Программа и контрольные задания по химии
.pdfЩелочноземельные металлы и алюминий
Магний, свойства и соединения. Огнеупоры. Магнезиальное в жущее вещество. Карбонат и гидрокарбонат магния, оксид и гидро ксид магния. Природные соединения магния. Кальций. Природн соединения: известняки, мергели. Оксид и гидроксид кальция, п лучение, свойства и применение. Карбид, сульфат, карбонат, гидрокарбонат и силикат кальция, получение, свойства и применение.
Жесткость природных вод. Единицы измерения жесткости. Мето ды умягчения воды. Агрессивность воды.
Алюминий, свойства и соединения. Природные соединения алю миния. Применение алюминия и его сплавов в строительстве. З щита сплавов алюминия от коррозии.
Переходные металлы
Хром. Соединения хрома, их свойства. Природные соединен хрома. Применение хрома и его соединений.
Марганец. Соединения марганца, свойства и применение. Окисл тельные свойства перманганатов. Природные соединения марганца.
Железо, соединения железа, свойства и применение. Железные руды. Чугун, сталь. Арматурные стали.
Никель, соединения, свойства и применение.
Медь и цинк, их соединения, свойства и применение.
Коррозия и методы борьбы с коррозией металлических стр тельных конструкций и арматуры.
Элементы группы углерода
Углерод, нахождение в природе. Виды топлива, природный г Оксиды углерода, получение, свойства и применение. Угольная к слота и ее соли.
Кремний, его полупроводниковые свойства. Оксид кремния (IV), кремниевые кислоты. Силикаты, их гидролиз и гидратация. Вза модействие извести с кремнеземом. Алюмосиликаты. Стекл стекломатериал. Ситаллы. Фторсиликаты и их применение.
Неорганические вяжущие вещества
Физико-химические свойства вяжущих веществ. Воздушные гидравлические вяжущие вещества. Гипсовые вяжущие веществ
10
Ступенчатая дегидратация двухводного сульфата кальция. Полу водный сульфат кальция. Процессы схватывания и твердения, и физико-химическая природа.
Портландцемент, получение и процессы при его обжиге. Состав цементного клинкера и его взаимодействие с водой, процессы схватывания и твердения. Основные составляющие цементного камня Известь. Коррозия бетона и методы борьбы с ней. Взаимодейств составных частей цементного камня с водой. Сульфатная, угольнокислотная и магнезиальная коррозия. Технико-экономическое значение борьбы с коррозией бетона.
Органические полимеры в строительстве
Получение полимеров. Реакции полимеризации. Полиэтилен, по липропилен, поливинилхлорид, полистирол. Процессы поликонденсации. Фенолформальдегидные смолы, эпоксидные, фурановые смолы. Кремнийорганические полимеры. Битумы и дегти. Пластобетоны.
Физико-химические свойства полимеров. Особенности внутреннего строения полимеров. Пластические массы. Полимерные п крытия и клеи.
Стойкость и старение различных полимерных материалов в условиях длительной эксплуатации.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Знание химии необходимо для плодотворной творческой деятельности инженера любой специальности. Задача химической подготов современного инженера заключается не в накоплении им фактически сведений о свойствах различных веществ, не в запоминании химик технологических рекомендаций, а в формировании у него химического мышления, помогающего решать вопросы качества, надежности и многообразные частные проблемы физико-химического направления.
Настоящая программа курса химии для инженерно-техническ (нехимических) специальностей высших учебных заведений составлена в соответствии с современным уровнем химической науки и требованиями, предъявляемыми к подготовке высококвалифицированных специалистов для народного хозяйства.
Основной вид учебных занятий студентов-заочников - самостоятельная работа над учебным материалом. По курсу химии она слагается,
из следующих этапов: |
изучение материала по учебникам и учебным |
по- |
собиям; выполнение |
контрольных заданий и их защита; выполнен |
|
лабораторного практикума; индивидуальные консультации; |
пос |
|
щение лекций; сдача экзамена или зачета по всему курсу. |
|
|
Работа с книгой. Изучать курс химии рекомендуется по тема предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них по программе (расположение материала курса впрограмме не везде совпадает с расположением его в учебнике). Изучая курс, пользуйтесь такж предметным указателем в конце книги. При первом чтении не держивайтесь на математических выводах, составлении уравнени реакций; старайтесь получить общее представление об излагаемых вопросах, а также отмечайте трудные или неясные места. Внимательн прочитайте текст, напечатанный особым шрифтом. При повтор изучении темы усвойте все теоретические положения, математические зависимости и их выводы, а также принципы составления уравнен реакций. Вникайте в сущность того или иного вопроса, а не пыта тесь запомнить отдельные факты и явления. Изучение любого проса на уровне сущности, а не на уровне отдельных явлений способствует более глубокому и прочному усвоению материала. Чтобы лучш запомнить и усвоить изучаемый материал, надо обязательно иметь ра бочую тетрадь и заносить в нее формулировки законов и основны понятий химии, новые термины и названия, формулы и уравнен
12
реакций, математические зависимости и их выводы. Во всех случаях, когда материал поддается систематизации, составляйте графики, схемы диаграммы, таблицы. Они облегчают запоминание и уменьшают объем конспектируемого материала.
