Программа лабораторного практикума и контрольные задания по неорганической химии Учебно-методическое пособие

МИНОБРНАУКИ РОССИИ ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРОГРАММА ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Направление 06.03.01 – Биология

Профиль подготовки – Общая биология. Биохимия и молекулярная биология

Махачкала Издательство ДГУ

2017

Печатается по решению редакционно-издательского совета Дагестанского государственного университета.

Программа лабораторного практикума и контрольные задания по неорганической химии: учебно-методическое пособие / сост.: Гасанова Х.М., Гасангаджиева У.Г., Гаджибалаева З.М., Каспарова М.А., Мангуева З.М.; под общ. ред. У.Г. Магомедбекова. – Махачкала: Издательство ДГУ, 2017. – 19 с.

Программа практикума составлена в соответствии с учебной программой дисциплины «Неорганическая химия» для обучающихся по направлению 06.03.01 – Биология. Программа содержит перечень экспериментальных работ, контрольные вопросы для практических и семинарских занятий, задачи по основным темам общей и неорганической химии. Она является руководством при проведении лабораторных занятий для студентов I курса направления 06.03.01 – Биология.

© Издательство ДГУ, 2017

2

ВВЕДЕНИЕ

Всоответствии с требованиями Федерального образовательного стандарта высшего образования (ФГОС ВО) направления 06.03.01 – биология дисциплина «Неорганическая химия» относится к базовой части программы бакалавриата. Выпускник, освоивший программу бакалавриата, должен обладать способностью использовать базовые знания в области химии (наряду с другими естественными науками) в своей профессиональной деятельности (ОПК-2 в ФГОС ВО).

На лабораторных работах по общей и неорганической химии происходит закрепление при помощи проведения эксперимента знаний по теоретическому материалу и обучение технике лабораторных работ, включающей приобретение навыков обращения с химическими реактивами, посудой и установками, овладение методикой и приемами проведения химических реакций, методами обработки и анализа результатов опытов.

Впрограмму практикума включены лабораторные работы по основным разделам общей и неорганической химии. Студенты знакомятся с основными закономерностями протекания химических процессов, а также изучают свойства химических элементов, их соединений на основе периодического закона Д.И. Менделеева с использованием современных положений теоретической химии. К каждой лабораторной работе приведены контрольные вопросы и задачи по данной теме.

При подготовке к лабораторному занятию студент должен в первую очередь усвоить теоретический материал, решить приведенные к каждой теме задачи, записать в лабораторный журнал ход проведения каждого опыта и выводы, при необходимости составлять соответствующие уравнения реакции.

Впрограмме приведены контрольные вопросы для сдачи экзамена, а также примерная тематика рефератов. Необходимость подготовки рефератов и выступления с докладом вызвана тем, что, хотя на изучение дисциплины неорганическая химия выделено 144 часа (4 зачетные единицы), на аудиторные занятия отводится всего 54 часа.

Список рекомендуемой литературы приведен в конце программы.

3

Распределение часов по темам и видам учебной работы

4

Модуль I. Строение атома и Периодический закон. Химическая связь

1. Техника лабораторных работ

Контрольные вопросы

1.Контрольная работа по теме «Важнейшие классы неорганических соединений».

2.Правила техники безопасности в химической лаборато-

рии.

3.Химическая посуда и оборудование.

4.Техника выполнения взвешивания, фильтрования, нагре-

вания.

Эксперимент: определение массовой доли (%) хлорида натрия в смеси.

2.Основные понятия и законы химии

Контрольные вопросы:

1.Основные понятия химии. Атом, молекула, химический элемент, степень окисления. Простые вещества, аллотропия, сложные вещества, химическая формула.

2.Относительная атомная масса. Относительная молекулярная масса. Молярная масса. Моль вещества. Молярная масса. Химический эквивалент вещества, эквивалентная масса, эквивалентный объем.

3.Основные (стехиометрические) законы химии (закон сохранения массы, закон постоянства состава, закон эквивалентов, закон кратных отношений). Современная формулировка основных законов. Нестехиометрические соединения.

