙΙΙ): NН3.

Некоторые элементы имеют постоянную валентность, другие – переменную. В табл. 1.3 приведена валентность атомов некоторых элементов.

Атомы в молекулах связаны между собой согласно их валентности. По формуле вещества можно определить валентность атомов элементов. С другой стороны, можно составить формулу вещества по известной валентности элементов.

Правило валентности: в молекуле, которая состоит из двух атомов разных элементов (бинарное соединение), произведение валентности на число атомов одного элемента равно произведению валентности на число атомов другого элемента.

10