Пока тот или иной раздел не усвоен, переходить к изучению но
вых разделов не следует.
Изучение курса должно сопровождаться выполнением упражнений и решением задач (см. список рекомендуемой литературы).
Контрольные задания. В процессе изучения курса химии студент должен выполнить контрольную работу. Номер варианта контрольного задания, обозначен двумя последними цифрами номер студенческого билета (зачетной книжки). Например: номер зачетной книжки - 303026/65, значит, вариант контрольного задания - 65; или номер студенческого билета - 310126/105, значит, вариант трольного задания - 05. К выполнению контрольной работы н приступать, когда будет изучена определенная часть курса и тщ тельно разобраны решения примеров, приведенных перед текстами
задач к соответствующим |
темам контрольных |
заданий. |
Таблиц |
||
вариантов контрольных заданий приведена в конце пособия. |
|
||||
Решение задач и ответы на теоретические |
вопросы должны |
быть |
|||
коротко, но четко обоснованы, за исключением |
тех случаев, |
когд |
|||
по существу вопроса такая |
мотивировка |
не требуется, |
наприме |
||
когда надо составить электронную формулу, написать уравнен реакции и т.п. При решении задач нужно приводить весьход решения и математические преобразования.
Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена; для замечаний рецензента надо оставлять широкие поля; писать четко и ясно; номера и точное условие задач переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. Работа должна быть датирована, подписан студентом и представлена в университет на рецензирование.
Если контрольная работа не зачтена, ее надо выполнить второ раз в соответствии с указаниями рецензента и выслать на повторное
рецензирование вместе с незачтенной работой.
Исправления следует выполнять в конце тетради, а не в рецензированном тексте.
Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не зачитывается.
13
Лабораторные занятия. Для глубокого изучения химии к науки, основанной на эксперименте, необходимо выполнить лабо раторный практикум. Он развивает у студентов навыки научн экспериментирования, исследовательский подход к изучению предмета, логическое химическое мышление.
Лабораторный практикум выполняется студентами в период ла бораторно-экзаменационной сессии.
Консультации. Если у студента возникают затруднения изучении курса, следует обращаться за письменной консультацие индивидуально к преподавателю, рецензирующему контрольную работу, или за устной консультацией на кафедру химии БНТУ (к. 11 А 5 этаж.).
Экзамен (зачет). К сдаче экзамена (зачета) допускаются студенты, которые выполнили контрольное задание и все лабораторные ра боты. Экзаменатору студенты предъявляют зачетную книжку и чтенную контрольную работу.
Программа |
|
Содержание курса и объем требований, |
предъявляемых студент |
при сдаче экзамена, определяет программа |
по химии для инженерн |
технических (нехимических) специальностей, утвержденная Ученым Советом БНТУ.
1. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Неорганические |
соединения могут |
классифицироваться |
как |
||
составу, |
так и по свойствам. По составу они подразделяются |
||||
п р о с т ы е |
вещества, |
состоящие |
из атомов |
одного и того же элемент |
|
(Н2, СЬ, |
02 , Na, Zn, Fe, Не), |
и сложные вещества, которые |
состо |
||
из атомов разных элементов (С02, КОН, Na2S04, HN03).