4.Газовые законы. Закон объемных отношений. Закон парциальных давлений. Закон Авогадро, молярный объем газа. Объединенный закон газового состояния (уравнение Клапейрона). Уравнение Менделеева–Клапейрона.

5.Методы определения молярных масс и эквивалентов ве-

ществ.

Эксперимент: определение относительной молекулярной массы диоксида углерода.

Задачи [4]: № 1, 2, 10, 17, 54, 56, 65, 80, 86, 89.

5

3. Важнейшие классы неорганических соединений

Контрольные вопросы

1.Оксиды, их классификация. Физические и химические свойства. Способы получения.

2.Основания, кислоты. Классификации. Способы получения. Физические и химические свойства.

3.Амфотерные металлы, амфотерные оксиды, амфотерные гидроксиды. Получение. Свойства.

4.Соли. Классификация. Получение нормальных, кислых, основных солей. Их химические свойства.

5.Генетическая связь между важнейшими классами неорганических соединений.

Эксперимент: получение и изучение свойств конкретных веществ по заданию преподавателя.

Задачи [4]: № 140–174.

Контрольная работа по темам 1–3.

4. Электронное строение атома. Периодический закон Д.И. Менделеева и Периодическая система (семинар)

Контрольные вопросы

1.Квантово-механическое представление о строении атома. Квантовые числа.

2.Принцип Паули. Правило Хунда. Принцип наименьшей энергии. Порядок заполнения атомных орбиталей электронами.

3.Периодический закон Д.И. Менделеева. Периодическая система элементов. Структура периодической системы, еѐ связь с электронной структурой атомов. Периоды, группы, подгруппы.

4.Радиус атома, ионизационный потенциал, сродство к электрону, электроотрицательность, их изменение в периодах и группах.

5.Характеристика элемента и его соединений по положению

вПериодической системе.

Задачи [4]: № 182–190, 769–780.

Выполнение тестовых заданий по теме 4.

6

5. Химическая связь и строение молекул (семинар)

Контрольные вопросы

1.Характеристики химической связи: энергия, длина, валентный угол, порядок (кратность) и полярность.

2.Основные положения метода валентной связи (ВС). Направленность и поляризуемость ковалентной связи. Понятие о гибридизации атомных орбиталей.

3.Основные положения метода молекулярных орбиталей (МО). Связывающие и разрыхляющие орбитали. Двухцентровые двухэлектронные МО.

4.Ионная связь, механизм еѐ образования, свойства ионной

связи.

5.Металлическая связь, механизм образования и свойства металлической связи.

6.Водородная связь, механизм образования и характеристики водородной связи.

7.Межмолекулярное взаимодействие, силы Ван дер Ваальса.

Задачи [4]: № 231, 235–237, 242, 243, 260–264.

Контрольная работа по теме 5. Коллоквиум по темам 3, 4, 5.

Модуль II. Энергетика и кинетика химических реакций. Растворы. Окислительно-восстановительные процессы

иосновы электрохимии.

6.Энергетика химических реакций. Химическая кинетика

ихимическое равновесие

Контрольные вопросы

1.Энергетические эффекты химических реакций. Энтальпия. Закон Гесса.

2.Понятие об энтропии. Энергия Гиббса. Направление химической реакции.

3.Скорость химической реакции. Закон действия масс. Константа скорости.

4.Зависимость скорости химической реакции от температуры. Понятие об энергии активации.

5.Гомогенный и гетерогенный катализ, катализаторы.

6.Обратимые и необратимые реакции. Константа равновесия. Принцип Ле Шателье.

7

Эксперимент

1.Взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой. Изучение влияния на скорость реакции: концентрации реагирующих веществ; температуры; катализатора.

2.Взаимодействие хлорида железа (III) с роданидом аммония. Изучение влияния на состояние равновесия реакции концентрации исходных веществ, продуктов и температуры.

Задачи [4]: № 326, 329, 332, 335, 336, 352, 354, 363, 364.

Контрольная работа по теме 6.