Классификация основных классов неорганических соединений
Неорганические
вещества
Оксиды - бинарные соединения элементов с кислородом. О щая формула оксидов ЭхОу. Название оксидов состоит из слова «оксид» плюс название элемента в родительном падеже единственного числа. Если элемент проявляет переменную степень окисления, то в
скобках |
дополнительно указывают степени окисления элемен |
S02 и S03 |
соответственно оксиды серы (IV) и (VI). |
Li2 0 - оксид лития MgO - оксид магния
МпО - оксид марганца (И)
В2 03 |
- оксид бора |
ВеО - |
|
оксид бериллия |
С02 - |
оксид углерода (IV) |
А1203 |
- |
оксид алюминия |
Сг03 |
- оксид хрома (VI) |
Сг203 |
- |
оксид хрома (III) |
|
|
ZnO - оксид цинка |
||
|
|
SnO - |
|
оксид олова (II) |
|
|
РЬО - |
оксид свинца (II) |
|
15
СВОЙСТВА ОКСИДОВ
Основные |
Кислотные |
CuO + H2S04 = CuS04 + Н2 0; |
С02 + Ва(ОН)2 = ВаС03 | + Н2 0; |
Na2 0 +Н20 = 2NaOH' |
S03 + Н2 0 = H2 S04 ; |
CaO + С02 = СаСОз / |
С02 + NaOH = NaHC03 . |
Амфотерные |
|
А1203 +Na2C03 = 2NaA102+C02', |
Al2 03 +2Na0H = 2NaA102 +Н2 0; |
А1203 + 6HCI = 2А1С13 +ЗН2 0; |
Al2 03 +2Na0H + 3H20 = |
ZnO + 2НС1 = ZnCl2 + Н 2 0; |
= 2Na[Al(OH)4] i |
|
ZnO + 2 NaOH + H2 0 = |
|
= Na2[Zn(OH)4], |
Химический характер оксидов приведен в табл. 1.1.
Основания - химические соединения, которые в растворе диссо циируют с образованием гидроксид ионов (ОН"). Название оснований состоит из слова "гидроксид" плюс название металла в родительно падеже. Если металл проявляет переменную степень окисления, то скобках после названия металла указывается степень его окислени Число гидроксид ионов определяет кислотность основания:
NaOH - гидроксид натрия (однокислотное основание); Мп(ОН)3 - гидроксид марганца (III) (трехкислотное основание); Fe(OH)2 - гидроксид железа (II) (двухкислотные основания); NH4OH - гидроксид аммония.
16
Sr(OH)2 - гидроксид стронция |
А1(ОН)з = |
H3AIO3 = |
НАЮ2 |
+ Н2 0 |
|
Ва(ОН)2 - гидроксид бария |
гидроксид |
ортоалюми- |
метаалю- |
||
алюминия |
ниевая |
|
миние |
||
|
|
кислота |
|||
|
по количеству |
|
|
||
|
|
|
|
||
|
ОН- - |
групп |
|
|
|
однокислотные |
двухкислотные |
трехкислотные |
|
||
NaOH, |
Са(ОН)2; |
А1(ОН)з • |
|
||
КОН; |
Ва(ОН)2. |
Сг(ОН)з. |
|
||
NH4OH.
Таблица 1.1
Химический характер оксидов и соответствующих им оснований и кислот
Степень окислени: элемента +1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
tm+L
1
X
оФормула сила Э 2 0
ЭО
Э2 03
Э02
Э2 05
Э03
э 2 0 7
^ГГ,
оГ Форма основани кислоты
Э(ОН) Э(ОН)2
Э(ОН)3, ЭО(ОН)
Э(ОН)4, ЭО(ОН)2
Э(ОН)5, ЭО(ОН)з, Э02 (0Н) Э02(ОН)2
ЭОз(ОН)
Химический характер оксидов элементов
Основной |
Амфотерный |
Кислотный |
|
Li, Na, К, Rb |
- |
CI, Br |
|
Cs, Fr, Tl, |
|||
|
|
||
Mg, Ca, Sr, Ba, |
Be, Zn, Cu, Ge, |
|
|
Cd, V, Cr, Mn, Re, |
- |
||
Sn, Pb, Pt, Pd |
|||
Fe, Co, Ni |
|
|
|
Y, La, Ac, Tl, |
Au, Al, Ga, In |
B, N, P, As |
|
Sc, Sb, Cr, Fe, |
|||
Ce, Bi, V, Mn, |
|||
Ni, Co |
|
||
|
|
||
|
Ce, Ge, Sn, Pb, |
C, Si, S, Se, |
|
|
Ti, Zr, Hf, V, |
Те |
|
|
Mn, Re, Pt |
||
|
|
||
- |
Nb, Та |
N, P, V, As, |
|
Sb |
|||
|
|
||
- |
- |
S, Se, Те, Cr, |
|
Mo, W, Re |
|||
|
|
||
- |
|
CI, I, Mn, Re |
|
|
|
Os, Ru, Xe |
17
СВОЙСТВА ОСНОВАНИЙ
КОН +НС1 = КС1 + н2о;
Са(ОН)2+ С02 = СаС03 | + Н 2 0 ; 2NaOH + CuS04 = Cu(OH)2| + Na2S04:
Cu(0H)2 = Cu0 + H20;
Zn(OH)2+ 2NaOH = Na2Zn02 + 2H20 ; Zn(OH)2 + 2HC1 = ZnCl2 + 2H2 0• Zn(OH>2+2NaOH= Na2[Zn(OH)4].
Химический характер оснований приведен в табл. 1.1.
Кислоты - химические соединения, содержащие атомы водорода, способные замещаться атомами металлов. С позиций теории электролитической диссоциации к кислотам относятся вещества, способны диссоциировать в растворе с образованием ионов водорода (ГТ).
HjS -сероводородная
HCNциадаводородная
H J B OJ - ортоборная |
|
|
|
|
НВ03 - |
мстаборная |
|
|
|
H^CCJ-j - |
угольная |
одиоосновшедвухойювняе |
||
HNO3-азотная |
|
На |
H2S04 |
|
HNOj- |
азотистая |
HGTJ |
HNO3 |
H3S |
НзРО«-о|>тофосфорная |
|
HjC03 |
||
НРСЬ- |
мсгафосфорная |
|
|
|
HjPCb- |
фосфористая |
|
|
|
НМгЮ4- марганцовая |
|
|
|
|
Н2СЮ4- хромовая |
|
|
|
|
HjS04-серная |
|
|
|
|
H2S03 - сернистая |
|
|
|
|
HOCI- |
хлорноватистая |
|
|
|
HCIOj- хлористая |
|
|
|
|
HClOj- хлорноватая |
|
|
|
|
НСЮ4- хлорная |
|
|
|
|
СН3СООНуксусная |
|
|
|
|
H2SiO^ - |
кремниевая |
|
|
|
HjBOj
H3P04
H3AS04
18
Название кислот производят от названия элементов, которые их образовали. В случае бескислородных кислот к названию элемента добавляют слово "водородная". НС1 - хлороводородная, H2S - сероводородная, HCN - циановодородная. Если элемент образует дв
к и с л о р о д с о д е р ж а щ и е |
к и с л о т ы (H2SO4 и H2SO3), т о их названия от- |
||
личаются |
окончанием: |
(н)ая и - |
(н)истая. Первое соответствует ки- |
слотам, |
в которых |
элемент, |
образовавший кислоту, находится |
высшей степени окисления, второе соответствует кислотам, в кото-
рых элемент находится |
в промежуточной |
степени |
окисл |
(НЫ+50з - азотная, HN+302 - |
азотистая). Количество |
атомов |
водоро- |
да, которые способны замещаться на атомы металла, определя
основность кислоты |
(НС1 - одноосновная, |
H2SO4 - двухосновная |
|
Н3РО4 - |
трехосновная ) . |
|
|
В зависимости от числа молекул воды |
приходящихся на оди |
||
моль кислотного оксида к названию кислоты |
прибавляется пристав- |
||
ка орто-, |
или мета-. |
При максимальном количестве воды добавляет- |
|
ся приставка орто- а при минимальном количестве воды приставка
мета-. Кислота Н3РО4, в которой |
на одну молекулу фосфорного ан- |
|||||||
гидрида |
Р2С>5 приходятся три молекулы воды, называется |
ортофос- |
||||||
форной, |
а кислота НРОз - |
метафосфорной. |
|
|
||||
|
|
|
СВОЙСТВА КИСЛОТ |
|
|
|||
НС1 + NaOH = NaCl + Н 2 0; |
2НС1 + BaO = BaCI2 + Н2 0; |
|||||||
2НС1 + Zn = ZnCI2 + H 2 | ; |
|
H 2 S 0 4 |
+ C u O |
= C11SO4 + H 2 0 ; |
||||
H2S04 |
+ 2КОН = K2SO4 + 2Н20; |
H2S04 |
+ K2Si03 = H2Si03j + K2S04. |
|||||
Химический характер кислот приведен в табл. 1.1. |
|
|||||||
Соли |
- |
сложные |
вещества, |
которые являются продуктами пол- |
||||
ного или |
частичного |
замещения ионов водорода кислоты ионами |
||||||
металла |
или гидроксид |
ионов |
основания |
кислотными |
остатками |
|||
Одним |
из |
способов |
получения |
солей |
является взаимодействие ки- |
|||
слот и оснований.
19