7.Общая характеристика растворов. Растворы

неэлектролитов и электролитов

Контрольные вопросы

1.Общая характеристика растворов. Их классификация. Растворимость веществ. Коэффициент растворимости. Способы выражения концентрации растворов.

2.Растворы неэлектролитов. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов.

3.Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Степень и константа диссоциации, закон разбавления.

4.Основания, кислоты, соли с точки зрения теории электролитической диссоциации. Амфотерность.

5.Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель.

6.Гидролиз солей. Типичные случаи гидролиза солей. Степень гидролиза.

7.Реакции в растворах электролитов. Произведение растворимости.

Эксперимент

1.Приготовление растворов заданной концентрации по заданию преподавателя.

2.Электропроводность растворов.

3.Зависимость степени диссоциации от природы электролита, разбавления.

4.Произведение растворимости.

5.Измерение рН растворов. Определение концентрации водородных и гидроксильных ионов.

8

6. Определение рН растворов для различных случаев гидролиза солей.

Задачи [4]: № 392, 394, 405, 414, 419, 426, 428, 438, 447, 451, 503, 507. 536, 538, 541, 559, 560, 582, 583, 584, 585, 586, 596, 598.

Контрольная работа по теме 7.

8. Окислительно-восстановительные реакции. Основы электрохимии

Контрольные вопросы:

1.Типы окислительно-восстановительных реакций.

2.Подбор коэффициентов в окислительно-восстановитель- ных реакциях.

3.Роль среды. Направление протекания окислительновосстановительных реакций.

4.Равновесие на границе металл–раствор. Электродный потенциал.

5.Стандартный водородный электрод. Ряд напряжений металлов. Гальванический элемент. ЭДС элемента. Уравнение Нернста.

6.Электролиз расплавов и растворов солей. Законы Фарадея. Практическое значение электролиза.

Эксперимент

1.Сборка медно-цинкового элемента. Расчет ЭДС.

2.Электролиз растворов KI, Pb(NO3)2, CuCl2.

3.Изучение окислительно-восстановительных реакций (по заданию преподавателя).

Задачи [4]: № 612, 613, 620, 621, 650, 654, 687, 709.

Контрольная работа по теме 8. Коллоквиум по темам 6, 7, 8.

9. Общий обзор неметаллов

Контрольные вопросы

1.Общая характеристика неметаллов, строение атомов и мо-

лекул.

2.Физические свойства неметаллов.

3.Окислительные свойства неметаллов.

4.Восстановительные свойства неметаллов.

9

5.Характеристика кислородных и водородных соединений неметаллов.

6.Биологическая роль галогенов, халькогенов, азота, фосфора, углерода, кремния.

Эксперимент: получение и изучение свойств соединений неметаллов (водорода, кислорода, галогенов, серы, азота, фосфора, углерода, кремния) (индивидуальные задания, демонстрация для всей группы).

Задачи [4]: № 782, 790, 795, 801, 802, 231, 237, 261, 836, 867, 817, 820, 827, 828, 831, 856, 862, 864, 867, 868, 871, 887, 889, 901– 903, 909, 910. 913, 917, 919, 948, 954, 958.

Контрольная работа по теме 9.

10.Общий обзор металлов

1.Общая характеристика металлов, строение атомов.

2.Физические свойства металлов.

3.Восстановительные свойства металлов.

4.Особенности взаимодействия металлов с неметаллами, водой и кислотами.

5.Общие способы получения металлов.

6.Биологическая роль натрия, калия, магния, железа, кобальта, марганца, молибдена, меди и цинка.

Эксперимент: получение и изучение свойств соединений металлов (щелочных и щелочноземельных металлов, бериллия, магния, алюминия, хрома, марганца) (индивидуальные задания, демонстрация для всей группы).

Задачи [4]: № 976, 977, 982, 1018, 1019, 1092, 1093, 1101, 1102.

Контрольная работа по теме 10.

11.Комплексные (координационные) соединения

Контрольные вопросы:

1.Основные понятия, координационная теория А. Вернера.

2.Номенклатура, классификация и изомерия комплексных соединений.

3.Диссоциация комплексных соединений в растворах, их устойчивость.

10